CN114111477B - 电子***电容高压漏电电流测试设备、方法和*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电子***电容高压漏电电流测试设备、方法及***，包括：测试仪主控单元、电压测量电路、高压电源、储能电容、充电开关、电子***控制器以及桥堆电路；测试仪主控单元分别连接高压电源、充电开关以及电压测试电路的控制端，充电开关一端连接高压电源，充电开关的另一端分别连接桥堆电路的交流输入端和电子***控制器；桥堆电路的直流正极与电子***控制器连接，电子***控制器与储能电容的正极连接，桥堆电路的直流负极与储能电容的负极连接，测试仪主控单元、高压电源和充电开关上均设置有接地端，电子***控制器上设置有L_GND端。本发明解决了传统电子***检测的时候不能测量电容漏电大小的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电子***测试装置技术领域，具体地，涉及一种电子***电容高压漏电电流测试设备、方法和***。
背景技术
电子***的起爆能量来源于上面的一个储能电容，储能电容在充电完成后，当需要起爆的时候把能量释放到桥丝电阻，然后桥丝电阻发热产生的热量点燃药头引发******，所以电子***使用的储能电容是一个非常关键的器件，需要确保储能电容的合格性。传统的方式对储能电容的合格性只检测了电容的容量是否满足额定的容值，但是没有对电容充满电后自身漏电流做出检测。这种情况下，那些组网中延期设定比较长的电子***，随着起爆命令下达到延期时间到期的过程中，储能电容的能量会慢慢流失，当延期时间到达的那一刻，很有可能发生储能电容里的能量已经不足以让桥丝电阻产生足够的热量，最后发生拒爆的现象。
在公开号为CN111628575A的中国专利文献中，公开了一种电子***中的储能电容的确定方法、装置和电路。一种电子***中的储能电容的确定方法，该方法包括：利用微导通时间，将电容充电与时间关系近似位线性关系。本发明设计一个高精度时钟，以便主机精确设定电容放电时间t。利用高精度数模转换器获取电容的放电前的电压V1；电容放电后获取电容放电后的电压V2；根据所述放电前的电压V1、放电后的电压V2和预先设定的放电的时间t来计算得到RC值。在具体测试时，选定一个与点火头内阻相近的标准电阻，就可以简便的获得高精度电容值。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电子***电容高压漏电电流测试设备、方法和***。
根据本发明提供的一种电子***电容高压漏电电流测试设备，包括：测试仪主控单元、电压测量电路、高压电源、储能电容、充电开关、电子***控制器以及桥堆电路；
所述测试仪主控单元分别连接高压电源、充电开关以及电压测试电路的控制端，所述充电开关一端连接高压电源，所述充电开关的另一端分别连接桥堆电路的交流输入端和电子***控制器；所述桥堆电路的直流正极与电子***控制器连接，所述电子***控制器与储能电容的正极连接，所述桥堆电路的直流负极与储能电容的负极连接，所述测试仪主控单元、高压电源和充电开关上均设置有接地端，所述电子***控制器上设置有L_GND端。
优选的，所述电压测量电路包括mos管Q110、mos管Q109、电阻R1、电阻R2、电阻R167、电阻R168、电阻R169、电阻R171、电容C170；
所述电阻R171的一端为V_ADC端，电阻R171的一端连接电容C170的一端，所述电容C170的另一端接地，所述电阻R171的另一端分别连接电阻R2的一端和电阻R1的一端，所述电阻R2的另一端接地，所述电阻R1的另一端连接mos管Q110的漏极，所述mos管Q110的栅极分别连接电阻R168的一端和电阻R167的一端，所述mos管Q110的源极连接电阻R167的另一端，所述mos管Q110的源极为VB端；所述电阻R168的另一端连接mos管Q109的漏极，所述mos管Q109的源极接地，所述mos管Q109的栅极连接电阻R169的一端，所述mos管Q109的栅极为PA8端，所述电阻R169的另一端接地；
所述VB端连接储能电容的正极，所述V_ADC端连接测试仪主控单元，所述PA8端连接主控单元的GPIO口。
优选的，所述测试仪主控单元通过内部的Timer提供计时时间。
优选的，所述电阻R167、电阻R168、电阻R169,mos管Q110以及mos管Q109构成开关通路。
