電容器溫度特性自動測試系統及測試方法
【專利摘要】本發明公開了一種電容器溫度特性自動測試系統及測試方法，該系統包括上位機、單片機、電容切換模塊、高低溫箱、溫度傳感器、安捷倫電容電橋以及被測電容器組，所述上位機根據溫度信號控制所述單片機；所述單片機控制電容切換模塊的繼電器組作為電容通路的選擇開關，實現所述安捷倫電容電橋被測電容器組的對應通、斷連接，自動切換安捷倫電容電橋與被測電容的連接，分別實現當前溫度下各被測電容器組的電容性能參數測試；所述安捷倫電容電橋通過單片機不斷地將測試結果上傳到上位機；所述上位機實現測量數據的自動采集。本發明配合高低溫箱，可實現電容電橋與多個電容器的自動選通連接，實現對多個電容器溫度特性的自動測量，節省人力。
【專利說明】電容器溫度特性自動測試系統及測試方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及電容自動測試系統，特別是涉及一種針對電容器溫度特性的自動測試系統。
【背景技術】
[0002]此前，對電容器溫度特性的測試是一種非常耗時的過程。以測量20個電容器在-55?+155°C溫區的性能參數為例，其基本流程為:首先將高低溫箱的溫度設定為一55°C，待高低溫箱內的溫度穩定后，依次調整波段開關，分別測量這20個電容器的性能參數，然后手工記錄測試結果。當在該溫度點測量完畢后，根據需要，改變高低溫箱的溫度，例如將溫度調整為一 45°C，等溫度再次穩定后，按照上述過程再依次測量這20個電容器的性能參數。依此類推，一直到整個溫區的主要溫度點全部測量完畢，便得到這20個電容器在-55?+155°C溫區內的大致溫度特性。在這個過程中，全部的測量工作及參數設置需要手工操作實現，測量效率低且工作量大。而且，由于測試過程中所選定的測試溫度只是一些離散的點，在各個測試溫度之間電容器性能的微小變化根本無法得以體現。
[0003]通過查閱相關文獻，發現目前也有一些自動測量，它們大多采用多路選擇器的方式實現電容器的選通，但此方式會對電容參數的測試結果帶來較大的誤差。
【發明內容】
[0004]基于上述技術問題，本發明提出了一種電容器溫度特性自動測試系統及測試方法，通過由上位機控制單片機測試系統，實現對多個電容器在不同溫度下的性能參數的自動檢測及存儲。該系統可節約大量人力，在工業和研究領域具有重要的應用價值。。
[0005]本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的:
[0006]本發明提供的一種電容器溫度特性自動測試系統，該系統包括上位機、單片機、電容切換模塊、高低溫箱、溫度傳感器、安捷倫電容電橋以及被測電容器組，其中，所述被測電容器組置于高低溫箱中；所述溫度傳感器用于檢測當前實時溫度，并將溫度信號轉換為電信號，上傳給上位機；所述上位機根據溫度信號控制所述單片機；所述單片機控制電容切換模塊的繼電器組作為電容通路的選擇開關，實現所述安捷倫電容電橋被測電容器組的對應通、斷連接，自動切換安捷倫電容電橋與被測電容的連接，分別實現當前溫度下各被測電容器組的電容性能參數測試；所述安捷倫電容電橋通過單片機不斷地將測試結果上傳到上位機；所述上位機實現測量數據的自動采集。
[0007]如權利要求1所述的電容器溫度特性自動測試系統，其特征在于，所述單片機采用51系列，使用PO，Pl和P2端口的一共20個管腳來控制繼電器的通斷。
[0008]所述單片機通過RS-232串口接受上位機的指令。
[0009]所述溫度設置為從_55°C勻速升溫至155°C。
[0010]該系統還包括LED陣列，與被測電容器連接，用于指示目前正在測試的被測電容器。[0011]本發明還提出了一種電容器溫度特性自動測試方法，該方法包括以下步驟:
[0012]高低溫箱中設置的溫度傳感器檢測當前實時溫度，并將溫度信號轉換為電信號，上傳給上位機；
[0013]所述上位機根據所述溫度信號控制單片機；
[0014]所述單片機控制電容切換模塊的繼電器組進行被測電容器通路的選擇，實現安捷倫電容電橋與置于高低溫箱中的被測電容器組的對應通、斷連接，自動切換安捷倫電容電橋與被測電容的連接，分別實現當前溫度下各被測電容器組的電容性能參數測試；
[0015]所述安捷倫電容電橋通過單片機不斷地將測試結果上傳到上位機；
[0016]所述上位機實現測量數據的自動采集。
[0017]該方法還包括以下步驟:所述上位機記錄、分析和存儲被測電容的測試結果數據。
[0018]與現有技術相比，本發明可實現電容電橋與20個電容器樣品的自動選通連接，并自動記錄利用電容電橋所測得的電容器性能參數；同時，配合高低溫箱，可實現對20個電容器溫度特性的自動測量，節省人力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明的電容器溫度特性自動測試系統的在單個被測電容器情況下的系統結構示意圖；
[0020]圖2為本發明的電容器溫度特性自動測試系統的在多個被測電容器情況下的系統結構示意圖；
[0021]圖3為原手工測量電容器溫度性能的結果曲線舉例示意圖；
[0022]圖4為本發明的自動測量電容器溫度性能的結果曲線舉例示意圖；
[0023]圖旦為本發明的硬件實體圖；
[0024]圖6為本發明的上位機軟件界面。
[0025]
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和實施例對本發明的技術方案進一步說明。
