电容检测原理

一、用MSP430基于张弛震荡器的检测

图就是使用MSP430内部的比较器来实现一个张弛震荡触摸按键的的电路。在在输入端，比较器的正接到了一个电阻网络，比较器的负接到了电阻Rc与感应电容之间。比较器所接的电阻网络为比较器提供了参考电压，而这个参考电压又受到了比较器输出反馈的激励，所以其值在1/3Vcc和2/3Vcc之间反复变化。造成张弛振荡器的持续震荡，其震荡频率可由以下公式算出：

f OSC = 1/[1.386 × R C × C SENSOR]

当手指接触到触摸按键以后，显然，C SENSOR的值将会被改变，于是fosc也随之变化。如果我们能够检测到这种变化的话，也就自然知道何时触摸按键被“按下”了。

检测的方法也很简单，上面我们说过，当手指接触到触摸按键以后， C SENSOR的值将会被改变，于是fosc也随之变化。频率的倒数就是周期，只要我们在一个固定的时间内去计算上升沿或下降沿的数目，那么如果在某一时刻该数目有较大的变化的话，那就说明C SENSOR的值已经被改变，即按键被“按下”了。

二、MSP430基于电阻电容充放电时间的检测

第二种方法就是基于电容充、放电时间长短的检测，下图给出了这种触摸检测方法的原理图。

在这种方法中，主要检测的是电容充电和放电的时间。首先，由一个GPIO（Load）对电容Cx进行充电；同时开启计时器进行计时；随着充电的进行，Cx的电压中不断升高，最终它将会操作某个门限电压V,当其超过门限电压V后，Acq I/O GPIO将会检测到这个事件，同时停止计时器并读出此时的数值。这样，就完成了一次充电计时过程，当手指接触到触摸按键时，Cx将会变大，显然，充电时间也会变长。通过不断比较每次充电的时间，很自然地就能得知当前是否有按键被“按下”。

同样，既然能检测充电时间，那么也能检测放电时间。这里不再赘述。

CYPRESS方式

1.1. CSA 感应方式

CSA 是指CapSense逐次逼近感应方式，只能在 CY8C20x34 PSoC 系列器件中应用。

图 3 CSA 结构图

图 3 显示了 CSA的原理方框图，其工作流程如下：

开关 SW1 和 SW2 与感应电容 CX 形成了一个开关电容网络，该网络可以等效为电阻。通过将 iDAC 设置到校准电平并使 SW1 和 SW2 切换，从而将 CMOD 上的平均电压设定为随 CX 值而变化的电平。另外可设置 iDAC 至低电流电平并保持 SW2 打开，使得 CMOD 上的电压斜坡上升。在 CMOD 上用于达到 VREF 的斜坡电压的时间表示 CX 值。在比较器输出端的定时器可将斜坡时间转化为具体的数值。

在没有手指接触时，通过逐次逼近方式来确定需要的 iDAC 设置，从而使 CMOD 上的电压保持在 VREF，这样即可实现系统自校准。系统将为所有sensor存储单独校准的iDAC 设置。

当手指接触时，CMOD 上的电压会处于更低的电压电平，这需要更多的时间才能达到阈值电压 VREF，如图 4 所示。如果 (t2-t1) 足够长，按钮就是处于手指接触(Finger-Present)状态，否则按钮就是处于手指离开(Finger-Absent)状态。

高达 100 pF 的内部可编程电容可用于 CMOD，但是更大的外部电容能够提升性能：按钮和滑条的电容为 1000 pF，而接近式感应则为 10 nF。推荐将 560 欧姆的串联电阻与所有CapSense输入串联以避免 RF 干扰。

图 4 在手指离开与手指接触的情况下，CSA 波形的变化

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1.2. CSD Sensing Method

1.2. CSD 感应方式

CSD stands for CapSense with Sigma-Delta A/D. CSD is implemented in both the CY8C21x34 and CY8C24x94 PSoC device families.

CSD 是指CapSense Sigma—Delta调制电容感应，其可在 CY8C21x34 和 CY8C24x94 PSoC 系列器件中应用。

Figure 5. CSD Configuration of CapSense

图 5 CSD 结构图、

图 5 显示了 CSD的原理方框图，其工作流程如下：

开关 SW1 和 SW2 与感应电容CX 形成一个开关电容网络，从而在 VDD 和 CMOD 之间具有一个等效电阻。等效电阻的值由 CX 控制。SW1 和 SW2 的开关由 PRS 生成器的伪随机序列进行控制。SW3 工作时与 SW1 和 SW2 不同步。将 RB 切换至接地时，CMOD 上的电压会下降。当 RB 接通时，CMOD 上的电压又会上升。比较器会根据 CMOD 上相对于 VREF 的电压而更改状态。

可通过添加 16 位定时器形成 Sigma- Delta A/D，以测量比较器高电平持续时间至比较器低电平持续时间。

当手指接触时，CX 会变大而 VDD 的等效电阻变小，这就能允许更多电流流入 CMO。比较器将花费更多的时间在 CMPHIGH 状态上，而 CMPLOW 状态的时间则会更少。如果CMPHIGH/CMPLOW 的比率足够高，那么按钮就会处于手指接触状态，否则按钮就会处于手指离开状态，如图 6 所示。

