超级电容容量与内阻快速检测装置的检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超级电容容量与内阻快速检测装置的检测方法，本发明专利技术装置由单片机IC1、显示输出模块IC2、电源模块、可控快充分支电路IC4、标准超级电容器组、接线夹组成，待测超级电容两极端子通过接线夹接入测试电路中。装置依据电荷守恒和能量守恒原理进行测量计算，实现在短时间内测量出待测超级电容的容量和内阻的目的。装置可在操作者2次按键操作最短5s之内完成1个超级电容的容量与内阻的测量工作，具有速度快、精度高的特点，测量结果除当地显示外，测量过程中的数据还可直接导入PC机或其它智能电子设备中进行分析处理。

The detection method of super capacitance and internal resistance fast detection device

【技术实现步骤摘要】
超级电容容量与内阻快速检测装置的检测方法
本专利技术属于自动化测量仪表

技术介绍
目前在电网中应用的配电自动化终端、电能量计量装置等越来越多地采用超级电容作为备用电源，这主要得益于单体超级电容具有充放电次数多、寿命长的特点。但多个超级电容串联使用时，在日常运维工作中却发现它的故障率很高，故障类型基本是过压损坏，经过排查分析，故障原因主要是由于单体超级电容额定电压很低，如：100F超级电容最高工作电压仅有2.7V，需要许多个串联起来才能使用，而它们的个体容量和内阻差异很大，尽管是同一厂家、相同型号、相同容量、同一生产批次的超级电容也是如此，这导致串联超级电容在多次充放电之后，局部超级电容产生过压而损坏。如果超级电容在使用前就经过严格检测，筛选出满足应用要求的相近容量的超级电容，再将它们放在一起使用，无疑就可以解决这一问题。但现在的万用表最多能测量20uF的电容，无法检测超级电容的容量和内阻，且市面上也没有其它的表计可供选择，因此急需开发一套简单易用的超级电容容量和内阻快速检测装置。
技术实现思路
本专利技术提供一种速度快、精度高、适合智能电子设备中进行分析处理检测结果的超级电容容量与内阻快速检测装置的检测方法。本专利技术针对上述问题，提供一种超级电容容量与内阻快速检测装置，包括：电源模块，电源模块的单片机工作电源输出端子Vcc与单片机的电源引脚相连接，用于为单片机模块模块供电；单片机IC1，单片机IC1的IO1端口用于连接并控制电子开关K6，IO2端口用于连接并控制电子开关K7，AD1端口用于测量标准超级电容端电压，IO3端口用于连接并控制电子开关K9，AD2端口用于测量待测超级电容端电压，AD3端口用于测量放电电阻端电压，中断1端口IRQ1接收容量测试按键双开关K4所产生的容量测试中断请求，中断2端口IRQ2接收K5所产生内阻测试中断请求；显示输出模块IC2，通过串口与所述单片机IC1相连，用于完成待测超级电容的容量和内阻测量结果的显示和测试中的动态数据输出，并能接收用户的参数设置和操作请求；可控快充分支电路IC4，两个外部连接端子中的一个端子与充电开关K2的一端相连，另一个端子与标准超级电容选择开关K3的公共端子相连，用于标准电容的快速充电以及防止过充；标准超级电容器组至少由4个不同容量等级的超级电容组成，所述不同容量等级的超级电容的正极分别连接于所述标准超级电容选择开关K3的一个分支端子，所述不同容量等级的超级电容负极并联后接地；所述容量测试按键双开关K4的一个开关的一端连接所述标准超级电容选择开关K3的公共端，所述容量测试按键双开关K4的一个开关的另一端连接所述限流电阻R3的一端，所述限流电阻R3的另一端连接所述容量测试电子开关K6的一端，所述容量测试电子开关K6另一端连接待测超级电容的正极，所述待测超级电容的负极接地；所述容量测试按键双开关K4中的另一个开关的一端接地，所述容量测试按键双开关K4中的另一个开关的另一端连接所述单片机IC1的一个中断引脚IRQ1；所述内阻测试按键双开关K5中一个开关的一端连接待测超级电容的正极，所述内阻测试按键双开关K5中一个开关的另一端连接内阻测试电子开关K7的一端，内阻测试电子开关K7的另一端连接放电电阻R4的一端，所述放电电阻R4的另一端接地；内阻测试电子开关K7中另一个开关的一端接地，内阻测试电子开关K7中另一个开关的另一端连接单片机IC1的一个中断引脚IRQ2；待测超级电容的两端通过接线夹接入测量装置中。优选方式下，所述电源模块由稳压电源IC3、电源开关K1、外部电源输入端子、稳压充电输出端子Vi、单片机工作电源输出端子Vcc组成；所述外部电源输入端子是与220V市电连接的端子，K1一端通过外部电源输入端子连接220V市电的火线，K1另一端连接稳压电源IC3，稳压电源IC3的两个输出端子分别为稳压充电输出端子Vi、单片机工作电源输出端子Vcc，所述稳压充电输出端子Vi与所述充电开关K2的一端相连，所述单片机工作电源输出端子Vcc与单片机IC1电源引脚相连。优选方式下，所述可控快充分支电路由限流电阻R1分支、电子开关K8与限流电阻R2串联组成的分支、电子开关K9分支并联组成。