專利名稱：電容容差性故障檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電容故障檢測(cè)儀。
背景技術(shù)：
電容作為電子系統(tǒng)中廣泛使用的元器件，易發(fā)生容差性故障，目前電容的檢測(cè)僅 依賴于萬(wàn)用表，定性地測(cè)量電容是否有漏電、內(nèi)部短路或是擊穿現(xiàn)象，只能粗略地估計(jì)電容 容量，對(duì)電容故障檢測(cè)缺乏有效的手段和相關(guān)產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服目前無(wú)法有效檢測(cè)容差性電容故障，提供一種電容容差性故障檢測(cè)儀。
本發(fā)明是通過(guò)下述方案予以實(shí)現(xiàn)的電容容差性故障檢測(cè)儀，它包括測(cè)試信號(hào)發(fā)
生電路、低通濾波電路、測(cè)試響應(yīng)處理電路、測(cè)試控制電路和故障顯示電路，測(cè)試信號(hào)發(fā)生
電路包括測(cè)試激勵(lì)電路和信號(hào)調(diào)整電路，測(cè)試控制電路的控制信號(hào)輸出端與測(cè)試激勵(lì)電路
的控制信號(hào)輸入端相連，測(cè)試激勵(lì)電路的信號(hào)輸出端與信號(hào)調(diào)整電路的信號(hào)輸入端相連，
低通濾波電路包括電阻Rl、電阻R2、一號(hào)集成運(yùn)算放大器和反饋電阻Rf ，電阻Rl的一端與
信號(hào)調(diào)整電路的信號(hào)輸出端連接，電阻R1的另一端與一號(hào)集成運(yùn)算放大器的同相輸入端
連接，電阻R2的一端接地，電阻R2的另一端、反饋電阻Rf的一端分別與一號(hào)集成運(yùn)算放
大器的反相輸入端連接，反饋電阻Rf的另一端連接一號(hào)集成運(yùn)算放大器的輸出端， 一號(hào)集
成運(yùn)算放大器的正電源輸入管腳接正電壓，一號(hào)集成運(yùn)算放大器的負(fù)電源輸入管腳接負(fù)電
壓，一號(hào)集成運(yùn)算放大器的輸出端與測(cè)試響應(yīng)處理電路的信號(hào)輸入端連接，測(cè)試響應(yīng)處理
電路的監(jiān)控信號(hào)輸出端與測(cè)試控制電路的監(jiān)控信號(hào)輸入端連接，測(cè)試響應(yīng)處理電路的信號(hào)
輸出端與故障顯示電路的信號(hào)輸入端連接，測(cè)試控制電路的控制顯示輸出端與故障顯示電
路的控制輸入端連接。 應(yīng)用本發(fā)明對(duì)待測(cè)電容Cl進(jìn)行檢測(cè)，將待測(cè)電容Cl引入到本發(fā)明所述的電路，待 測(cè)電容Cl的一端與低通濾波電路中的一號(hào)集成運(yùn)算放大器的同相輸入端連接，待測(cè)電容 Cl的另一端接地，對(duì)低通濾波電路的信號(hào)輸入端輸入某固定頻率的測(cè)試激勵(lì)信號(hào)，電容正 常情況與電容發(fā)生故障時(shí)相比，濾波器對(duì)輸入的測(cè)試激勵(lì)信號(hào)幅值的衰減情況是不同的， 通過(guò)檢測(cè)其輸出信號(hào)幅值的衰減程度來(lái)判斷待測(cè)電容C1是否存在故障。本發(fā)明能夠?qū)﹄?容容差性故障進(jìn)行有效的檢測(cè)，能夠檢測(cè)出電容發(fā)生容差變化大于10%的情況，具有電容 容差性故障檢測(cè)準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單實(shí)用、便于攜帶、使用方便和利于推廣等優(yōu)勢(shì)。


圖1是具體實(shí)施方式
