CN109387702A - 一种电容极性检测电路和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电容极性检测电路和方法，方法包括：MCU控制第一单刀三掷模拟开关切换到ADC1，控制第二单刀三掷模拟开关切换到ADC2；读取并计算ADC1和ADC2的电压差值，存储为X1；MCU控制第一单刀三掷模拟开关切换与第六放电电阻相连，控制第二单刀三掷模拟开关切换到与第七放电电阻相连，进行电容放电；MCU控制第一单刀三掷模拟开关切换到ADC2，控制第二单刀三掷模拟开关切换到ADC1，读取并计算ADC1和ADC2的电压差值，存储为X2；如果X1大于X2，判断出待测电容与A相连的脚为正极，与B相连的脚为负极。本发明的检测电路和方法可以应用到生产线的测试治具工装中，用来在线测试产品上电容的极性焊制错误问题，具有低成本、应用方便，自动测试无需人工干预的优点。

Description

一种电容极性检测电路和方法

技术领域

本发明涉及单片机电子检测技术领域，特别涉及一种电容极性检测电路和方法。

背景技术

电解电容器通常在电源电路或中频、低频电路中起电源滤波、退耦、信号耦合及时间常数设定和隔直流等作用。电解电容具有单位体积的电容量非常大、额定的容量可以做到非常大和价格比其它种类具有压倒性优势的特征，而制造电解电容的设备也都是普通的工业设备，可以大规模生产，成本相对比较低。因此，目前在各种电子设备中经常会使用到电解电容，电解电容是一种带有极性的电容，如果极性焊接不正确设备上电后可能会导致爆炸，严重的会造成生产安全事故。当前在生产线上对于电容极性的检测一般都采用目视的方法，在生产量小时间充裕的情况下还可以保证准确率，在生产量比较大检测时间紧迫的情况下就容易出现错误。针对这个问题需要一种在线测试的方法来检测电容极性焊接的正确性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种电容极性检测电路和方法，利用电容正向连接时漏电流小，漏电阻大，反向连接时候漏电流大，漏电阻小的普遍特性，采用恒流源充电的方式，检测电容两端的压降，以此来判断电容的极性；本发明的电路和检测方法可以应用到生产线的测试治具工装中，用来在线测试产品上电容的极性焊制错误问题，具有低成本、应用方便，自动测试无需人工干预的优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种电容极性检测电路，包括：微控制单元MCU、恒流源控制电路、纯电阻电路、第一单刀三掷模拟开关和第二单刀三掷模拟开关；

所述微控制单元MCU用于根据待测电容两脚间压降判断电解电容的极性；包括用于控制所述第一单刀三掷模拟开关静触点切换的第一输出端和用于控制所述第二单刀三掷模拟开关静触点切换的第二输出端；还包括读取所述纯电阻电路输出点ADC1电压的第一输入端和读取所述恒流源控制电路输出点ADC2电压的第二输入端；

所述第一单刀三掷模拟开关的控制端与所述微控制单元MCU的第一输出端相连，其动触点A与待测电容的一脚相连，其第一静触点通过第六放电电阻接地，其第二静触点与所述纯电阻电路输出点ADC1相连，其第三静触点与所述恒流源控制电路输出点ADC2相连；

所述第二单刀三掷模拟开关的控制端与所述微控制单元MCU的第二输出端相连，其动触点B与待测电容的另一脚相连，其第一静触点通过第七放电电阻接地，其第二静触点与所述纯电阻电路输出点ADC1相连，其第三静触点与所述恒流源控制电路输出点ADC2相连。

所述恒流源控制电路包括：第一直流电源、第一可调电阻、第二可调电阻、第三限流电阻、第四可调电阻、运算放大器和开关充电控制MOS管；所述第一可调电阻和第二可调电阻串联于所述第一直流电源和地之间；所述第一可调电阻和第二可调电阻的串接点与所述运算放大器的同相输入端相连；所述运算放大器的反相输入端通过第四可调电阻接地；所述运算放大器的输出端通过所述第三限流电阻与所述开关充电控制MOS管的栅极相连；所述开关充电控制MOS管的源极通过所述第四可调电阻接地；所述开关充电控制MOS管的漏极与输出点ADC2相连。