优选的，所述电压测量电路中电阻R1和电阻R2在mos管Q110导通时将VB分压成测试主控单元ADC适合接收的电压。
根据本发明提供的一种电子***电容高压漏电电流测试方法，通过电压测量电路对储能电容电压进行采样和数模转换，获取充电后电压V1、充电开关断开后电压V2、充电断开后经过预设时间t后的电压V3，根据所述电压V1、电压V2、电压V3、设定时间t、储能电容的容量C以及桥堆电路所用二极管的额定压降电压Vd计算在设定的时间内，储能电容的漏电流I值。
优选的，所述测试方法包括以下步骤：
步骤S1：通过所述测试仪主控单元发出电信号使充电开关闭合，通过桥堆电路、电子***控制器以及储能电容构成回路，对储能电容充电；
步骤S2：当测试仪主控单元收到充电完成的反馈后，通过测试仪主控单元的GPIO口控制PA8输出高电平将mos管Q109导通，从而使mos管Q110导通；
步骤S3：通过测试仪主控单元从V_ADC口读取电压V1，获取桥堆电路所用二极管的额定压降电压Vd，计算储能电容两端的电压Vb1；
步骤S4：命令测试仪主控单元在获取到V1后在5us内控制充电开关切换到接地状态，同时读取V_ADC口电压V2，计算此时储能电容两端的电压Vb2：
步骤S5：根据电容电压不会在短时间内跳变的特性，得出储能电容两端的电压Vb1＝Vb2，由此计算储能电容到GND通路之间的电阻R0；
步骤S6：通过测试仪主控单元控制PA8输出低电平，将mos管Q109截止，从而使mos管Q110截止，将充电开关保持在接地状态；
步骤S7：通过测试仪主控单元启动定时器；
步骤S8：当定时器设定时间t结束，通过测试仪主控单元控制PA8输出高电平，将mos管Q109和mos管Q110导通；
步骤S9：获取测试仪主控单元通过V_ADC端口读取电压V3，计算此时电容两端的电压Vb3：
步骤S10：根据t、储能电容容值C和ΔVb，计算储能电容在测试仪主控单元内部定时器预设时间t内的漏电流I。
优选的，所述高压电源受测试仪主控单元控制输出储能电容所需电压。
根据本发明提供的一种电子***电容高压漏电电流测试***，包括以下模块：
模块M1：通过所述测试仪主控单元发出电信号使充电开关闭合，通过桥堆电路、电子***控制器以及储能电容构成回路，对储能电容充电；
模块M2：当测试仪主控单元收到充电完成的反馈后，通过测试仪主控单元的GPIO口控制PA8输出高电平将mos管Q109导通，从而使mos管Q110导通；
模块M3：通过测试仪主控单元从V_ADC口读取电压V1，获取桥堆电路所用二极管的额定压降电压Vd，计算储能电容两端的电压Vb1；
模块M4：命令测试仪主控单元在获取到V1后在5us内控制充电开关切换到接地状态，同时读取V_ADC口电压V2，计算此时储能电容两端的电压Vb2：
模块M5：根据电容电压不会在短时间内跳变的特性，得出储能电容两端的电压Vb1＝Vb2，由此计算储能电容到GND通路之间的电阻R0；
模块M6：通过测试仪主控单元控制PA8输出低电平，将mos管Q109截止，从而使mos管Q110截止，将充电开关保持在接地状态；
模块M7：通过测试仪主控单元启动定时器；
模块M8：当定时器设定时间t结束，通过测试仪主控单元控制PA8输出高电平，将mos管Q109和mos管Q110导通；
模块M9：获取测试仪主控单元通过V_ADC端口读取电压V3，计算此时电容两端的电压Vb3：
模块M10：根据t、储能电容容值C和ΔVb，计算储能电容在测试仪主控单元内部定时器预设时间t内的漏电流I。
优选的，所述高压电源受测试仪主控单元控制输出储能电容所需电压。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明解决了传统电子***检测的时候不能测量电容漏电大小的问题；
2、本发明按照预先设定的阈值来判断该电容是否合格，大大提高了电子***的合格率，减少了施工过程的拒爆现象；
3、本发明介绍了的电子***电容高压漏电电流测试设备测量精度高。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例电子***电容高压漏电电流测试设备结构图；
图2为本发明实施例电压测量电路的电路结构图；
图3为本发明实施例测试电路第一状态简化图；
图4为本发明实施例测试电路第二状态简化图；
附图标记说明：
测试仪主控单元1 充电开关5
电压测量电路2 电子***控制器6
高压电源3 桥堆电路7
储能电容4