优选方式下，测量待测超级电容的电容量，包括如下步骤：S1、单片机IO1端口控制K6在分位，单片机IC1通过AD1端口测量标准超级电容的端电压和通过AD2端口测量待测超级电容的端电压并记录；S2、按下所述容量测试按键双开关K4，标准超级电容对待测超级电容CX0的充电回路被导通，容量测试按键双开关K4通过中断1端口IRQ1向单片机IC1产生容量测试中断请求；S3、单片机IC1响应所述容量测试中断请求并启动单片机容量测试中断服务程序，单片机容量测试中断服务程序中单片机IO1端口控制容量测试电子开关K6闭合，标准超级电容向待测超级电容持续充电一段时间；S4、单片机IO1端口再次控制K6在分位，静置一段时间，单片机IC1再次通过AD1端口测量标准超级电容的端电压和通过AD2端口测量待测超级电容的端电压并记录；S5、单片机IC1通过测量充放电前后测得的标准超级电容与待测超级电容的开路状态下的端电压，依据电荷守恒原理进行计算，在较短时间内得到待测超级电容的容量CX0，待测超级电容的容量CX0的计算公式为：CX0＝[(Un1-Un2)*Cn]/(UX2-UX1)(5)式中，CX0为待测超级电容容量，Un1为容量测试操作前单片机IC1通过AD1端口测量标准超级电容的端电压，Un2为容量测试结束后过AD1端口测量标准超级电容的端电压，Cn为所使用的标准超级电容容量，UX1为容量测试操作前单片机IC1通过AD2端口测量待测超级电容的端电压，UX2为容量测试结束后单片机IC1通过AD2端口测量待测超级电容的端电压。优选方式下，测量待测超级电容内阻，包括如下步骤：S1、单片机IO2端口控制内阻测试电子开关K7在分位，单片机IC1通过AD2端口测量待测超级电容的端电压并记录；S2、按下所述内阻测试按键双开关K5，待测超级电容对放电电阻R4的放电回路被导通，内阻测试按键双开关K5通过中断2端口IRQ2向单片机IC1产生内阻测试中断请求；S3、单片机IC1响应所述容量测试中断请求并启动单片机内阻测试中断服务程序，单片机内阻测试中断服务程序中单片机IO2端口控制内阻测试电子开关K7闭合，单片机IC1通过AD3端口开始短周期连续测量所述放电电阻R4的端电压并计算和记录，当达到预定的测量次数时所述单片机IC1控制内阻测试电子开关K7在分位；S4、静置一段时间后，所述单片机IC1通过AD2端口测量待测超级电容的端电压并记录；S5、所述单片机IC1通过测量放电前后待测超级电容开路状态下的端电压和连续短周期多次测量放电过程中的精密放电电阻的端电压，依据能量守恒原理，在较短的时间内计算出待测超级电容的内阻RX，同时依据电荷守恒定律可以计算出待测超级电容的容量CX1，计算公式为：CX1＝X/[R4*(UX3-UX4)](本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超级电容容量与内阻快速检测装置的检测方法，其特征在于，包括：电源模块，电源模块的单片机工作电源输出端子Vcc与单片机的电源引脚相连接，用于为单片机模块模块供电；单片机IC1，单片机IC1的IO1端口用于连接并控制电子开关K6，IO2端口用于连接并控制电子开关K7，AD1端口用于测量标准超级电容端电压，IO3端口用于连接并控制电子开关K9，AD2端口用于测量待测超级电容端电压，AD3端口用于测量放电电阻端电压，中断1端口IRQ1接收容量测试按键双开关K4所产生的容量测试中断请求，中断2端口IRQ2接收K5所产生内阻测试中断请求；显示输出模块IC2，通过串口与所述单片机IC1相连，用于完成待测超级电容的容量和内阻测量结果的显示和测试中的动态数据输出，并能接收用户的参数设置和操作请求；可控快充分支电路IC4，两个外部连接端子中的一个端子与充电开关K2的一端相连，另一个端子与标准超级电容选择开关K3的公共端子相连，用于标准电容的快速充电以及防止过充；标准超级电容器组至少由4个不同容量等级的超级电容组成，所述不同容量等级的超级电容的正极分别连接于所述标准超级电容选择开关K3的一个分支端子，所述不同容量等级的超级电容负极并联后接地；所述容量测试按键双开关K4的一个开关的一端连接所述标准超级电容选择开关K3的公共端，所述容量测试按键双开关K4的一个开关的另一端连接所述限流电阻R3的一端，所述限流电阻R3的另一端连接所述容量测试电子开关K6的一端，所述容量测试电子开关K6另一端连接待测超级电容的正极，所述待测超级电容的负极接地；所述容量测试按键双开关K4中的另一个开关的一端接地，所述容量测试按键双开关K4中的另一个开关的另一端连接所述单片机IC1的一个中断引脚IRQ1；所述内阻测试按键双开关K5中一个开关的一端连接待测超级电容的正极，所述内阻测试按键双开关K5中一个开关的另一端连接内阻测试电子开关K7的一端，内阻测试电子开关K7的另一端连接放电电阻R4的一端，所述放电电阻R4的另一端接地；内阻测试电子开关K7中另一个开关的一端接地，内阻测试电子开关K7中另一个开关的另一端连接单片机IC1的一个中断引脚IRQ2；待测超级电容的两端通过接线夹接入测量装置中；/n测量待测超级电容的电容量，包括如下步骤：/nS1、单片机IO1端口控制K6在分位，单片机IC1通过AD1端口测量标准超级电容的端电压和通过AD2端口测量待测超级电容的端电压并记录；/nS2、按下所述容量测试按键双开关K4，标准超级电容对待测超级电容C...