一中所述的電容容差性故障診斷儀示意圖；圖2是測(cè)試響應(yīng) 處理電路示意圖；圖3是不同電容值下濾波器的穩(wěn)態(tài)輸出，其中，帶"口"的波形是在電容值 為標(biāo)稱值的1. 2倍時(shí)測(cè)試信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波電路濾波后的穩(wěn)態(tài)輸出波形，帶"+ "的波形是 在電容值為標(biāo)稱值時(shí)測(cè)試信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波電路濾波后的穩(wěn)態(tài)輸出波形，帶"O"的波形是在電容值為標(biāo)稱值的0. 8倍時(shí)測(cè)試信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波電路濾波后的穩(wěn)態(tài)輸出波形，帶"O" 的波形是測(cè)試信號(hào)的波形；圖4是不同電容值下輸出量去除直流分量的波形圖，其中，帶 "口"的波形是在電容值為標(biāo)稱值的1. 2倍時(shí)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行去除直流分量后的穩(wěn)態(tài)輸出波 形，帶"+ "的波形是在電容值為標(biāo)稱值時(shí)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行去除直流分量后的穩(wěn)態(tài)輸出波形， 帶"O"的波形是在電容值為標(biāo)稱值的0. 8倍時(shí)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行去除直流分量后的穩(wěn)態(tài)輸 出波形，帶"O"的波形是測(cè)試信號(hào)的波形；圖5是不同電容值下二極管檢波后的輸出波形， 其中，帶"口"的波形是在電容值為標(biāo)稱值的1.2倍時(shí)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行去除信號(hào)負(fù)半周后的 穩(wěn)態(tài)輸出波形，帶"+ "的波形是在電容值為標(biāo)稱值時(shí)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行去除信號(hào)負(fù)半周后的 穩(wěn)態(tài)輸出波形，帶"O"的波形是在電容值為標(biāo)稱值的0. 8倍時(shí)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行去除信號(hào)負(fù) 半周后的穩(wěn)態(tài)輸出波形，帶"〇"的波形是測(cè)試信號(hào)的波形；圖6是不同電容值下濾波后的 輸出波形，其中，帶"□"的波形是在電容值為標(biāo)稱值的1. 2倍時(shí)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波后的 穩(wěn)態(tài)輸出波形，帶"+ "的波形是在電容值為標(biāo)稱值時(shí)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行去濾波后的穩(wěn)態(tài)輸出 波形，帶"O"的波形是在電容值為標(biāo)稱值的0. 8倍時(shí)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行去濾波后的穩(wěn)態(tài)輸出 波形，帶"O"的波形是測(cè)試信號(hào)的波形；圖7是不同電容值下應(yīng)的不同輸出響應(yīng)仿真曲線 圖，其中，帶"口"的波形是在電容值為標(biāo)稱值的1. 2倍時(shí)仿真輸出端從0時(shí)刻起到穩(wěn)態(tài)時(shí)
輸出信號(hào)波形與電容的關(guān)系圖，帶"+"的波形是在電容值為標(biāo)稱值時(shí)仿真輸出端從o時(shí)刻
起到穩(wěn)態(tài)時(shí)輸出信號(hào)波形與電容的關(guān)系圖，帶"O"的波形是在電容值為標(biāo)稱值的0. 8倍時(shí) 仿真輸出端從0時(shí)刻起到穩(wěn)態(tài)時(shí)輸出信號(hào)波形與電容的關(guān)系圖；圖8是具體實(shí)施方式
五中 所述的電容容差性故障診斷儀示意圖；圖9是具體實(shí)施方式
