电容容量测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及测量装置领域，尤其涉及一种电容容量测量装置。
【背景技术】
[0002]电容是常用的电子器件之一。由于大部分的电容没有标识容量，如果没有精度较高的电容测量仪器，是很难知道准确的电容容量。已知的用于测量电容容量的方法是采用固定充电时间的测量方法。如图1所示，现有的测量电容容量的装置包括恒流源101、充电控制开关106、放电控制开关105、ADC (Analog-to-Digital Converter模数转换器)模块102和控制处理模块104。充电过程中，控制处理模块104使充电控制开关106闭合并使放电控制开关105断开，使得恒流源101输出恒定电流I。对电容107充电；接着利用ADC模块102测量电容107充电前的两端电压为V1以及充电后的电压为V h，计算得出电容107充电前后的电压差为Δ V = Vh-V1;然后由控制处理模块104计算整个测量过程的充电时间T。；由此，可以计算出电容容量C为C = I。*!；/Λ V。
[0003]由于小容量的电容器充电电流小，特别是使用比较长的表笔连接电容107的时候，表笔和仪器的连线容易受到外界干扰，使得测量时的充放电过程受到外界电场的干扰，电容两端的电压变得不稳定，导致测量误差比较大。已有技术方案提出在图1的基础上进行多次测量并平均，即单次充放电得到测量结果，然后重复多次测量，将测量结果取平均。
[0004]然而，这种方法在充电电流一定时，设置较长的充电时间可以实现较大电容的较为准确的测量，但同样的充电时间就无法满足小电容的测量，因为同样的充电电流下小电容所需的充电时间很短，充电时间过程会导致被测电容量的电压超出ADC模块输入电压范围，使得电容测量不准确。此外，这种方法中的测量的次数是固定的，并不能自动适应不同容量电容的测量，最终导致测量精度不高，并且不同容量的电容，测量精度差异比较大。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的主要目的是，提供一种能够自动使用于大电容和小电容的电容容量测量装置。
[0006]本实用新型所述的电容容量测量装置包括:控制处理器、以及分别与所述控制处理器连接的充电模块、放电模块、上限电压比较器、下限电压比较器和干扰源信号周期测量模块；所述干扰源信号周期测量模块用于在为被测电容充电前测量干扰源信号的频率，所述控制处理器根据所述频率确定电容测量所需的时间；所述下限电压比较器用于将所述被测电容上的电压与预设下限阈值电压进行比较，并根据比较结果输出相应的信号给所述控制处理器；所述上限电压比较器用于将所述被测电容上的电压与预设上限阈值电压进行比较，并根据比较结果输出相应的信号给所述控制处理器；所述控制处理器用于根据所述下限电压比较器和所述上限电压比较器的输出，控制所述充电模块的充电以及控制所述放电模块的放电，并确定实际充电总时间和充电次数，根据实际充电总时间和充电次数以及所述预设上限阈值电压与预设下限阈值电压之差来确定电容容量。
[0007]进一步地，所述下限电压比较器在将所述被测电容上的电压与预设下限阈值电压进行比较时，如果所述被测电容上的电压小于所述预设下限阈值电压，则输出第一信号，如果所述被测电容上的电压大于所述预设下限阈值电压，则输出第二信号；所述上限电压比较器在将所述被测电容上的电压与预设上限阈值电压进行比较时，如果所述被测电容上的电压小于所述预设上限阈值电压，则输出第三信号，如果所述被测电容上的电压大于所述预设上限阈值电压，则输出第四信号。
[0008]优选地，所述下限电压比较器包括第一运放器，所述第一运放器的输入端分别连接所述被测电容上的电压和预设下限阈值电压，输出端输出所述第一信号或所述第二信号。
[0009]优选地，所述上限电压比较器包括第二运放器，所述第二运放器的输入端分别连接所述被测电容上的电压和预设上限阈值电压，输出端输出所述第三信号或所述第四信号。
[0010]优选地，所述下限电压比较器包括第一模数转换器和第一比较器，所述第一模数转换器用于将所述被测电容上的电压转换为数字信号输出，所述第一比较器用于将所述数字信号与预设下限阈值电压进行比较，根据比较结果输出所述第一信号或所述第二信号。
[0011]优选地，所述上限电压比较器包括第二模数转换器和第二比较器，所述第二模数转换器用于将所述被测电容上的电压转换为数字信号输出，所述第二比较器用于将所述数字信号与预设上限阈值电压进行比较，根据比较结果输出所述第三信号或所述第四信号。