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明介绍了一种电子***电容高压漏电电流测试设备，如图1所示，包括：测试仪主控单元1、电压测量电路2、高压电源3、储能电容4、充电开关5、电子***控制器6以及桥堆电路7；
测试仪主控单元1分别连接高压电源3、充电开关5以及电压测试电路的控制端，充电开关5一端连接高压电源3，充电开关5的另一端分别连接桥堆电路7的交流输入端和电子***控制器6；桥堆电路7的直流正极与电子***控制器6连接，电子***控制器6与储能电容4的正极连接，桥堆电路7的直流负极与储能电容4的负极连接，测试仪主控单元1、高压电源3和充电开关5上均设置有接地端，电子***控制器6上设置有L_GND端。
更为详细的，参照图2，电压测量电路2包括mos管Q110、mos管Q109、电阻R1、电阻R2、电阻R167、电阻R168、电阻R169、电阻R171、电容C170。
电阻R171的一端为V_ADC端，电阻R171的一端连接电容C170的一端，电容C170的另一端接地，电阻R171的另一端分别连接电阻R2的一端和电阻R1的一端，电阻R2的另一端接地，电阻R1的另一端连接mos管Q110的漏极，mos管Q110的栅极分别连接电阻R168的一端和电阻R167的一端，mos管Q110的源极连接电阻R167的另一端，mos管Q110的源极为VB端；电阻R168的另一端连接mos管Q109的漏极，mos管Q109的源极接地，mos管Q109的栅极连接电阻R169的一端，mos管Q109的栅极为PA8端，电阻R169的另一端接地；VB端连接储能电容4的正极，V_ADC端连接测试仪主控单元1，PA8端连接主控单元的GPIO口。
测试仪主控单元1通过内部的Timer提供计时时间，电阻R167、电阻R168、电阻R169,mos管Q110以及mos管Q109构成开关通路。电压测量电路2中电阻R1和电阻R2在mos管Q110导通时将VB分压成测试主控单元ADC适合接收的电压。高压电源3受测试仪主控单元1控制输出储能电容4所需电压。
本发明还介绍了一种电子***电容高压漏电电流测试方法，通过电压测量电路2对储能电容4电压进行采样和数模转换，获取充电后电压V1、充电开关5断开后电压V2、充电断开后经过预设时间t后的电压V3，根据电压V1、电压V2、电压V3、设定时间t、储能电容4的容量C以及桥堆电路7所用二极管的额定压降电压Vd计算在设定的时间内，储能电容4的漏电流I值。
具体的，测试方法包括以下步骤：
步骤S1：通过测试仪主控单元1发出电信号使充电开关5闭合，通过桥堆电路7、电子***控制器6以及储能电容4构成回路，对储能电容4充电；
步骤S2：当测试仪主控单元1收到充电完成的反馈后，通过测试仪主控单元1的GPIO口控制PA8输出高电平将mos管Q109导通，从而使mos管Q110导通；
步骤S3：通过测试仪主控单元1从V_ADC口读取电压V1，此时的测试电路可以简化为图3，获取桥堆电路7所用二极管的额定压降电压Vd，Vd可以从器件规格书中确认，所以此时计算储能电容4两端的电压Vb1；
步骤S4：命令测试仪主控单元1在获取到V1后在5us内控制充电开关5切换到接地状态，同时读取V_ADC口电压V2，由于控制充电开关5接地，输出电压为0，桥堆电路7中的二极管D1、D2、D3、D4都处于截止状态，储能电容4只能通过电子***控制器6和电阻R101,电阻R102形成的回路放电，将储能电容4到GND通路之间的电阻定义为R0,此时的简化电路如图4所示，Vb2的电压可以由下面公式算出：
步骤S5：根据电容电压不会在短时间内跳变的特性，得出储能电容4两端的电压Vb1＝Vb2，即
由此计算储能电容4到GND通路之间的电阻R0；
步骤S6：通过测试仪主控单元1控制PA8输出低电平，将mos管Q109截止，从而使mos管Q110截止，将充电开关5保持在接地状态；
步骤S7：通过测试仪主控单元1启动定时器；
步骤S8：当定时器设定时间t结束，通过测试仪主控单元1控制PA8输出高电平，将mos管Q109和mos管Q110导通；
步骤S9：获取测试仪主控单元1通过V_ADC端口读取电压V3，由于此时的通路状态也是和图4相同，计算此时电容两端的电压Vb3：
步骤S10：根据t、储能电容4容值C和ΔVb，计算储能电容4在测试仪主控单元1内部定时器预设时间t内的漏电流I。
ΔVb＝Vb2-Vb3