六中所述的電容容差性故障診 斷儀示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一 下面結(jié)合圖1、圖3具體說(shuō)明本實(shí)施方式。它包括測(cè)試信號(hào)發(fā)生 電路1 、低通濾波電路2、測(cè)試響應(yīng)處理電路3、測(cè)試控制電路4和故障顯示電路5，測(cè)試信號(hào) 發(fā)生電路1包括測(cè)試激勵(lì)電路1-1和信號(hào)調(diào)整電路l-2，測(cè)試控制電路4的控制信號(hào)輸出 端與測(cè)試激勵(lì)電路1-1的控制信號(hào)輸入端相連，測(cè)試激勵(lì)電路1-1的信號(hào)輸出端與信號(hào)調(diào) 整電路1-2的信號(hào)輸入端相連，低通濾波電路2包括電阻R1、電阻R2、一號(hào)集成運(yùn)算放大器 UlA和反饋電阻Rf，電阻R1的一端與信號(hào)調(diào)整電路1-2的信號(hào)輸出端連接，電阻R1的另一 端與一號(hào)集成運(yùn)算放大器U1A的同相輸入端連接，電阻R2的一端接地，電阻R2的另一端、 反饋電阻Rf的一端分別與一號(hào)集成運(yùn)算放大器U1A的反相輸入端連接，反饋電阻Rf的另 一端連接一號(hào)集成運(yùn)算放大器U1A的輸出端，一號(hào)集成運(yùn)算放大器U1A的正電源輸入管腳 接正電壓VCC， 一號(hào)集成運(yùn)算放大器U1A的負(fù)電源輸入管腳接負(fù)電壓-VCC， 一號(hào)集成運(yùn)算放 大器U1A的輸出端與測(cè)試響應(yīng)處理電路3的信號(hào)輸入端連接，測(cè)試響應(yīng)處理電路3的監(jiān)控 信號(hào)輸出端與測(cè)試控制電路4的監(jiān)控信號(hào)輸入端連接，測(cè)試響應(yīng)處理電路3的信號(hào)輸出端 與故障顯示電路5的信號(hào)輸入端連接，測(cè)試控制電路4的控制顯示輸出端與故障顯示電路 5的控制輸入端連接。 本實(shí)施方式中所述的電容容差性故障檢測(cè)儀測(cè)試原理如下( — )將待測(cè)電容C1引入到本發(fā)明所述的電路，待測(cè)電容C1的一端與低通濾波電 路2中的一號(hào)集成運(yùn)算放大器U1A的同相輸入端連接，待測(cè)電容C1的另一端接地；
( 二 )測(cè)試控制電路4中微控制器控制測(cè)試信號(hào)發(fā)生電路1產(chǎn)生一定頻率的測(cè)試 激勵(lì)信號(hào)；(三)測(cè)試激勵(lì)信號(hào)通過(guò)低通濾波電路2過(guò)濾掉高頻分量，只允許直流分量和基波 分量通過(guò)；(四)濾波后的測(cè)試激勵(lì)信號(hào)通過(guò)測(cè)試響應(yīng)處理電路3，對(duì)測(cè)試信號(hào)進(jìn)行隔直、放 大、整形、濾波處理；(五)波形調(diào)整后的信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)電容輸出信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，將故障診斷結(jié)果顯示在 故障顯示電路5上。 本實(shí)施方式所述的故障顯示電路5，可以采用數(shù)碼顯示管來(lái)實(shí)現(xiàn)，測(cè)試控制電路4 中微控制器檢測(cè)到待測(cè)電容C1超出電容預(yù)定范圍，通過(guò)數(shù)碼顯示管顯示電容故障類型。
本實(shí)施方式所述的故障顯示電路5，也可以采用帶指示燈的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，測(cè)試控制 電路4中微控制器檢測(cè)到待測(cè)電容Cl超出電容預(yù)定范圍值，通過(guò)指示燈的閃爍次數(shù)和閃爍 頻率來(lái)顯示電容的故障類型； 本實(shí)施方式所述的故障顯示電路5，也可以采用帶蜂鳴器的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，測(cè)試控制 電路4中微控制器檢測(cè)到待測(cè)電容Cl超出電容預(yù)定范圍值，通過(guò)蜂鳴器的鳴叫次數(shù)和鳴叫 頻率來(lái)顯示電容的故障類型。 本實(shí)施方式所述的的低通濾波電路2中一號(hào)集成運(yùn)算放大器U1A的型號(hào)是LF347。
RC濾波電路中，濾波器的通帶截止頻率為