所述纯电阻电路包括：第二直流电源和第五限流电阻；所述第二直流电源通过第五限流电阻与输出点ADC1相连。

所述第一直流电源与所述第二直流电源相等。

一种电容极性检测方法，应用在所述的一种电容极性检测电路上，包括如下步骤：

微控制单元MCU控制第一单刀三掷模拟开关的静触点切换到第二静触点ADC1，控制第二单刀三掷模拟开关的静触点切换到第三静触点ADC2；读取ADC1和ADC2处的电压值并计算ADC1和ADC2的电压差值，将差值存储为X1；

微控制单元MCU控制第一单刀三掷模拟开关的静触点切换到第一静触点与第六放电电阻相连，控制第二单刀三掷模拟开关静触点切换到第一静触点与第七放电电阻相连，进行电容放电；

微控制单元MCU控制第一单刀三掷模拟开关静触点切换到第三静触点ADC2，控制第二单刀三掷模拟开关静触点切换到第二静触点ADC1，读取ADC1和ADC2处的电压值并计算ADC1和ADC2的电压差值，将差值存储为X2；

判断X1是否大于X2，如果大于，判断出待测电容与第一单刀三掷模拟开关动触点A相连的脚为正极，与第二单刀三掷模拟开关动触点B相连的脚为负极；否则，判断出待测电容与动触点A相连的脚为负极，与动触点B相连的脚为正极。

所述微控制单元MCU控制第一单刀三掷模拟开关的静触点切换到第二静触点ADC1之前，还包括：

将待测电容的两脚分别插入动触点A和动触点B；或者，通过治具工装的探针抓住电容两脚，分别插入动触点A和动触点B。

将待测电容的两脚分别插入动触点A和动触点B；或者，通过治具工装的探针抓住电容两脚，分别插入动触点A和动触点B之前，还包括：

根据待测电容漏电流的数量级设置好第一可调电阻、第二可调电阻和第四可调电阻的阻值，保证检测的时候不论第一直流电源和第二直流电源多大，漏电流均处于安全值范围内且恒定。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

1、本发明利用电解电容的普遍特性，通过检测其漏电阻大小来判定管脚极性；

2、本发明采用恒流源控制电路测试电解电容漏电阻大小，具有测试电流小且恒定，测试电压低的特点，电路安全且对电容无伤害；

3、本发明采用电子开关(单刀三掷模拟开关)来进行待测电容两脚的测试切换，简单且低成本；

4、本发明测试方法测试速度快，只要上电就能测试电容的两脚间压降，无需等待电容充电至某一限值。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的一种电容极性检测电路和方法不局限于实施例。

附图说明

图1为本发明电路的电路图；

图2为本发明方法的微控制单元MCU的检测流程图。

具体实施方式

参见图1所示，本发明实施例提供一种电容极性检测电路，包括：微控制单元MCUU1、恒流源控制电路、纯电阻电路、第一单刀三掷模拟开关U3和第二单刀三掷模拟开关U4；

所述微控制单元MCU U1用于根据待测电容两脚间压降判断电解电容的极性；包括用于控制所述第一单刀三掷模拟开关U3静触点切换的第一输出端1和用于控制所述第二单刀三掷模拟开关U4静触点切换的第二输出端2；还包括读取所述纯电阻电路输出点ADC1电压的第一输入端和读取所述恒流源控制电路输出点ADC2电压的第二输入端；

所述第一单刀三掷模拟开关U3的控制端与所述微控制单元MCU U1的第一输出端1相连，其动触点A与待测电容的一脚相连，其第一静触点1通过第六放电电阻R6接地，其第二静触点2与所述纯电阻电路输出点ADC1相连，其第三静触点3与所述恒流源控制电路输出点ADC2相连；

