專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電容測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電變量的測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種電容的測(cè)量。
背景技術(shù)：
電容測(cè)量目前的工學(xué)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，然而在很多應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)于未知容量電容的測(cè)量和電容的測(cè)量精度的要求也越來(lái)越高。目前電容測(cè)量電路究其工作原理，主要有，LC諧振式電容測(cè)量電路，電橋式電容測(cè)量電路,RC振蕩式電容測(cè)量電路，RC充放電式電容測(cè)量電路。
然而上述測(cè)量電路都存在不足之處LC諧振式電容測(cè)量電路的測(cè)量精度常常受以下條件影響接線處和電感線圈的分布電容過(guò)大會(huì)導(dǎo)致誤差；諧振頻率過(guò)高時(shí)，布線和引線也會(huì)參與諧振，導(dǎo)致測(cè)量誤差；諧振回路的品質(zhì)因數(shù)過(guò)低，導(dǎo)致回路諧振曲線過(guò)于平坦，難以找出諧振點(diǎn)，導(dǎo)致測(cè)量誤差；電橋式電容測(cè)量電路雖然測(cè)量精度較高，但是操作較復(fù)雜，信號(hào)源的頻率以及電橋的結(jié)構(gòu)對(duì)測(cè)量精度的影響較大；RC振蕩式電容測(cè)量電路雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是實(shí)際使用時(shí)，校正麻煩，而且量程有限，在寬范圍測(cè)試或測(cè)量時(shí)，需要手動(dòng)切換量程；RC充放電式電容測(cè)量電路在測(cè)量小容量電容時(shí)，往往精度和量程有限，如需提高精度或擴(kuò)大量程，需要較大的充放電回路的電阻阻值，使得RC充放電常數(shù)盡可能大，這樣則需要手動(dòng)切換量程。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)之不足，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高且可以自動(dòng)切換量程的電容測(cè)量裝置，該裝置基于RC充放電原理，通過(guò)單片機(jī)調(diào)節(jié)輸出可調(diào)PWM脈沖，延長(zhǎng)電容充電時(shí)間，從而達(dá)到根據(jù)電容容量改變量程并減小測(cè)量誤差的目的。本發(fā)明解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案如下一種電容測(cè)量裝置，它包括以單片機(jī)控制器為核心，配以充電電路和充電檢測(cè)電路構(gòu)成的電容測(cè)量電路，其特征在于，所述的單片機(jī)控制器為單片機(jī)及其外圍電路構(gòu)成的單片機(jī)最小系統(tǒng)；所述的充電電路由電壓跟隨器、定值電阻和雙向電子開(kāi)關(guān)依次連接組成；其中，所述的雙向電子開(kāi)關(guān)的控制端與所述單片機(jī)的一 I/o 口鏈接；所述的充電檢測(cè)電路為充電電壓比較器，該充電電壓比較器的正相輸入端對(duì)地跨接有待測(cè)電容，反相輸入端設(shè)有參考電壓源，輸出端與單片機(jī)的一 I/o 口連接；所述的電壓跟隨器的輸入端與單片機(jī)的一 I/O 口連接，輸出端經(jīng)所述定值電阻和雙向電子開(kāi)關(guān)與充電電壓比較器的正相輸入端相連；所述的單片機(jī)調(diào)制出PWM脈沖控制所述的雙向電子開(kāi)關(guān)為待測(cè)電容充電，由單片機(jī)按下式(II)算出待測(cè)電容的容量，
權(quán)利要求
1.一種電容測(cè)量裝置，它包括以單片機(jī)控制器為核心，配以充電電路和充電檢測(cè)電路構(gòu)成的電容測(cè)量電路，其特征在于， 所述的單片機(jī)控制器為單片機(jī)及其外圍電路構(gòu)成的單片機(jī)最小系統(tǒng)； 所述的充電電路由電壓跟隨器、定值電阻和雙向電子開(kāi)關(guān)依次連接組成；其中，所述的雙向電子開(kāi)關(guān)的控制端與所述單片機(jī)的一 I/o 口鏈接； 所述的充電檢測(cè)電路為充電電壓比較器，該充電電壓比較器的正相輸入端對(duì)地跨接有待測(cè)電容，反相輸入端設(shè)有參考電壓源，輸出端與單片機(jī)的一 I/o 口連接； 所述的電壓跟隨器的輸入端與單片機(jī)的一 I/o 口連接，輸出端經(jīng)所述定值電阻和雙向電子開(kāi)關(guān)與充電電壓比較器的正相輸入端相連；所述的單片機(jī)調(diào)制出PWM脈沖控制所述的雙向電子開(kāi)關(guān)為待測(cè)電容充電，由單片機(jī)按下式(II)算出待測(cè)電容的容量， Cx = d'T'N~^(II) VJ 式(II)中，Cx表示待測(cè)電容的容量，d表示PWM脈沖的占空比，T表示PWM脈沖的周期，N表示PWM脈沖的個(gè)數(shù)，R表示所述電阻的阻值，Uh表示電壓跟隨器的輸出電壓，Ukpf表示充電電壓比較器翻轉(zhuǎn)時(shí)待測(cè)電容兩端電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電容測(cè)量裝置，其特征在于，它還包括一脈沖整形電路，該電路串設(shè)在所述的雙向電子開(kāi)關(guān)的控制端與所連接的單片機(jī)的I/O 口之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種電容測(cè)量裝置，其特征在于，它還包括一殘余電量檢測(cè)器，該殘余電量檢測(cè)器由另一電壓比較器構(gòu)成，其正相和反相輸入端跨接于待測(cè)電容的兩端，輸出端與單片機(jī)的一 I/o 口連接；其中，所述另一電壓比較器的反相輸入端接于所述充電電壓比較器的正相輸入端與待測(cè)電容的節(jié)點(diǎn)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電容測(cè)量裝置，它包括以單片機(jī)控制器為核心，配以充電電路和充電檢測(cè)電路構(gòu)成，其特征在于，所述的單片機(jī)控制器為單片機(jī)及其外圍電路構(gòu)成的單片機(jī)最小系統(tǒng)；所述的充電電路由電壓跟隨器、定值電阻和雙向電子開(kāi)關(guān)依次連接組成；其中，所述的雙向電子開(kāi)關(guān)的控制端與所述單片機(jī)的一I/O口鏈接；所述的充電檢測(cè)電路由充電電壓比較器構(gòu)成，其中，所述的充電電壓比較器的正相輸入端與電子開(kāi)關(guān)以及待測(cè)電容的一端連接，反相輸入端與參考電壓源連接，輸出端與單片機(jī)的一I/O口鏈接；所述的單片機(jī)調(diào)制出PWM脈沖控制所述的雙向電子開(kāi)關(guān)為待測(cè)電容充電，由單片機(jī)根據(jù)RC充放電零狀態(tài)響應(yīng)方程算出待測(cè)電容的容量。
文檔編號(hào)G01R27/26GK102636699SQ20121008912
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者唐連章, 張方櫻, 張 杰, 胡維, 謝陳躍, 陳新兵, 龍曉莉 申請(qǐng)人:廣州大學(xué)