, 1 /H =- 由上式可以看出，電容值可以用濾波器的截止頻率來(lái)映射。對(duì)濾波器輸入固定頻 率的測(cè)試激勵(lì)信號(hào)，電容正常情況與電容發(fā)生故障時(shí)相比，濾波器對(duì)輸入的測(cè)試激勵(lì)信號(hào) 幅值的衰減程度是不同的，通過(guò)檢測(cè)其輸出信號(hào)幅值的衰減幅度來(lái)判斷待測(cè)電容C1是否 存在故障。 低通濾波電路2中含有一個(gè)一號(hào)集成運(yùn)算放大器U1A，一號(hào)集成運(yùn)算放大器U1A 根據(jù)電阻R2和反饋電阻Rf阻值的不同選擇，對(duì)信號(hào)有不同的放大倍數(shù)，能夠提高電路的增 益，由于一號(hào)集成運(yùn)算放大器U1A的輸出電阻阻值很低，一號(hào)集成運(yùn)算放大器U1A的應(yīng)用增 強(qiáng)了電路的帶負(fù)載能力。同時(shí)， 一號(hào)集成運(yùn)算放大器U1A將負(fù)載與RC濾波網(wǎng)絡(luò)隔離，加之 一號(hào)集成運(yùn)算放大器U1A的輸入電阻很高，所以， 一號(hào)集成運(yùn)算放大器U1A本身以及負(fù)載對(duì) RC網(wǎng)絡(luò)的影響很小。
具體實(shí)施方式
二 下面結(jié)合圖1、圖3具體說(shuō)明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式與具體實(shí) 施方式一的不同點(diǎn)是，本實(shí)施方式所述的測(cè)試信號(hào)發(fā)生電路1產(chǎn)生高電平為5V、低電平為 0V、頻率可調(diào)范圍為1Hz到20kHz的方波信號(hào)。 任意周期性波形f(t)根據(jù)傅立葉變換，都可視為一系列正弦波的疊加。傅立葉變 換的公式為/(0 - 2 + X！ (a" cos廳+ 6 sin爐) 2 "
n=l
2;r 其中必=
6
2 —
2 r
7
("=1,2，3，L );
9
6"=—卩r /O) sin柳^fr (" = 1， 2， 3,L ) 本實(shí)施方式中，根據(jù)待測(cè)電容CI的取值，測(cè)試激勵(lì)電路1-1由測(cè)試控制電路4中
微控制器控制，產(chǎn)生高電平為5V、低電平為OV、頻率為500Hz的方波，所述的方波根據(jù)傅立
葉變換公式，等價(jià)為
/(f) = A — — sin(1000;rf) — ^sin(3000;rf) — "^sin(50007rf) — ^-sin(7000;rf) -L
2 ;r
5 2 f sin
3;r
5;r
7;r
;r(2"-
:上疊加了不同頻率的交流分量。其中交流 …-，等。其中，高階諧波對(duì)輸出幅值的影響 t，因此，方波可簡(jiǎn)化為直流分量和基波分量
' 2w-l 從上式可以看出，方波可視為直流分〗 分量的基波為500Hz，諧波次數(shù)依次為3， 5， 7， 很小，對(duì)輸出影響較大的是直流分量和基波分』 的疊加，低通濾波電路2將輸入的方波中的高頻分量濾掉，只允許直流分量和基波分量通 過(guò)。 測(cè)試信號(hào)發(fā)生電路1中測(cè)試激勵(lì)電路1-1也可以采用矩形波發(fā)生電路、P麗波信 號(hào)發(fā)生電路、DDS信號(hào)發(fā)生電路或是混沌算法測(cè)試圖形生成電路實(shí)現(xiàn)。
具體實(shí)施方式
三下面結(jié)合圖2、圖4、圖5、圖6和圖7具體說(shuō)明本實(shí)施方式。本 實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是，本實(shí)施方式所述的測(cè)試響應(yīng)處理電路3由隔直電 路、第一放大電路、整形電路、濾波電路、跟隨器電路、第二放大電路和第三放大電路組成， 其中， 隔直電路由帶極性的電容C2組成，帶極性的電容C2的正極與一號(hào)集成運(yùn)算放大 器U1A的輸出端連接， 第一放大電路由電阻R3、電阻R4、反饋電阻R5和二號(hào)集成運(yùn)算放大器U2A組成， 電阻R4的一端與帶極性的電容C2的負(fù)極連接，電阻R4的另一端、電阻R5的一端分別與二 號(hào)集成運(yùn)算放大器U2A的反相輸入端相連接，電阻R5的另一端與二號(hào)集成運(yùn)算放大器U2A 的輸出端相連接，電阻R3的一端與二號(hào)集成運(yùn)算放大器U2A的同相輸入端相連接，電阻R3 的另一端接地，二號(hào)集成運(yùn)算放大器U2A的正電源輸入管腳接正電壓VCC，二號(hào)集成運(yùn)算放 大器U2A的負(fù)電源輸入管腳接負(fù)電壓-VCC， 整形電路由二極管D1組成，二極管D1正向輸入端與二號(hào)集成運(yùn)算放大器U2A的 輸出端連接， 濾波電路由電阻R6和帶極性的電容C3組成，電阻R6的一端分別與二極管Dl的 輸出端、帶極性的電容C3的正極連接，電阻R6的另一端與帶極性的電阻C3的負(fù)極共同接 地，