所述第二单刀三掷模拟开关U4的控制端与所述微控制单元MCU U1的第二输出端2相连，其动触点B与待测电容的另一脚相连，其第一静触点1通过第七放电电阻接地，其第二静触点2与所述纯电阻电路输出点ADC1相连，其第三静触点3与所述恒流源控制电路输出点ADC2相连。

所述恒流源控制电路包括：第一直流电源Vcc、第一可调电阻R1、第二可调电阻R2、第三限流电阻R3、第四可调电阻R4、运算放大器U2和开关充电控制MOS管Q1；所述第一可调电阻R1和第二可调电阻R2串联于所述第一直流电源Vcc和地之间；所述第一可调电阻R1和第二可调电阻R2的串接点与所述运算放大器U2的同相输入端相连；所述运算放大器U2的反相输入端通过第四可调电阻R4接地；所述运算放大器U2的输出端通过所述第三限流电阻R3与所述开关充电控制MOS管Q1的栅极相连；所述开关充电控制MOS管Q1的源极通过所述第四可调电阻R4接地；所述开关充电控制MOS管Q1的漏极与输出点ADC2相连。

所述纯电阻电路包括：第二直流电源Vcc和第五限流电阻R5；所述第二直流电源Vcc通过第五限流电阻R5与输出点ADC1相连。

由上述恒流源控制电路可知，根据运算放大器的特性，流过第四可调电阻R4的电流为Vref/R4，当Vref和R4恒定的时候流过R4的电流恒定，即流过待测电容的电流恒定。因此，首先需要根据待测电容漏电流的数量级设置好第一可调电阻R1和第二可调电阻R2(即设置好Vref)及R4的大小，即可保证检测的时候不论测试电压Vcc多大，待测电容漏电流处于安全值且恒定。根据电解电容正向连接时候漏电流小，漏电阻大，反向连接时候漏电流大，漏电阻小的普遍特性，限定漏电流大小，那么检测中待测电容两脚间压降大的连接方式为正向连接，压降小的连接方式为反向连接，以此来判断待测电容的正负极性。

一种电容极性检测方法，基于所述电容极性检测电路，具体包括如下步骤：

步骤1，将待测电容的两脚分别插入动触点A和动触点B；或者，通过治具工装的探针抓住电容两脚，分别插入动触点A和动触点B；

步骤2，微控制单元MCU U1控制第一单刀三掷模拟开关U3的静触点切换到第二静触点ADC1，控制第二单刀三掷模拟开关U4的静触点切换到第三静触点ADC2；

步骤3，读取ADC1和ADC2处的电压值分别记为a和b；并计算ADC1和ADC2的电压差值(a-b)，将差值存储为X1；

步骤4，微控制单元MCU U1控制第一单刀三掷模拟开关U3的静触点切换到第一静触点1与第六放电电阻R6相连，控制第二单刀三掷模拟开关U4静触点切换到第一静触点1与第七放电电阻R7相连，进行电容放电；

步骤5，微控制单元MCU U1控制第一单刀三掷模拟开关U3静触点切换到第三静触点ADC2，控制第二单刀三掷模拟开关U4静触点切换到第二静触点ADC1；

步骤6，读取ADC1和ADC2处的电压值分别记为c和d；并计算ADC1和ADC2的电压差值(c-d)，将差值存储为X2；

步骤7，判断X1是否大于X2，如果大于，判断出待测电容与第一单刀三掷模拟开关U3动触点A相连的脚为正极，与第二单刀三掷模拟开关U4动触点B相连的脚为负极；否则，判断出待测电容与动触点A相连的脚为负极，与动触点B相连的脚为正极。

可以理解的是，上述步骤中，步骤2至步骤7通过微控制单元MCU中的软件编程实现，具体过程参见图2所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电容极性检测电路，其特征在于，包括：微控制单元MCU、恒流源控制电路、纯电阻电路、第一单刀三掷模拟开关和第二单刀三掷模拟开关；

