CN102495308A

CN102495308A - 一种法拉电容驱动能力检测装置

Info

Publication number: CN102495308A
Application number: CN201110383997XA
Authority: CN
Inventors: 樊斌; 程新利
Original assignee: Suzhou University of Science and Technology
Current assignee: Suzhou University of Science and Technology
Priority date: 2011-11-28
Filing date: 2011-11-28
Publication date: 2012-06-13

Abstract

本发明公开了一种法拉电容驱动能力检测装置，包括5V电源和12V电源，所述5V电源分别连接断电检测电路、充电检测电路和放电检测电路，所述12V电源依次通过12V转5V电路和快速充电电路连接到等效负载，所述断电检测电路通过第一光电隔离连接至所述12转5V电路，所述快速充电电路和所述等效负载之间连接一法拉电容，所述充电检测电路和所述放电检测电路分别通过第二光电隔离和第三光电隔离连接到所述快速充电电路，所述断电检测电路、所述充电检测电路和所述放电检测电路均连接显示板。本发明的法拉电容驱动能力检测装置，用于生产时各批次法拉电容检测，安装到净水控制器中，确保了断电时控制器关闭水阀，万无一失。

Description

一种法拉电容驱动能力检测装置

技术领域

本发明涉及仪器仪表领域，具体涉及一种在净水控制器中使用的法拉电容驱动电机能力检测装置。

背景技术

如今在生产净水控制器时还没有一种装置来检测法拉电容在断电情况下驱动电机关闭电磁阀的能力。在一种***中，三个电磁阀控制***的产水和冲洗过程，万一在断电情况下电磁阀失控，会造成较大事故。为了确保万无一失，现急需一种检测装置，在生产净水控制器时，对法拉电容的驱动能力进行检测，确保断电时控制器关闭水阀，确保产品质量。

发明内容

本发明的目的是旨在提供一种法拉电容驱动能力检测装置，用于净水控制器生产,利用单片机、特定的法拉电容充放电检测电路，结合一定实验数据和算法，实现了生产过程中对法拉电容驱动能力的检测，确保了产品质量。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：一种法拉电容驱动能力检测装置，包括5V电源和12V电源，所述5V电源分别连接断电检测电路、充电检测电路和放电检测电路，所述12V电源依次通过12V转5V电路和快速充电电路连接到等效负载，所述断电检测电路通过第一光电隔离连接至所述12V转5V电路，所述快速充电电路和所述等效负载之间连接一法拉电容，所述充电检测电路和所述放电检测电路分别通过第二光电隔离和第三光电隔离连接到所述快速充电电路，所述断电检测电路、所述充电检测电路和所述放电检测电路均连接显示板。

进一步的，所述12V电源和所述12V转5V电路之间还设有一开关。

进一步的，所述断电检测电路、所述充电检测电路和所述放电检测电路均与所述显示板中的单片机连接，所述单机片连接有四位LED显示和三位指示灯。

进一步的，该装置电路中包含给测试***供电的电源插座CK2和电源插座CK3，其中所述电源插座CK3为+5V直流，供给所述单片机及显示板电路；所述电源插座CK2为+12V，供给所述法拉电容充电及断电测试。

本发明的原理为：本发明是法拉电容驱动能力检测装置，该装置在生产净水控制器时检测法拉电容在断电情况下驱动电机关闭电磁阀的能力。在一种***中，三个电磁阀控制***的产水和冲洗过程，为了防止在断电情况下，电磁阀失控而造成事故，利用法拉电容中储存的能量在断电情况下关闭电磁阀。为了确保万无一失，在生产净水控制器时，对法拉电容的驱动能力进行检测。本发明的装置，利用单片机、特定的法拉电容充放电检测电路，结合一定实验数据和算法，实现了生产过程中对法拉电容驱动能力的检测，确保了产品质量。

法拉电容充放电检测电路，该电路完成的功能有：

快速充电电路：所述快速充电电路中U1输出+5V，通过R1给法拉电容CD充电；R1为PPTC自恢复保险丝。法拉电容其电容很大，用常方法规充较慢，本发明以正温度系数的自恢复保险丝代替限流电阻给法拉电容充电，实现快速充电。

充电满检测电路：所述充电检测电路由R5、G3、R7、U3A、R8、R9、R10和R12组成。检测是否充电至额定电压+5V，该电压是法拉电容在净水控制器中的工作电压，至额定电压后驱动指示灯亮。

断电检测电路：所述断电检测电路由R4、G2、R3组成，G3是光耦，将法拉电容充放电检测电路与单片机测试显示电路隔离开。在测试***断电时瞬时输出一个电平给单片机，用于判断是否断电。

