CN217425555U - 一种电容器存储电量测量电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电容器存储电量测量电路，包括待测电容、半导体恒流器件、比较器、与门、计数器和晶振起震整形回路；所述待测电容连接所述半导体恒流器件，所述比较器的两个输入端分别连接所述半导体恒流器件两端，所述比较器的输出端连接与门的一个输入端，所述与门的另一输入端连接所述晶振起震整形回路的输出端，所述与门的输出端连接计数器；本实用新型作为一种电容器存储电量测量电路，可广泛应用于电容测量技术领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及电容电量测试技术领域，尤其是一种电容器存储电量测量电路。
背景技术
电容器作为一种简单可靠的储能元器件，被广泛应用于各种电子回路中，在电子回路正常工作过程时起到隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路，能量转换，控制等方面作用。但是当电子回路停止供电后，电容器作为储能元件依旧存在一定的电荷量，存储的电荷量如果足够大的话，稍有不慎就会造成触电危险，为判断电容器断电后是否具有触电危险，需要对电容器储存电荷量进行测量。目前测量回路中电容器存贮电量常用方法为电阻放电示波器电流积分法，但是此方法对实验仪器要求比较高，需要购置符合要求的示波器和相对应的电流检测接收传感器，测试成本较高；并且在放电过程中电阻会消耗部分电量，影响数据的准确性。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例提供一种高准确度和低成本的电容器存储电量测量电路。
本实用新型实施例提供了一种电容器存储电量测量电路，包括：待测电容、半导体恒流器件、比较器、与门、计数器和晶振起震整形回路；所述待测电容连接所述半导体恒流器件，所述比较器的两个输入端分别连接所述半导体恒流器件两端，所述比较器的输出端连接与门的一个输入端，所述与门的另一输入端连接所述晶振起震整形回路的输出端，所述与门的输出端连接计数器。
可选地，所述半导体恒流器件包括恒流二极管和恒流三极管中的至少一种。
可选地，所述晶振起震整形回路包括石英晶振；所述石英晶振一端连接第一电容，所述石英晶振另一端连接第二电容，所述第一电容和第二电容分别连接地线。
可选地，所述晶振起震整形回路还包括第一电阻、第二电阻和第一与非门斯密特触发器；所述第一与非门斯密特触发器的输入端短接后连接所述石英晶振，所述第一电阻的一端连接所述石英晶振，所述第一电阻的另一端连接所述第一与非门斯密特触发器的输出端，所述第二电阻与所述第一与非门斯密特触发器并联。
可选地，所述晶振起震整形回路还包括第二与非门斯密特触发器和第三电容；所述第二与非门斯密特触发器的输入端短接后连接所述第一与非门斯密特触发器的输出端，所述第二与非门斯密特触发器的输出端连接所述第三电容的输入端，所述第三电容的输出端为所述晶振起震整形回路的输出端。
可选地，所述晶振起震整形回路还包括第三与非门斯密特触发器、第四与非门斯密特触发器、第三电阻和指示灯；所述第三与非门斯密特触发器的输入端短接后连接所述第一与非门斯密特触发器的输出端，所述第四与非门斯密特触发器的输入端短接后连接所述第三与非门斯密特触发器的输出端，所述指示灯与所述第四与非门斯密特触发器并联，所述第三电阻与所述指示灯串联。
上述本实用新型实施例中的一个技术方案具有如下优点：本实用新型的实施例包括待测电容、半导体恒流器件、比较器、与门、计数器和晶振起震整形回路；所述待测电容连接所述半导体恒流器件，所述比较器的两个输入端分别连接所述半导体恒流器件两端，所述比较器的输出端连接与门的一个输入端，所述与门的另一输入端连接所述晶振起震整形回路的输出端，所述与门的输出端连接计数器；本实施例能够通过半导体恒流器件对电流进行放电，减少电阻电量损耗，提高测量准确度；另外，本实施例还能够使用晶振起震整形回路与计数器对待测电容的电荷量进行计算，降低了测量成本。
附图说明