所述微控制单元MCU用于根据待测电容两脚间压降判断电解电容的极性；包括用于控制所述第一单刀三掷模拟开关静触点切换的第一输出端和用于控制所述第二单刀三掷模拟开关静触点切换的第二输出端；还包括读取所述纯电阻电路输出点ADC1电压的第一输入端和读取所述恒流源控制电路输出点ADC2电压的第二输入端；

所述第一单刀三掷模拟开关的控制端与所述微控制单元MCU的第一输出端相连，其动触点A与待测电容的一脚相连，其第一静触点通过第六放电电阻接地，其第二静触点与所述纯电阻电路输出点ADC1相连，其第三静触点与所述恒流源控制电路输出点ADC2相连；

所述第二单刀三掷模拟开关的控制端与所述微控制单元MCU的第二输出端相连，其动触点B与待测电容的另一脚相连，其第一静触点通过第七放电电阻接地，其第二静触点与所述纯电阻电路输出点ADC1相连，其第三静触点与所述恒流源控制电路输出点ADC2相连。

2.根据权利要求1所述的电容极性检测电路，其特征在于，所述恒流源控制电路包括：第一直流电源、第一可调电阻、第二可调电阻、第三限流电阻、第四可调电阻、运算放大器和开关充电控制MOS管；所述第一可调电阻和第二可调电阻串联于所述第一直流电源和地之间；所述第一可调电阻和第二可调电阻的串接点与所述运算放大器的同相输入端相连；所述运算放大器的反相输入端通过第四可调电阻接地；所述运算放大器的输出端通过所述第三限流电阻与所述开关充电控制MOS管的栅极相连；所述开关充电控制MOS管的源极通过所述第四可调电阻接地；所述开关充电控制MOS管的漏极与输出点ADC2相连。

3.根据权利要求1所述的电容极性检测电路，其特征在于，所述纯电阻电路包括：第二直流电源和第五限流电阻；所述第二直流电源通过第五限流电阻与输出点ADC1相连。

4.根据权利要求1所述的电容极性检测电路，其特征在于，所述第一直流电源与所述第二直流电源相等。

5.一种电容极性检测方法，其特征在于，应用在如权利要求1～4中任意一项权利要求所述的电路，包括如下步骤：

微控制单元MCU控制第一单刀三掷模拟开关的静触点切换到第二静触点ADC1，控制第二单刀三掷模拟开关的静触点切换到第三静触点ADC2；读取ADC1和ADC2处的电压值并计算ADC1和ADC2的电压差值，将差值存储为X1；

微控制单元MCU控制第一单刀三掷模拟开关的静触点切换到第一静触点与第六放电电阻相连，控制第二单刀三掷模拟开关静触点切换到第一静触点与第七放电电阻相连，进行电容放电；

微控制单元MCU控制第一单刀三掷模拟开关静触点切换到第三静触点ADC2，控制第二单刀三掷模拟开关静触点切换到第二静触点ADC1，读取ADC1和ADC2处的电压值并计算ADC1和ADC2的电压差值，将差值存储为X2；

判断X1是否大于X2，如果大于，判断出待测电容与第一单刀三掷模拟开关动触点A相连的脚为正极，与第二单刀三掷模拟开关动触点B相连的脚为负极；否则，判断出待测电容与动触点A相连的脚为负极，与动触点B相连的脚为正极。

6.根据权利要求5所述的电容极性检测方法，其特征在于，所述微控制单元MCU控制第一单刀三掷模拟开关的静触点切换到第二静触点ADC1之前，还包括：

将待测电容的两脚分别插入动触点A和动触点B；或者，通过治具工装的探针抓住电容两脚，分别插入动触点A和动触点B。

7.根据权利要求6所述的电容极性检测方法，其特征在于，将待测电容的两脚分别插入动触点A和动触点B；或者，通过治具工装的探针抓住电容两脚，分别插入动触点A和动触点B之前，还包括：

根据待测电容漏电流的数量级设置好第一可调电阻、第二可调电阻和第四可调电阻的阻值，保证检测的时候不论第一直流电源和第二直流电源多大，漏电流均处于安全值范围内且恒定。