放电阈值电压检测电路: 所述放电检测电路由R5、G3、R7、U3B、R8、R9、R10和R11组成。用于电容放电阈值检测，当检测***断电时，电容对模拟控制器工作环境的特定电阻放电，放电后法拉电容上电压降低，当电压低于某个阈值电压时，产生一个电平信号送个单片机。

法拉电容驱动能力测试方法:单片机根据收到的两路电平信号，测量法拉电容的放电时间，从而测试法拉电容的驱动能力。一路信号是断电检测电路输出的电平，当该信号有效时，表示外界电源断开，法拉电容开始放电，这时整个测试***靠法拉电容储存的电能供电，单片机在断开瞬间启动定时器开始计时。当另一路电平，即电容放电阈值检测电平有效时，单片机停止计时，根据计时时间判断法拉电容的驱动能力，从而决定该法拉电容能否在净水控制器中使用。

本发明的有益效果是：

本发明的法拉电容驱动能力检测装置，用于生产时各批次法拉电容检测，安装到净水控制器中，确保了断电时控制器关闭水阀，万无一失。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1：本发明的法拉电容充放电检测电路框图；

图2：本发明的放电时间显示及法指示灯电路框图；

图3：本发明法拉电容充放电检测电路原理图。

图4：本发明放电时间显示及法拉电容放电指示灯电路原理图；

图5：本发明法拉电容驱动能力测试方法软件框图。

图中标号说明：1、5V电源，2、12V电源，3、断电检测电路，4、充电检测电路，5、放电检测电路，6、12V转5V电路，7、快速充电电路，8、等效负载，9、第一光电隔离，10、第二光电隔离，11、第三光电隔离，12、法拉电容，13、显示板，14、单片机，15、四位LED显示，16、三位指示灯，17、开关。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

参见图1所示，一种法拉电容驱动能力检测装置，包括5V电源1和12V电源2，所述5V电源1分别连接断电检测电路3、充电检测电路4和放电检测电路5，所述12V电源2依次通过12V转5V电路6和快速充电电路7连接到等效负载8，所述断电检测电路3通过第一光电隔离9连接至所述12V转5V电路6，所述快速充电电路7和所述等效负载8之间连接一法拉电容12，所述充电检测电路4和所述放电检测电路5分别通过第二光电隔离10和第三光电隔离11连接到所述快速充电电路7，所述断电检测电路3、所述充电检测电路4和所述放电检测电路5均连接显示板13。

进一步的，所述12V电源2和所述12V转5V电路6之间还设有一开关17。

参见图2所示，进一步的，所述断电检测电路3、所述充电检测电路4和所述放电检测电路5均与所述显示板13中的单片机14连接，所述单机片14连接有四位LED显示15和三位指示灯16。

参见图3、图4所示，进一步的，该装置电路中包含给测试***供电的电源插座CK2和电源插座CK3，其中所述电源插座CK3为+5V直流，供给所述单片机14及显示板13电路；所述电源插座CK2为+12V，供给所述法拉电容12充电及断电测试。

进一步的，所述法拉电容12在实际工作时驱动能力要求法拉电容工作时安装在***的控制板上，控制板控制三只电机，驱动水阀分别用于产水、清洗和反清洗。开（关）水阀时，电机带动动球阀转动，约6-8秒完成开（关）水阀过程，每只电机驱动水阀的时间略有不同。

电机参数：工作时驱动电压3.0-6V,工作电流0.08-0.15A。

要求法拉电容：① 直流5V电压下充满电荷，在断电情况下，法拉电容中储存的能量要保证10秒钟3.8V以上（电压再小输不出电流），0.45A电流的驱动能力。② 很小的串联等效电阻（80mΩ以下），否则会影响电容驱动电机的能力。

进一步的，所述快速充电电路7中U1输出+5V，通过R1给法拉电容CD充电。R1为PPTC自恢复保险丝，当电流太大时，R1短时间呈很高的阻抗，电流小时，能自恢复为低阻抗。用这种方法能很快将法拉电容充满电荷。

进一步的，所述断电检测电路3由R4、G2、R3组成。G3是光耦，将法拉电容充放电检测电路与单片机测试显示电路隔离开。当K2接通时，“断电检测”端为低电平，即图4中P33为低电平；当K2断开，瞬间“断电检测”端即为高电平，图4中P33为高电平，图4中的单片机根据P33高电平上升沿启动定时器。

进一步的，所述充电检测电路4由R5、G3、R7、U3A、R8、R9、R10、R12组成，当法拉电容充满电荷时，G3光耦发光管得到最大电流，G3集电极输出端得到最低电压，该电压由U3A的同相输入端（U3A第5脚）输入与反相输入端（U3A第4脚）的电压进行比较，若小于反相端电压，则图1“充电检测”输出端为低电平，否则该端为高电平。调节R8+R9与R10的比值，使得法拉电容CD充满电荷时G3集电极电压比U3A反相输入端（4脚）略小，“充电检测”输出低电平（未充满电时为高）。