在本发明介绍的电子***电容高压漏电电流测试方法中，先给储能电容4充电，再切断充电电路，通过高精度ADC采样充电后、漏电后的电容电压，通过测试仪主控芯片内部Timer计量漏电时间，最后计算得到电容在充电完成后的高压状态下本身的漏电流值，按照预先设定的阈值来判断该电容是否合格，大大提高了电子***的合格率，减少了施工过程的拒爆现象。
本发明还介绍了一种电子***电容高压漏电电流测试***，包括以下模块：
模块M1：通过测试仪主控单元1发出电信号使充电开关5闭合，通过桥堆电路7、电子***控制器6以及储能电容4构成回路，对储能电容4充电；
模块M2：当测试仪主控单元1收到充电完成的反馈后，通过测试仪主控单元1的GPIO口控制PA8输出高电平将mos管Q109导通，从而使mos管Q110导通；
模块M3：通过测试仪主控单元1从V_ADC口读取电压V1，获取桥堆电路7所用二极管的额定压降电压Vd，计算储能电容4两端的电压Vb1；
模块M4：命令测试仪主控单元1在获取到V1后在5us内控制充电开关5切换到接地状态，同时读取V_ADC口电压V2，由于控制充电开关5接地，输出电压为0，桥堆电路7中的二极管D1、D2、D3、D4都处于截止状态，储能电容4只能通过电子***控制器6和电阻R101,电阻R102形成的回路放电，将储能电容4到GND通路之间的电阻定义为R0,此时的简化电路如图4所示，Vb2的电压可以由下面公式算出：
模块M5：根据电容电压不会在短时间内跳变的特性，得出储能电容4两端的电压Vb1＝Vb2，即
由此计算储能电容4到GND通路之间的电阻R0；
模块M6：通过测试仪主控单元1控制PA8输出低电平，将mos管Q109截止，从而使mos管Q110截止，将充电开关5保持在接地状态；
模块M7：通过测试仪主控单元1启动定时器；
模块M8：当定时器设定时间t结束，通过测试仪主控单元1控制PA8输出高电平，将mos管Q109和mos管Q110导通；
模块M9：获取测试仪主控单元1通过V_ADC端口读取电压V3，计算此时电容两端的电压Vb3：
模块M10：根据t、储能电容4容值C和ΔVb，计算储能电容4在测试仪主控单元1内部定时器预设时间t内的漏电流I。
ΔVb＝Vb2-Vb3
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (9)
1.一种电子***电容高压漏电电流测试设备，其特征在于，包括：测试仪主控单元(1)、电压测量电路(2)、高压电源(3)、储能电容(4)、充电开关(5)、电子***控制器(6)以及桥堆电路(7)；
所述测试仪主控单元(1)分别连接高压电源(3)、充电开关(5)以及电压测量电路的控制端，所述充电开关(5)一端连接高压电源(3)，所述充电开关(5)的另一端分别连接桥堆电路(7)的交流输入端和电子***控制器(6)；所述桥堆电路(7)的直流正极与电子***控制器(6)连接，所述电子***控制器(6)与储能电容(4)的正极连接，所述桥堆电路(7)的直流负极与储能电容(4)的负极连接，所述测试仪主控单元(1)、高压电源(3)和充电开关(5)上均设置有接地端，所述电子***控制器(6)上设置有L_GND端；
所述电压测量电路(2)包括mos管Q110、mos管Q109、电阻R1、电阻R2、电阻R167、电阻R168、电阻R169、电阻R171、电容C170；
所述电阻R171的一端为V_ADC端，电阻R171的一端连接电容C170的一端，所述电容C170的另一端接地，所述电阻R171的另一端分别连接电阻R2的一端和电阻R1的一端，所述电阻R2的另一端接地，所述电阻R1的另一端连接mos管Q110的漏极，所述mos管Q110的栅极分别连接电阻R168的一端和电阻R167的一端，所述mos管Q110的源极连接电阻R167的另一端，所述mos管Q110的源极为VB端；所述电阻R168的另一端连接mos管Q109的漏极，所述mos管Q109的源极接地，所述mos管Q109的栅极连接电阻R169的一端，所述mos管Q109的栅极为PA8端，所述电阻R169的另一端接地；
所述VB端连接储能电容(4)的正极，所述V_ADC端连接测试仪主控单元(1)，所述PA8端连接测试仪主控单元的GPIO口。
2.根据权利要求1所述的电子***电容高压漏电电流测试设备，其特征在于：所述测试仪主控单元(1)通过内部的定时器提供计时时间。
3.根据权利要求1所述的电子***电容高压漏电电流测试设备，其特征在于：所述电阻R167、电阻R168、电阻R169、mos管Q110以及mos管Q109构成开关通路。