7
跟隨器電路由三號(hào)集成運(yùn)算放大器U3A組成，三號(hào)集成運(yùn)算放大器U3A的同相輸 入端與帶極性的電容C3的正極連接，三號(hào)集成運(yùn)算放大器U3A的反相輸入端與三號(hào)集成運(yùn) 算放大器U3A的輸出端相連， 第二放大電路由電阻R7、可調(diào)電阻R8和四號(hào)集成運(yùn)算放大器U4A組成，電阻R7的 一端與三號(hào)集成運(yùn)算放大器U3A的輸出端連接，電阻R7的另一端、可調(diào)電阻R8的一端分別 與四號(hào)集成運(yùn)算放大器U4A的反相輸入端相連接，可調(diào)電阻R8的另一端與四號(hào)集成運(yùn)算放 大器U4A的輸出端相連接，四號(hào)集成運(yùn)算放大器U4A的同相輸入端接地，四號(hào)集成運(yùn)算放大 器U4A的正電源輸入管腳接正電壓VCC，四號(hào)集成運(yùn)算放大器U4A的負(fù)電源輸入管腳接負(fù)電
壓-vcc， 第三放大電路由電阻R9、電阻R10和五號(hào)集成運(yùn)算放大器U5A組成，電阻R9的一 端與四號(hào)集成運(yùn)算放大器U4A的輸出端連接，電阻R9的另一端、電阻R10的一端分別與五 號(hào)集成運(yùn)算放大器U5A的反相輸入端相連接，電阻R10的另一端與五號(hào)集成運(yùn)算放大器U5A 的輸出端相連接，五號(hào)集成運(yùn)算放大器U5A的同相輸入端接地，五號(hào)集成運(yùn)算放大器U5A的 正電源輸入管腳接正電壓VCC，五號(hào)集成運(yùn)算放大器U5A的負(fù)電源輸入管腳接負(fù)電壓-VCC。
本實(shí)施方式所述的測(cè)試響應(yīng)處理電路3中二號(hào)集成運(yùn)算放大器U2A的型號(hào)是 LF347，三號(hào)、四號(hào)及五號(hào)集成運(yùn)算放大器的型號(hào)是TL084。 圖4是經(jīng)過(guò)帶極性的電容C2后去除直流分量的波形圖，從圖中可看出交流信號(hào)輸 出響應(yīng)的幅值跟待測(cè)電容C1的大小有關(guān)，當(dāng)待測(cè)電容C1發(fā)生改變，交流分量的幅值發(fā)生變 化； 圖6是經(jīng)過(guò)電容C3濾波后的輸出波形，從圖中可明顯的看出不同的電容值，輸出 的直流量不同； 圖7是仿真輸出端從0時(shí)刻起到穩(wěn)態(tài)時(shí)輸出信號(hào)波形與電容的關(guān)系圖，從圖中可 以清楚的分辨出不同電容值的。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是，本實(shí)施方式所述的 測(cè)試控制電路4以C8051系列單片機(jī)為微控制器的核心芯片。
具體實(shí)施方式
五下面結(jié)合圖8具體說(shuō)明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式與具體實(shí)施方 式一的不同點(diǎn)是，低通濾波電路2中還包括第一模擬開關(guān)電路2-l，測(cè)試控制電路4中微控 制器的控制信號(hào)輸出端與第一模擬開關(guān)電路2-1的受控信號(hào)輸入端相連，第一模擬開關(guān)電 路2-l的一個(gè)輸出端接地，第一模擬開關(guān)電路2-l的另一個(gè)輸出端與低通濾波器2中一號(hào) 集成運(yùn)算放大器U1A的同相輸入端連接。 第一模擬開關(guān)電路2-1由模擬開關(guān)芯片CD4053實(shí)現(xiàn)， 待測(cè)電容C1兩端分別與第一模擬開關(guān)電路2-1的兩個(gè)輸入端連接，第一模擬開關(guān) 電路2-1將待測(cè)電容Cl弓I入到電路中，無(wú)須將電容從原先的電路中拆下來(lái)而能進(jìn)行直接檢 測(cè)，具有方便實(shí)用的優(yōu)勢(shì)。