[0012]进一步地，所述控制处理器包括中央处理单元、总时间计时器、充电时间计数器、充电次数累加器和时间比较器；所述中央处理单元用于在接收到所述第一信号和所述第三信号时，控制所述充电模块为所述被测电容充电，并触发所述总时间计时器进行计时，还用于在接收到所述第二信号和所述第三信号时，控制所述充电模块为所述被测电容充电，并触发所述总时间计时器和所述充电时间计时器进行计时，触发所述充电次数累加器进行次数累加，还用于在接收到所述第二信号和所述第四信号时，控制所述放电模块使所述被测电容放电，并触发所述总时间计时器进行计时，触发时间比较器工作；所述时间比较器用于比较所述总时间计时器的时间和所述电容测量所需的时间，如果所述总时间计时器的时间大于或等于所述电容测量所需的时间，输出控制信号到所述中央处理单元；所述中央处理单元还用于在接收到所述控制信号后，控制所述装置中的其它部件停止测量工作，并根据所述充电时间计时器的时间、所述充电次数累加器的次数以及所述电容测量所需的时间计算所述被测电容的容量。
[0013]优选地，所述充电模块包括第一开关，用于在所述控制处理器的控制下打开或闭入口 ο
[0014]优选地，所述放电模块包括第二开关，用于在所述控制处理器的控制下打开或闭入口 O
[0015]优选地，所述干扰源信号包括工频信号。
[0016]本实用新型的有益效果是:电容测量的时间是根据干扰源比如工频的频率来确定，通过上限和下限电压比较器来确定电容一次充放电完成时间，得到对电容充电的充电次数，从而利用在一次测量中不停地多次充放电的方式消除由于干扰源带来的电容测量误差；而且由于测量时间随干扰源频率而定，是自适应的，避免了现有方法中因干扰源而导致的不能准确地测量小电容的问题，也解决了不同容量电容测量时间不固定而导致的电容测量精度差异大的问题；此外，由于只需一次测量过程(该过程中自动重复多次充放电)即可得到消除干扰源带来的电容测量误差，避免现有多次测量再取平均而造成的测量效率低下问题，并实现了快速测量的效果，且测量速度有很大的提升。
【附图说明】
[0017]图1为现有的电容容量测量装置的电路结构示意图；
[0018]图2为本实用新型一种实施例的电容容量测量装置的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面通过【具体实施方式】结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0020]如图2所示，本实用新型一种实施例的电容容量测量装置包括:控制处理器204以及分别与控制处理器204连接的充电模块206、放电模块205、上限电压比较器202、下限电压比较器203和干扰源信号周期测量模块208。当然为了测量电容，需要将本装置连接到被测电容及恒流源，图示中，充电模块206连接恒流源201的输出端，恒流源201受控于控制处理器204，被测电容207连接于充电模块206和放电模块205之间，并连接到下限电压比较器203和上限电压比较器202。
[0021]本实施例中以干扰源信号为工频信号为例进行描述。在电容测量之前控制处理器204控制干扰源信号周期测量模块208测量干扰源信号的频率fa，根据测量得到的fa，控制处理器204可以得出工频信号的周期为Ι/fa，并设置电容测量的时间为Tt = n*l/fa，其中η为整数，表示在η个完整的充放电周期，η可以根据测量精度的需要而选择，一般地，η越大，测量时间越长，精度越高。工频信号周期只有在电容测量之前测量一次，用来确定测量周期，工频信号来源于电源，这里干扰源信号周期测量模块208可以采用已有的频率测量仪，其具体实现并非本实用新型想要保护的内容，在此不作详述。
[0022]下限电压比较器203用于将被测电容207上的电压与预设下限阈值电压V1进行比较，如果被测电容207上的电压Vc小于预设下限阈值电压VI，则输出第一信号，如果被测电容207上的电压Vc大于预设下限阈值电压VI，则输出第二信号，然后将输出的信号送到控制处理器204。在本实施例中，下限电压比较器包括第一运放器，该第一运放器的输入端分别输入Vc和VI，输出端输出第一信号或第二信号。其它实施例中，下限电压比较器的实现方式可以不采用运放器，而是先通过模数转换器将被测电容207的电容值转换为数字信号，然后通过比较器将该数字信号与Vl进行比较，根据比较结果输出第一信号或第二信号。
[0023]上限电压比较器202用于将被测电容207上的电压与预设上限阈值电压Vh进行