[0027]本項目分為軟件部分和硬件部分。
[0028]其中硬件部分包括單片機、電容切換模塊、溫度傳感器、LED陣列模塊等。單片機采用51系列，使用PO，Pl和P2端口的一共20個管腳來控制繼電器的通斷。電容切換模塊是自動測試系統中主要的硬件控制模塊，其原理是使用繼電器組作為電容通路的選擇開關。使用單片機作為電容切換模塊的控制，其主要工作是通過RS-232串口和計算機軟件終端通信接受來自計算機軟件終端的指令，然后根據相應的指令“翻譯”成自己執行輸出的地址命令，并控制相應繼電器完成通斷操作。溫度傳感器模塊采用工業標準的PT100熱電阻(室溫時其熱電阻的阻值為100 Ω )，溫度采樣數據利用ModBus協議經單片機和上位機軟件終端通信。LED陣列用于指示目前正在測試的電容器。此后上位機采集Agilent電容電橋的測量數據。安捷倫電容電橋，如4278、E4981等
[0029]上位機的軟件部分主要包括人機交互界面及數據處理部分，是基于VB語言編寫而成，其主要任務主要包括兩方面，一方面，控制電容切換模塊的正常工作，接收單片機傳來溫度傳感器的溫度數據，并進行CRC校驗驗證其接收數據的正確性；另一方面，處理接收來自電容電橋的電容器測試數據，然后進行后續的處理。
[0030]在利用本發明的電容器溫度特性自動測試系統測量一個電容器樣品的溫度特性時，可利用高低溫箱對該樣品進行環境溫度控制，例如，可將高低溫箱設置為從_55°C勻速升溫至155°C。電容器周圍環境溫度的感知是通過溫度傳感器進行的，溫度傳感器可測出電容器的實時溫度，并將溫度信號轉化為電信號并傳給單片機。單片機在接收到溫度傳感器的信號后，不間斷地把溫度數據傳給上位機。同時在上位機的控制下，單片機保持待測試電容器與安捷倫電容電橋的連接，使電橋能夠對當前溫度下電容器的電容性能參數進行測試。電橋所測得的結果將通過USB端口傳至上位機，在上位機實現對這些數據的處理和存儲，并形成記錄環境溫度及該溫度下電容器樣品的電容量和損耗的數據文件。當環境溫度從-55°C逐漸升高至155°C時，就可以獲得在該溫區內電容器性能參數隨環境溫度的變化情況。
[0031]當測量多個樣品時，單片機將在上位機的控制下，依次選通用于連接電容電橋與各個電容器之間的繼電器，使電橋實現對20個電容器的依次測試，測試結果也將通過USB端口依次傳至上位機，并在上位機中形成20個數據文件，分別與20個電容器樣品相對應。在經過整個溫度區間-55?155°C的自動測試后，可以得到全部20個電容器樣品的溫度特性。
【權利要求】
1.一種電容器溫度特性自動測試系統，其特征在于，該系統包括上位機、單片機、電容切換模塊、高低溫箱、溫度傳感器、安捷倫電容電橋以及被測電容器組，其中: 所述被測電容器組置于高低溫箱中；所述溫度傳感器用于檢測當前實時溫度，并將溫度信號轉換為電信號，上傳給上位機；所述上位機根據溫度信號控制所述單片機；所述單片機控制電容切換模塊的繼電器組作為電容通路的選擇開關，實現所述安捷倫電容電橋被測電容器組的對應通、斷連接，自動切換安捷倫電容電橋與被測電容的連接，分別實現當前溫度下各被測電容器組的電容性能參數測試；所述安捷倫電容電橋通過單片機不斷地將測試結果上傳到上位機；所述上位機實現測量數據的自動采集。
2.如權利要求1所述的電容器溫度特性自動測試系統，其特征在于，所述單片機采用51系列，使用PO，Pl和P2端口的一共20個管腳來控制繼電器的通斷。
3.如權利要求1所述的電容器溫度特性自動測試系統，其特征在于，所述單片機通過RS-232串口接受上位機的指令。
4.如權利要求1所述的電容器溫度特性自動測試系統，其特征在于，所述溫度設置為從_55°C勻速升溫至155°C。
5.如權利要求1所述的電容器溫度特性自動測試系統，其特征在于，該系統還包括LED陣列，與被測電容器連接，用于指示目前正在測試的被測電容器。
6.一種電容器溫度特性自動測試方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 高低溫箱中設置的溫度傳感器檢測當前實時溫度，并將溫度信號轉換為電信號，上傳給上位機； 所述上位機根據所述溫度信號控制單片機； 所述單片機控制電容切換模塊的繼電器組進行被測電容器通路的選擇，實現安捷倫電容電橋與置于高低溫箱中的被測電容器組的對應通、斷連接，自動切換安捷倫電容電橋與被測電容的連接，分別實現當前溫度下各被測電容器組的電容性能參數測試； 所述安捷倫電容電橋通過單片機不斷地將測試結果上傳到上位機； 所述上位機實現測量數據的自動采集。
7.如權利要求1所述的電容器溫度特性自動測試方法，其特征在于，所述溫度設置為從_55°C勻速升溫至155°C。
8.如權利要求1所述的電容器溫度特性自動測試方法，其特征在于，該方法還包括以下步驟: 所述上位機記錄、分析和存儲被測電容的測試結果數據。
【文檔編號】G01R31/00GK103630772SQ201310552445
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月7日 優先權日:2013年11月7日
【發明者】肖謐, 尹昭楊, 辛睿山 申請人:天津大學
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