图1为本实用新型的一种电容器存储电量测量电路的整体结构框图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步解释和说明。
本实施新型实施例提供了一种电容器存储电量测量电路，包括待测电容、半导体恒流器件、比较器、与门、计数器和晶振起震整形回路；所述待测电容连接所述半导体恒流器件，所述比较器的两个输入端分别连接所述半导体恒流器件两端，所述比较器的输出端连接与门的一个输入端，所述与门的另一输入端连接所述晶振起震整形回路的输出端，所述与门的输出端连接计数器。
其中，本实用新型实施例中的待测电容在断电瞬间对半导体恒流器件进行放电，通过持续采集流过半导体恒流器件的电流测量出待测电容的电荷总量。本实施例通过半导体恒流器件进行测量，能够减少电阻电量损耗，提高数据准确性。另外，本实施例将比较器的两个输入端分别连接半导体恒流器件的两端，通过比较器比较半导体恒流器件两端电压值的大小，当半导体恒流器件的正极电压比负极电压高时，比较器输出高电平，反之比较器输出低电平。比较器的输出端连接与门的一个输入端，与门的另一个输入端连接晶振起震整形回路的输出端，当与门一输入端接收到到高电平时，输出端信号与另一输入端信号保持一致，当与门一输入端为低电平时，无论另一端信号如何变化，与门将会一直输出低电平。与门的输出端连接有计数器，通过晶振起震整形回路中的石英晶振提供时钟进行计数。
进一步作为优选的实施方式，所述半导体恒流器件包括恒流二极管和恒流三极管中的至少一种。
其中，本实用新型实施例中的半导体恒流器件可采用恒流二极管或恒流三极管，并且可根据电流大小情况，采用多个恒流二极管或恒流三极管以并联形式使用。
进一步作为优选的实施方式，所述晶振起震整形回路包括石英晶振；所述石英晶振一端连接第一电容，所述石英晶振另一端连接第二电容，所述第一电容和第二电容分别连接地线。
其中，为了测量稳定精确可靠，本实施例采用石英晶振提供时钟，可以根据试验时间分辨率要求选择频率合适石英晶振，石英晶振频率越高时间越精确。第一电容和第二电容为晶振负载电容，晶振负载电容能够匹配晶振和电路，使电路易于启振并处于合理的激励态下，对频率进行微调。
进一步作为优选的实施方式，所述晶振起震整形回路还包括第一电阻、第二电阻和第一与非门斯密特触发器；所述第一与非门斯密特触发器的输入端短接后连接所述石英晶振，所述第一电阻的一端连接所述石英晶振，所述第一电阻的另一端连接所述第一与非门斯密特触发器的输出端，所述第二电阻与所述第一与非门斯密特触发器并联。
其中，本实施例中晶振起震整形回路还包括第一电阻、第二电阻和第一与非门斯密特触发器，第一电阻起到调整驱动电位作用，防止晶振被过度驱动工作在高次谐波频率之上。第二电阻为反馈电阻，它让第一与非门斯密特触发器初始工作时处于在线性工作区，取值一般大于1MΩ。第一与非门斯密特触发器为石英晶振的两端提供正反馈电路，形成起震条件，同时整形出标准方波，以方便计数器运算。
进一步作为优选的实施方式，所述晶振起震整形回路还包括第二与非门斯密特触发器和第三电容；所述第二与非门斯密特触发器的输入端短接后连接所述第一与非门斯密特触发器的输出端，所述第二与非门斯密特触发器的输出端连接所述第三电容的输入端，所述第三电容的输出端为所述晶振起震整形回路的输出端。
其中，第二与非门斯密特触发器的输入端短接后连接所述第一与非门斯密特触发器的输出端，所述第二与非门斯密特触发器的输出端连接所述第三电容的输入端，第二与非门斯密特触发器起缓冲隔离作用，第三电容用于隔离晶体振荡电路中的直流成分，并且将第三电容的输出端作为晶振起震整形回路的输出端。
进一步作为优选的实施方式，所述晶振起震整形回路还包括第三与非门斯密特触发器、第四与非门斯密特触发器、第三电阻和指示灯；所述第三与非门斯密特触发器的输入端短接后连接所述第一与非门斯密特触发器的输出端，所述第四与非门斯密特触发器的输入端短接后连接所述第三与非门斯密特触发器的输出端，所述指示灯与所述第四与非门斯密特触发器并联，所述第三电阻与所述指示灯串联。