【技术特征摘要】
1.一种超级电容容量与内阻快速检测装置的检测方法，其特征在于，包括：电源模块，电源模块的单片机工作电源输出端子Vcc与单片机的电源引脚相连接，用于为单片机模块模块供电；单片机IC1，单片机IC1的IO1端口用于连接并控制电子开关K6，IO2端口用于连接并控制电子开关K7，AD1端口用于测量标准超级电容端电压，IO3端口用于连接并控制电子开关K9，AD2端口用于测量待测超级电容端电压，AD3端口用于测量放电电阻端电压，中断1端口IRQ1接收容量测试按键双开关K4所产生的容量测试中断请求，中断2端口IRQ2接收K5所产生内阻测试中断请求；显示输出模块IC2，通过串口与所述单片机IC1相连，用于完成待测超级电容的容量和内阻测量结果的显示和测试中的动态数据输出，并能接收用户的参数设置和操作请求；可控快充分支电路IC4，两个外部连接端子中的一个端子与充电开关K2的一端相连，另一个端子与标准超级电容选择开关K3的公共端子相连，用于标准电容的快速充电以及防止过充；标准超级电容器组至少由4个不同容量等级的超级电容组成，所述不同容量等级的超级电容的正极分别连接于所述标准超级电容选择开关K3的一个分支端子，所述不同容量等级的超级电容负极并联后接地；所述容量测试按键双开关K4的一个开关的一端连接所述标准超级电容选择开关K3的公共端，所述容量测试按键双开关K4的一个开关的另一端连接所述限流电阻R3的一端，所述限流电阻R3的另一端连接所述容量测试电子开关K6的一端，所述容量测试电子开关K6另一端连接待测超级电容的正极，所述待测超级电容的负极接地；所述容量测试按键双开关K4中的另一个开关的一端接地，所述容量测试按键双开关K4中的另一个开关的另一端连接所述单片机IC1的一个中断引脚IRQ1；所述内阻测试按键双开关K5中一个开关的一端连接待测超级电容的正极，所述内阻测试按键双开关K5中一个开关的另一端连接内阻测试电子开关K7的一端，内阻测试电子开关K7的另一端连接放电电阻R4的一端，所述放电电阻R4的另一端接地；内阻测试电子开关K7中另一个开关的一端接地，内阻测试电子开关K7中另一个开关的另一端连接单片机IC1的一个中断引脚IRQ2；待测超级电容的两端通过接线夹接入测量装置中；
测量待测超级电容的电容量，包括如下步骤：
S1、单片机IO1端口控制K6在分位，单片机IC1通过AD1端口测量标准超级电容的端电压和通过AD2端口测量待测超级电容的端电压并记录；
S2、按下所述容量测试按键双开关K4，标准超级电容对待测超级电容CX0的充电回路被导通，容量测试按键双开关K4通过中断1端口IRQ1向单片机IC1产生容量测试中断请求；
S3、单片机IC1响应所述容量测试中断请求并启动单片机容量测试中断服务程序，单片机容量测试中断服务程序中单片机IO1端口控制容量测试电子开关K6闭合，标准超级电容向待测超级电容持续充电一段时间；
S4、单片机IO1端口再次控制K6在分位，静置一段时间，单片机IC1再次通过AD1端口测量标准超级电容的端电压和通过AD2端口测量待测超级电容的端电压并记录；
S5、单片机IC1通过测量充放电前后测得的标准超级电容与待测超级电容的开路状态下的端电压，依据电荷守恒原理进行计算，在较短时间内得到待测超级电容的容量CX0，待测超级电容的容量CX0的计算公式为：
CX0＝[(Un1-Un2)*Cn]/(UX2-UX1)(1)
式中，CX0为待测超级电容容量，Un1为容量...

【专利技术属性】
技术研发人员：石文江，李剑华，阴晓光，高文雅，慈建斌，李四光，李润，张贺，王旭，洪一云，宁新才，刘晓阳，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司大连供电公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21