電平、MCU_SWITCH2置為高電平，繼而控制MOS管Ql截止，MOS管Q2飽和導通，從而切斷第一路參考電壓Vkef+與RC積分電路的連接，轉(zhuǎn)為第二路參考電壓Vkef-與所述的RC積分電路連通。當處理器MCU輸出高電平有效的切換信號MCU_SWITCH2控制MOS管Q2飽和導通時，同時啟動所述的計時器清零并重新開始計時。由于接入到RC積分電路中的參考電壓Vkef-為負電壓，因此已知電容C。通過電阻R向第二路參考電壓Vkef-放電。當已知電容C。放電結(jié)束時，已知電容C。上的電壓為零，第二路參考電壓Vkef-開始對已知電容C。充電，使已知電容C。連接運算放大器U138反相輸入端-的一側(cè)為負極，連接運算放大器U138輸出端的一側(cè)為正極。此時，運算放大器U138輸出正電壓，經(jīng)由比較器U155輸出低電平，即O電平。當處理器MCU檢測到通過比較器U155輸出的電壓變?yōu)榈碗娖綍r，判定已知電容C。放電結(jié)束，控制計時器停止計時，并將計時器記錄的計時時間作為已知電容C。的放電時間，記為T。。然后，處理器M⑶根據(jù)計算公式:Te=2*R*C。，計算出所述已知電容C。的電容值。保存所述的參數(shù)C。和T。，完成校準過程。當校準過程完成后，處理器MCU通過其MCU_LED 口輸出穩(wěn)定的高電平，控制發(fā)光二極管DlOO常亮，以指示校準過程結(jié)束。
[0040]當然，對于能夠檢測正負電壓變化的處理器來說，可以省略比較器U155，直接將運算放大器U138的輸出端連接至所述的處理器，當處理器檢測到通過運算放大器U138輸出的電壓由負電壓反轉(zhuǎn)為正電壓時，即可判定已知電容C。放電結(jié)束。
[0041]在需要對待測電容進行容值測量時，將電極CAP1、CAP2分別對應連接到待測電容的兩端。對于有極性的待測電容來說，可以將電極CAPl連接到待測電容的正極，將電極CAP2連接到待測電容的負極。通過處理器MCU首先控制MOS管Ql飽和導通、MOS管Q2截止，利用第一路參考電壓Vkef+同時為已知電容C。和待測電容充電，并啟動計時器開始計時。當計時器計滿溢出或者到達設定時間Tc時，處理器MCU判定已知電容C。和待測電容充電已滿，轉(zhuǎn)而控制MOS管Ql截止、MOS管Q2飽和導通，進而利用第二路參考電壓Vkef-控制已知電容C。和待測電容開始放電，同時啟動計時器清零并重新開始計時。當處理器MCU檢測到通過比較器U155輸出的電平由高電平跳變成低電平(O電平)時，判定已知電容C。和待測電容放電結(jié)束，處理器MCU進入中斷程序，控制計時器停止計時，記錄計時器的計時時間，記為已知電容C。和待測電容的放電時間T to
[0042]根據(jù)電容的充放電公式:Tt=2*R* (Cc+Ca),以及校準過程中所使用的電容充放電公式:Τε=2*Κ*(；，可知:Tt/T。= (Cc+Ca)/Cc,因此，待測電容的電容值CfCjVX-C。，由此完成了對待測電容的電容值檢測，可以將生成的測量結(jié)果通過顯示屏顯示給檢測人員。
[0043]當然，在本實施例中，所述選通電路也可以采用三極管、可控硅等其他開關(guān)管設計實現(xiàn)，只需將兩個開關(guān)管的控制極連接處理器MCU，接收處理器輸出的切換信號，兩個開關(guān)管的開關(guān)通路分別連接在所述的第一路參考電壓Vkef+與RC電路之間或者連接在所述的第二路參考電壓Vkef-與RC電路之間，即可實現(xiàn)對兩路參考電壓VKEF+、VKEF-的選通切換。本實施例對所述選通電路的具體組建結(jié)構(gòu)并不僅限于以上舉例。
[0044]本實施例的電容容值測量裝置，結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、性能穩(wěn)定、測量精度高、使用方便，可以集成到目前所有的普通萬用表中，在保持萬用表造價低廉的同時，使萬用表具備了電容容值的測量功能。
[0045]當然，上述說明并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種電容容值測量裝置的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于:設置有選通電路、RC電路、計時器和兩個用于外接待測電容的電極；兩個所述的電極分別與RC電路中已知電容的兩端對應連接；所述選通電路分別與兩路極性相反的參考電壓對應連接，所述兩路極性相反的參考電壓分別為第一路參考電壓和第二路參考電壓，選擇其中一路參考電壓與所述的RC電路連通；所述RC電路根據(jù)所述已知電容和待測電容的充放電狀態(tài)觸發(fā)計時器，通過計時器記錄所述已知電容和待測電容的充放電時間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