具體實(shí)施方式
六下面結(jié)合圖2、圖9具體說(shuō)明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式與具體 實(shí)施方式一或具體實(shí)施方式
五的不同點(diǎn)是，測(cè)試信號(hào)發(fā)生電路1還包括第二模擬開關(guān)電路 1-3和第三模擬開關(guān)電路l-4，第二模擬開關(guān)電路1-3由一組單刀八擲模擬開關(guān)組成，第三 模擬開關(guān)電路1-4由兩組單刀雙擲模擬開關(guān)組成，測(cè)試控制電路4中微控制器的兩個(gè)控制 信號(hào)輸出端分別與第二模擬開關(guān)電路l-3、第三模擬開關(guān)電路1-4的受控信號(hào)輸入端相連，
8測(cè)試激勵(lì)電路1-1的八個(gè)信號(hào)輸出端分別與第二模擬開關(guān)電路1-3的八個(gè)靜端相連，第二 模擬開關(guān)電路1-3的動(dòng)端與信號(hào)調(diào)整電路1-2的信號(hào)輸入端相連，信號(hào)調(diào)整電路1-2的信 號(hào)輸出端及第二模擬電路1-3的信號(hào)輸出端分別與第三模擬開關(guān)電路1-4中一號(hào)單刀雙擲 模擬開關(guān)的兩個(gè)靜端相連，一號(hào)單刀雙擲模擬開關(guān)的動(dòng)端與低通濾波電路2相連，測(cè)試響 應(yīng)處理電路3中三號(hào)集成運(yùn)算放大器U3A的輸出端及五號(hào)集成運(yùn)算放大器U5A的輸出端分 別與第三模擬開關(guān)電路1-4中二號(hào)單刀雙擲模擬開關(guān)的兩個(gè)靜端相連，二號(hào)單刀雙擲模擬 開關(guān)的動(dòng)端與測(cè)試控制電路4的監(jiān)控信號(hào)輸入端相連。
第二模擬開關(guān)電路1-3由模擬開關(guān)芯片CD4051實(shí)現(xiàn)， 芯片CD4051的使用，使測(cè)試控制電路4能夠根據(jù)電路的實(shí)際需要選擇合適的測(cè)試
激勵(lì)，電容容差性故障檢測(cè)儀適用范圍廣泛； 第三模擬開關(guān)電路1-4由模擬開關(guān)芯片CD4053實(shí)現(xiàn)， 芯片CD4053的使用，使測(cè)試控制電路4能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)測(cè)試響應(yīng)處理電路3的響應(yīng)讀 取控制。
權(quán)利要求
電容容差性故障檢測(cè)儀，它包括測(cè)試信號(hào)發(fā)生電路(1)、低通濾波電路(2)、測(cè)試響應(yīng)處理電路(3)、測(cè)試控制電路(4)和故障顯示電路(5)，測(cè)試信號(hào)發(fā)生電路(1)包括測(cè)試激勵(lì)電路(1-1)和信號(hào)調(diào)整電路(1-2)，測(cè)試控制電路(4)的控制信號(hào)輸出端與測(cè)試激勵(lì)電路(1-1)的控制信號(hào)輸入端相連，測(cè)試激勵(lì)電路(1-1)的信號(hào)輸出端與信號(hào)調(diào)整電路(1-2)的信號(hào)輸入端相連，低通濾波電路(2)包括電阻R1、電阻R2、一號(hào)集成運(yùn)算放大器(U1A)和反饋電阻Rf，電阻R1的一端與信號(hào)調(diào)整電路(1-2)的信號(hào)輸出端連接，電阻R1的另一端與一號(hào)集成運(yùn)算放大器(U1A)的同相輸入端連接，電阻R2的一端接地，電阻R2的另一端、反饋電阻Rf的一端分別與一號(hào)集成運(yùn)算放大器(U1A)的反相輸入端連接，反饋電阻Rf的另一端連接一號(hào)集成運(yùn)算放大器(U1A)的輸出端，一號(hào)集成運(yùn)算放大器(U1A)的正電源輸入管腳接正電壓(VCC)，一號(hào)集成運(yùn)算放大器(U1A)的負(fù)電源輸入管腳接負(fù)電壓(-VCC)，一號(hào)集成運(yùn)算放大器(U1A)的輸出端與測(cè)試響應(yīng)處理電路(3)的信號(hào)輸入端連接，測(cè)試響應(yīng)處理電路(3)的監(jiān)控信號(hào)輸出端與測(cè)試控制電路(4)的監(jiān)控信號(hào)輸入端連接，測(cè)試響應(yīng)處理電路(3)的信號(hào)輸出端與故障顯示電路(5)的信號(hào)輸入端連接，測(cè)試控制電路(4)的控制顯示輸出端與故障顯示電路(5)的控制輸入端連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容容差性故障檢測(cè)儀，其特征在于所述的測(cè)試信號(hào)發(fā)生電 