4.根据权利要求1所述的电子***电容高压漏电电流测试设备，其特征在于：所述电压测量电路(2)中电阻R1和电阻R2在mos管Q110导通时将VB分压成测试仪主控单元ADC适合接收的电压。
5.一种电子***电容高压漏电电流测试方法，采用权利要求1-2任一项所述的电子***电容高压漏电电流测试设备，其特征在于：通过电压测量电路(2)对储能电容(4)电压进行采样和数模转换，获取充电后电压V1、充电开关(5)断开后电压V2、充电开关断开后经过预设时间t后的电压V3，根据所述电压V1、电压V2、电压V3、预设时间t、储能电容(4)的容量C以及桥堆电路(7)所用二极管的额定压降电压Vd计算在预设时间内，储能电容(4)的漏电流I值。
6.根据权利要求5所述的电子***电容高压漏电电流测试方法，其特征在于：所述测试方法包括以下步骤：
步骤S1：通过所述测试仪主控单元(1)发出电信号使充电开关(5)闭合，通过桥堆电路(7)、电子***控制器(6)以及储能电容(4)构成回路，对储能电容(4)充电；
步骤S2：当测试仪主控单元(1)收到充电完成的反馈后，通过测试仪主控单元(1)的GPIO口控制PA8输出高电平将mos管Q109导通，从而使mos管Q110导通；
步骤S3：通过测试仪主控单元(1)从V_ADC口读取电压V1，获取桥堆电路(7)所用二极管的额定压降电压Vd，计算储能电容(4)两端的电压Vb1；
步骤S4：命令测试仪主控单元(1)在获取到V1后在5us内控制充电开关(5)切换到接地状态，同时读取V_ADC口电压V2，计算此时储能电容(4)两端的电压Vb2：
步骤S5：根据电容电压不会在短时间内跳变的特性，得出储能电容(4)两端的电压Vb1＝Vb2，由此计算储能电容(4)到GND通路之间的电阻R0；
步骤S6：通过测试仪主控单元(1)控制PA8输出低电平，将mos管Q109截止，从而使mos管Q110截止，将充电开关(5)保持在接地状态；
步骤S7：通过测试仪主控单元(1)启动定时器；
步骤S8：当定时器预设时间t结束，通过测试仪主控单元(1)控制PA8输出高电平，将mos管Q109和mos管Q110导通；
步骤S9：获取测试仪主控单元(1)通过V_ADC端口读取电压V3，计算此时储能电容两端的电压Vb3：
步骤S10：根据预设时间t、储能电容(4)容值C和ΔVb，计算储能电容(4)在测试仪主控单元(1)内部定时器预设时间t内的漏电流I。
7.根据权利要求5所述的电子***电容高压漏电电流测试方法，其特征在于：所述高压电源(3)受测试仪主控单元(1)控制输出储能电容(4)所需电压。
8.一种电子***电容高压漏电电流测试***，实现权利要求5所述的电子***电容高压漏电电流测试方法，其特征在于：包括以下模块：
模块M1：通过所述测试仪主控单元(1)发出电信号使充电开关(5)闭合，通过桥堆电路(7)、电子***控制器(6)以及储能电容(4)构成回路，对储能电容(4)充电；
模块M2：当测试仪主控单元(1)收到充电完成的反馈后，通过测试仪主控单元(1)的GPIO口控制PA8输出高电平将mos管Q109导通，从而使mos管Q110导通；
模块M3：通过测试仪主控单元(1)从V_ADC口读取电压V1，获取桥堆电路(7)所用二极管的额定压降电压Vd，计算储能电容(4)两端的电压Vb1；
模块M4：命令测试仪主控单元(1)在获取到V1后在5us内控制充电开关(5)切换到接地状态，同时读取V_ADC口电压V2，计算此时储能电容(4)两端的电压Vb2：
模块M5：根据电容电压不会在短时间内跳变的特性，得出储能电容(4)两端的电压Vb1＝Vb2，由此计算储能电容(4)到GND通路之间的电阻R0；
模块M6：通过测试仪主控单元(1)控制PA8输出低电平，将mos管Q109截止，从而使mos管Q110截止，将充电开关(5)保持在接地状态；
模块M7：通过测试仪主控单元(1)启动定时器；
模块M8：当定时器预设时间t结束，通过测试仪主控单元(1)控制PA8输出高电平，将mos管Q109和mos管Q110导通；
模块M9：获取测试仪主控单元(1)通过V_ADC端口读取电压V3，计算此时储能电容两端的电压Vb3：
模块M10：根据预设时间t、储能电容(4)容值C和ΔVb，计算储能电容(4)在测试仪主控单元(1)内部定时器预设时间t内的漏电流I。
9.根据权利要求8所述的电子***电容高压漏电电流测试***，其特征在于：所述高压电源(3)受测试仪主控单元(1)控制输出储能电容(4)所需电压。
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