容容值測量裝置的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述RC電路為RC積分電路，包括運算放大器、電阻和所述的已知電容；所述運算放大器的同相輸入端接地，反相輸入端與所述電阻串聯(lián)后，連接至所述的選通電路，用于與所述的第一路參考電壓或者第二路參考電壓連通；所述已知電容連接在所述運算放大器的反相輸入端與輸出端之間；利用所述運算放大器輸出電平的狀態(tài)變化觸發(fā)所述的計時器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容容值測量裝置的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于:在所述RC積分電路中還設置有一比較器，所述比較器的反相輸入端連接所述運算放大器的輸出端，比較器的同相輸入端接地，利用比較器輸出的高低電平變化觸發(fā)所述的計時器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電容容值測量裝置的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述運算放大器和比較器的電源端分別連接一直流電源，所述運算放大器和比較器的接地端分別連接系統(tǒng)地。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電容容值測量裝置的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述計時器集成在一處理器中，所述比較器的輸出端連接處理器的中斷接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的電容容值測量裝置的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于:在所述選通電路中設置有兩個開關(guān)管，兩個開關(guān)管的控制極接收通路切換信號，兩個開關(guān)管的開關(guān)通路分別連接在所述第一路參考電壓與RC電路之間或者連接在所述第二路參考電壓與RC電路之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電容容值測量裝置的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述開關(guān)管為N溝道MOS管，兩個N溝道MOS管的柵極分別接收通路切換信號，漏極分別與所述的第一路參考電壓和第二路參考電壓一一對應連接，源極連接所述的RC電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的電容容值測量裝置的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于:在所述測量裝置上設置有校準按鍵，所述校準按鍵的一端接地，另一端連接一處理器，并通過上拉電阻連接直流電源。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電容容值測量裝置的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于:在所述測量裝置上還設置有指示燈，所述指示燈的陽極連接所述的處理器，陰極通過限流電阻接地。
10.一種電容容值測量裝置，其特征在于:設置有如權(quán)利要求1至9中任一項所述的電路結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種電容容值測量裝置的電路結(jié)構(gòu)及測量裝置，設置有選通電路、RC電路、計時器和兩個用于外接待測電容的電極；兩個所述的電極分別與RC電路中已知電容的兩端對應連接；所述選通電路分別與兩路極性相反的參考電壓對應連接，選擇其中一路參考電壓與所述的RC電路連通；所述RC電路根據(jù)所述已知電容和待測電容的充放電狀態(tài)觸發(fā)計時器，通過計時器記錄所述已知電容和待測電容的充放電時間。本實用新型通過將電容的電容值量化為時間值，通過檢測時間值來反推出待測電容的電容值，由此不僅提高了電容容值的測量精度，而且所需搭建的硬件電路結(jié)構(gòu)簡潔，成本低廉，可以方便地集成到普通的萬用表中，以拓展萬用表的電容容值測量功能。
【IPC分類】G01R27-26
【公開號】CN204347145
【申請?zhí)枴緾N201420842683
【發(fā)明人】宋超, 杜洋
【申請人】青島歌爾聲學科技有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月26日