路(1)產(chǎn)生高電平為5V、低電平為0V、頻率可調(diào)范圍為1Hz到20kHz的方波信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容容差性故障檢測(cè)儀，其特征在于所述的測(cè)試響應(yīng)處理電 路(3)由隔直電路、第一放大電路、整形電路、濾波電路、跟隨器電路、第二放大電路和第三 放大電路組成，其中，隔直電路由帶極性的電容C2組成，帶極性的電容C2的正極與一號(hào)集成運(yùn)算放大器 (U1A)的輸出端連接，第一放大電路由電阻R3、電阻R4、反饋電阻R5和二號(hào)集成運(yùn)算放大器(U2A)組成，電 阻R4的一端與帶極性的電容C2的負(fù)極連接，電阻R4的另一端、電阻R5的一端分別與二 號(hào)集成運(yùn)算放大器(U2A)的反相輸入端相連接，電阻R5的另一端與二號(hào)集成運(yùn)算放大器 (U2A)的輸出端相連接，電阻R3的一端與二號(hào)集成運(yùn)算放大器(U2A)的同相輸入端相連接， 電阻R3的另一端接地，二號(hào)集成運(yùn)算放大器(U2A)的正電源輸入管腳接正電壓(VCC) ，二號(hào) 集成運(yùn)算放大器(U2A)的負(fù)電源輸入管腳接負(fù)電壓(-VCC)，整形電路由二極管(Dl)組成，二極管(Dl)正向輸入端與二號(hào)集成運(yùn)算放大器(U2A) 的輸出端連接，濾波電路由電阻R6和帶極性的電容C3組成，電阻R6的一端分別與二極管(Dl)的輸 出端、帶極性的電容C3的正極連接，電阻R6的另一端與帶極性的電阻C3的負(fù)極共同接地，跟隨器電路由三號(hào)集成運(yùn)算放大器(U3A)組成，三號(hào)集成運(yùn)算放大器(U3A)的同相輸 入端與帶極性的電容C3的正極連接，三號(hào)集成運(yùn)算放大器(U3A)的反相輸入端與三號(hào)集成 運(yùn)算放大器(U3A)的輸出端相連，三號(hào)集成運(yùn)算放大器(U3A)的正電源輸入管腳接正電壓 (VCC)，三號(hào)集成運(yùn)算放大器(U3A)的負(fù)電源輸入管腳接負(fù)電壓(-VCC)，第二放大電路由電阻R7、可調(diào)電阻R8和四號(hào)集成運(yùn)算放大器(U4A)組成，電阻R7的一 端與三號(hào)集成運(yùn)算放大器(U3A)的輸出端連接，電阻R7的另一端、可調(diào)電阻R8的一端分別 與四號(hào)集成運(yùn)算放大器(U4A)的反相輸入端相連接，可調(diào)電阻R8的另一端與四號(hào)集成運(yùn)算 放大器(U4A)的輸出端相連接，四號(hào)集成運(yùn)算放大器(U4A)的同相輸入端接地，四號(hào)集成運(yùn)算放大器(U4A)的正電源輸入管腳接正電壓(VCC)，四號(hào)集成運(yùn)算放大器(U4A)的負(fù)電源輸入管腳接負(fù)電壓(-vcc)，第三放大電路由電阻R9、電阻R10和五號(hào)集成運(yùn)算放大器(U5A)組成，電阻R9的一端 與四號(hào)集成運(yùn)算放大器(U4A)的輸出端連接，電阻R9的另一端、電阻R10的一端分別與五 號(hào)集成運(yùn)算放大器(U5A)的反相輸入端相連接，電阻RIO的另一端與五號(hào)集成運(yùn)算放大器 (U5A)的輸出端相連接，五號(hào)集成運(yùn)算放大器(U5A)的同相輸入端接地，五號(hào)集成運(yùn)算放大 器(U5A)的正電源輸入管腳接正電壓(VCC)，五號(hào)集成運(yùn)算放大器(U5A)的負(fù)電源輸入管腳接負(fù)電壓(-vcc)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電容容差性故障檢測(cè)儀，其特征在于測(cè)試控制電路(4)以 C8051系列單片機(jī)為微控制器的核心芯片。