其中，本实施例中的晶振起震整形回路还包括第三与非门斯密特触发器、第四与非门斯密特触发器、第三电阻和指示灯，第三与非门斯密特触发器起缓冲隔离作用，第四与非门斯密特触发器为指示灯提供驱动信号，第三电阻用于对指示灯起限流和反馈的作用。当晶振回路正常工作时，指示灯以晶振相同的频率进行闪烁。
参照图1，本实用新型实施例提供了一种具体的电容器电量测试电路，包括待测电容1，第一开关2，第二开关3，恒流二极管4，比较器5，与门6，计数器(未图示)，第三电容7，第二与非门斯密特触发器8，第一电阻9，第二电阻10，石英晶振11，第一电容12，第二电容13，第一与非门斯密特触发器14，第三与非门斯密特触发器15，第四与非门斯密特触发器16，第三电阻17和指示灯18。其中，恒流二级管可以选用2DH5C恒流二极管，比较器芯片的型号可以选取为LM339,与门芯片的型号可以选取为74LS09，计数器可选择北崎电气CR系列脉冲计算器，与非门斯密特触发器芯片可选用CD4093B。其中，第一开关连接待测电容原电路，第二开关连接电量测试电路，电子电路在正常工作过程中第一开关常闭，第二开关常开。当需要检测待测电容的电荷量时第一开关由常闭改为常开，第二开关由常开变为常闭，通过恒流二极管对待测电容进行放电。根据电荷量测量公式可知，在待测电容器电荷放电时间内，通过测量恒流二极管的电荷量可以测量待测电容的存储电荷量，并通过晶振固定频率和计数器计算得到放电时间，根据放电时间和流经恒流二极管的电流值计算得到电容器在放电瞬间的电荷量。
综上所述，相较于现有技术，本实用新型具有以下优点：
1、本实用新型实施例能够通过半导体恒流器件对电流进行放电，减少电阻电量损耗，提高测量准确度；
2、本实施例还能够使用晶振起震整形回路与计数器对待测电容的电荷量进行计算，降低了测量成本。
以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (6)
1.一种电容器存储电量测量电路，其特征在于：包括待测电容、半导体恒流器件、比较器、与门、计数器和晶振起震整形回路；所述待测电容连接所述半导体恒流器件，所述比较器的两个输入端分别连接所述半导体恒流器件两端，所述比较器的输出端连接与门的一个输入端，所述与门的另一输入端连接所述晶振起震整形回路的输出端，所述与门的输出端连接计数器。
2.根据权利要求1所述的一种电容器存储电量测量电路，其特征在于：所述半导体恒流器件包括恒流二极管和恒流三极管中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种电容器存储电量测量电路，其特征在于：所述晶振起震整形回路包括石英晶振；所述石英晶振一端连接第一电容，所述石英晶振另一端连接第二电容，所述第一电容和第二电容分别连接地线。
4.根据权利要求3所述的一种电容器存储电量测量电路，其特征在于：所述晶振起震整形回路还包括第一电阻、第二电阻和第一与非门斯密特触发器；所述第一与非门斯密特触发器的输入端短接后连接所述石英晶振，所述第一电阻的一端连接所述石英晶振，所述第一电阻的另一端连接所述第一与非门斯密特触发器的输出端，所述第二电阻与所述第一与非门斯密特触发器并联。
5.根据权利要求4所述的一种电容器存储电量测量电路，其特征在于：所述晶振起震整形回路还包括第二与非门斯密特触发器和第三电容；所述第二与非门斯密特触发器的输入端短接后连接所述第一与非门斯密特触发器的输出端，所述第二与非门斯密特触发器的输出端连接所述第三电容的输入端，所述第三电容的输出端为所述晶振起震整形回路的输出端。
6.根据权利要求4所述的一种电容器存储电量测量电路，其特征在于：所述晶振起震整形回路还包括第三与非门斯密特触发器、第四与非门斯密特触发器、第三电阻和指示灯；所述第三与非门斯密特触发器的输入端短接后连接所述第一与非门斯密特触发器的输出端，所述第四与非门斯密特触发器的输入端短接后连接所述第三与非门斯密特触发器的输出端，所述指示灯与所述第四与非门斯密特触发器并联，所述第三电阻与所述指示灯串联。
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