进一步的，所述放电检测电路5由R5、G3、R7、U3B、R8、R9、R10、R11组成。法拉电容充满电时，G3集电极电压比U3B反相输入端（U3B第6脚）电压低，“放电检测”输出低电平。断开K2，稳压集成电路U2给法拉电容的+5V供电随之消失，法拉电容对负载电阻RL放电。负载电阻RL的取值完全模拟法拉电容在控制板上实际运行时断电驱动电机的情况，由于流过RL的电流值远大与流过R5的电流值，所以RL的取值近似于驱动水阀的三只电机同时运行时的负载值。随着法拉电容CD的放电，G3集电极电压逐渐升高，当该电压高于U3B第6脚时，“放电检测”输出高电平。调节R8与R9+R10的比值，使得法拉电容放电到阈值电压3.8V时，“放电检测”由低电平跳至高电平。

参见图4所示，进一步的，放电时间显示及指示灯电路，即显示板电路中，所述单片机14控制的4位LED数码管动态扫描显示电路，及3只发光二极管电路。4位数码管显示放电时间，显示格式为XX.XX秒。发光二极管D1亮时，表示法拉电容充满电荷；D2亮（闪烁）时表示电源断电，法拉电容处于放电过程，D3亮时法拉电容表示放电到阈值电压，此时根据4位数码管显示时间决定电容是否合格。

参见图5所示，进一步的，软件编程方法为：

“初始化”：完成单片机I/O口设置，P33、P34、P35、为输入口，P30、P31、P32为输出口，完成单片机定时器工作模式和定时初值的设定。

“充电检测有效”：单片机循环检测P34口，一旦该脚由高电平变为低电平，即该脚信号有效，表示法拉电容已充满电荷，点亮发光二极管D1。

“断电检测有效”：单片机循环检测P33口，一旦该脚由低电平变为高电平，即该脚信号有效，表示U2输出的+5V断开，法拉电容开始放电，D2开始闪烁，关闭D1。

“启动定时器”：在“断电检测”有效后，立即启动定时器，开始法拉电容放电计时。

“放电检测有效”：单片机循环检测P35口，同时将定时时间值送LED数码管显示，一旦脚P35由低电平变为高电平，即该脚信号有效，表示法拉电容已放电到阈值电压3.8V，关闭定时器，D2停止闪烁，D3亮，显示时间不再变化。根据放电时间判断法拉电容的驱动能力是否合格。

进一步的，实际测试中的参数为：

法拉电容充电电压：+5V。

法拉电容放电的阈值电压：+3.8V。

法拉电容驱动能力合格标准：放电时间超过10秒。

需要强调的是，上述设施例虽然对本发明作了比较详细的说明，但是这些说明只是对本发明说明性的，而不是对发明的限制，任何不超出本发明实质精神内的发明创造，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims

1.一种法拉电容驱动能力检测装置，包括5V电源（1）和12V电源（2），其特征在于：所述5V电源（1）分别连接断电检测电路（3）、充电检测电路（4）和放电检测电路（5），所述12V电源（2）依次通过12V转5V电路（6）和快速充电电路（7）连接到等效负载（8），所述断电检测电路（3）通过第一光电隔离（9）连接至所述12V转5V电路（6），所述快速充电电路（7）和所述等效负载（8）之间连接一法拉电容（12），所述充电检测电路（4）和所述放电检测电路（5）分别通过第二光电隔离（10）和第三光电隔离（11）连接到所述快速充电电路（7），所述断电检测电路（3）、所述充电检测电路（4）和所述放电检测电路（5）均连接显示板（13）。

2.根据权利要求1所述的法拉电容驱动能力检测装置，其特征在于：所述12V电源（2）和所述12V转5V电路（6）之间还设有一开关（17）。

3.根据权利要求1、2所述的法拉电容驱动能力检测装置，其特征在于：所述断电检测电路（3）、所述充电检测电路（4）和所述放电检测电路（5）均与所述显示板（13）中的单片机（14）连接，所述单机片（14）连接有四位LED显示（15）和三位指示灯（16）。

4.根据权利要求1所述的法拉电容驱动能力检测装置，其特征在于：该装置电路中包含给测试***供电的电源插座CK2和电源插座CK3，其中所述电源插座CK3为+5V直流，供给所述单片机（14）及显示板（13）电路；所述电源插座CK2为+12V，供给所述法拉电容（12）充电及断电测试。