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電容容差性故障檢測(cè)儀，其特征在于低通濾波電路(2)中還 包括第一模擬開關(guān)電路(2-l)，測(cè)試控制電路(4)中微控制器的控制信號(hào)輸出端與第一模 擬開關(guān)電路(2-1)的受控信號(hào)輸入端相連，第一模擬開關(guān)電路(2-1)的一個(gè)輸出端接地，第 一模擬開關(guān)電路(2-1)的另一個(gè)輸出端與低通濾波器(2)中一號(hào)集成運(yùn)算放大器(U1A)的 同相輸入端連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的電容容差性故障檢測(cè)儀，其特征在于測(cè)試信號(hào)發(fā)生電路 (1)還包括第二模擬開關(guān)電路(1-3)和第三模擬開關(guān)電路(l-4)，第二模擬開關(guān)電路(1-3) 由一組單刀八擲模擬開關(guān)組成，第三模擬開關(guān)電路(1-4)由兩組單刀雙擲模擬開關(guān)組成， 測(cè)試控制電路(4)中微控制器的兩個(gè)控制信號(hào)輸出端分別與第二模擬開關(guān)電路(1-3)、第 三模擬開關(guān)電路(1-4)的受控信號(hào)輸入端相連，測(cè)試激勵(lì)電路(1-1)的八個(gè)信號(hào)輸出端分 別與第二模擬開關(guān)電路(1-3)的八個(gè)靜端相連，第二模擬開關(guān)電路(1-3)的動(dòng)端與信號(hào)調(diào) 整電路(1-2)的信號(hào)輸入端相連，信號(hào)調(diào)整電路(1-2)的信號(hào)輸出端及第二模擬電路(1-3) 的信號(hào)輸出端分別與第三模擬開關(guān)電路(1-4)中一號(hào)單刀雙擲模擬開關(guān)的兩個(gè)靜端相連， 一號(hào)單刀雙擲模擬開關(guān)的動(dòng)端與低通濾波電路(2)相連，測(cè)試響應(yīng)處理電路(3)中三號(hào)集 成運(yùn)算放大器(U3A)的輸出端及五號(hào)集成運(yùn)算放大器(U5A)的輸出端分別與第三模擬開關(guān) 電路(1-4)中二號(hào)單刀雙擲模擬開關(guān)的兩個(gè)靜端相連，二號(hào)單刀雙擲模擬開關(guān)的動(dòng)端與測(cè) 試控制電路(4)的監(jiān)控信號(hào)輸入端相連。
全文摘要
電容容差性故障檢測(cè)儀，具體涉及一種電容故障檢測(cè)儀，解決了現(xiàn)有電容檢測(cè)技術(shù)中無(wú)法有效檢測(cè)容差性電容故障的缺陷，它包括測(cè)試信號(hào)發(fā)生電路、低通濾波電路、測(cè)試響應(yīng)處理電路、測(cè)試控制電路和故障顯示電路，測(cè)試控制電路的控制輸出端與測(cè)試信號(hào)發(fā)生電路的控制信號(hào)輸入端相連，測(cè)試信號(hào)發(fā)生電路的信號(hào)輸出端與低通濾波電路的信號(hào)輸入端連接，低通濾波電路的信號(hào)輸出端與測(cè)試響應(yīng)處理電路的信號(hào)輸入端連接，測(cè)試響應(yīng)處理電路的信號(hào)輸出端與測(cè)試控制電路的信號(hào)輸入端連接，測(cè)試響應(yīng)處理電路的信號(hào)輸出端與故障顯示電路的信號(hào)輸入連接。應(yīng)用本發(fā)明能對(duì)電容容差性故障進(jìn)行有效的檢測(cè)，能夠檢測(cè)電容發(fā)生容差變化大于10％的情況。本發(fā)明用于電容故障檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01R31/00GK101776721SQ201010108899
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者劉思久, 孫超, 朱敏, 李偉亮, 楊春玲 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)