Figure 6. CSD Waveform Changes With Finger Absent/Present

图 6 在手指接触与手指离开的情况下，CSD 波形的变化

与固定时钟源相比，PRS 更能有效降低噪声。推荐采用 3900 pF 的 CMOD 值。RB 要求调谐至sensor以获得最佳性能，其值大约为 5K-10K。推荐将 560 欧姆的串联电阻与所有CapSense输入串联以避免 RF 干扰。

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2. How to Design CapSense Printed Circuit Boards

2、如何设计CapSense印刷电路板

在典型CapSense应用中，可通过印刷电路板 (PCB) 的布线来形成电容感应。下列指南说明了如何设计CapSense PCB(见参考书目 [2])。

2.1. 布线布局指南

电路板面积：CapSense所需的电路板面积只比感应区自身稍大。Sensor周围的电场非常局限，尤其将接地层和Sensor铜箔置于相同的 PCB 层上时更为如此。

PSoC 布局：使 PSoC 与Sensor之间的距离保持最小化是一个不错的做法。通常将PSoC 与其他组件一起贴装到底层，而将CapSense Sensor置于顶层上。

板层：最常见的 PCB 为双板层，Sensor和栅格地层位于顶层，而其他器件则处于低层。当板区必须最小化时可采用四层板。典型的设计为处于顶层的Sensor，第 2 层走线，第 3 层为接地层，然后其他都在底层，如图 7 所示。不要直接在Sensor下布线。

图 7 板级空间有限时，CapSense电路扳的四层布板情况

电路板厚度：目前发现基于 FR4 的设计可采用的标准电路板厚度为 0.020" (0.5mm)、0.047" (1.2 mm) 和 0.063" (1.6 mm)。那么电路板多薄才合适呢?一个经验法则就是Sensor与接地层之间的间隙应比其至接地层的垂直距离要小。

走线长度和宽度：必须使走线和Sensor的寄生电容 CP 最小化以确保系统的动态范围尽可能大。那么走线到底应该多长呢?在成功的CapSense产品中，用于滑条的最长走线是 9" (230 mm)，而用于按钮的最长走线是 12" (300 mm)。(这个极限值示例要求更大的Sensor和更薄的覆盖物,以最大化来自Sensor的信号。)走线宽度将添加至Sensor CP，并且会增加耦合至其他层上的元件。0.0065" - 0.008" (0.17 - 0.20mm) 的走线宽度能满足大多数应用的需要。

过孔：应使用最少的过孔并与CapSense输入的走线保持一致以最小化 CP。可在Sensor上的任何位置进行过孔布置，如图 8 所示。

图 8 触摸板的过孔可以在Sensor的任何位置(底层走线、顶层Sensor)

通讯信号走线：电容式感应走线不要接近或并行于高频通讯信号走线，例如 I2C 或SPI 主控制器。如果需要让通讯信号走线与Sensor引脚交叉，那么应确保二者彼此垂直。是减小通讯信号走线和Sensor走线之间交互的有效方式之一，就是通过端口分配来实现隔离。端口引脚 P1[0] 和 P1[1] 用于编程和 I2C，并且如果没有其他引脚可用就应该仅用于CapSense。

铺地层：为了使 CP 最小化，推荐在Sensor层上进行 40% 的铺地，而非Sensor 层则进行 60-80% 的铺地。

图 9 最小化 CP 的部分铺地

覆盖物厚度：表 1 针对 PSoC CapSense应用(塑料覆盖物)列出了所推荐的最大覆盖物厚度。介电常数在确定覆盖物厚度时起到一定的作用。普通玻璃其介电常数εr ≈8，而塑料的介电常数εr≈2.5。对于相同水平的灵敏度，根据εr /2.5 的比率就能估算出塑料覆盖物的厚度。依据这种经验法则，对于同一灵敏度的普通玻璃覆盖物的厚度就应大约是塑料覆盖物厚度的三倍。

表 1 针对CapSense应用推荐使用的塑料覆盖物的厚度

信号和噪声都会受到覆盖物属性的影响。当覆盖物的厚度增加时，信号和噪声都会减弱。其中典型的关系曲线如图 10 所示。可将信号定义为手指接触和手指离开状态平均输出中的差值。噪声可以定义为在手指离开的状态下输出的峰-峰值差。

图 10 随着覆盖物厚度的增加，信号电平开始下降

覆盖物粘合剂：覆盖物材料必须与感应 PCB 保持良好的机械接触。3M 公司可提供两种广泛使用的非导电性粘合剂，其可用于覆盖物 467MP 和 468MP。

手套：如果Sensor必须在戴手套的情况下工作，那么在设计按钮尺寸时应将手套材料的厚度添加到总的覆盖物厚度中。干皮革和橡胶与塑料类似，其介电常数介于

2.5-

3.5 之间。滑雪手套的介电常数为 2 或更小，这取决于手套绝热的空气含量。

LED 背光：CapSense能够与 LED 背光一起出色地工作，仅需在感应铜箔上截一个孔并保持 LED 走线位于电路板的底层即可。

一个 PCB 上有多个 PSoC：对于拥有许多按钮的系统来说，例如键盘，系统设计时可能要求具有两个或多个专用于CapSense的 PsoC。如果情况确需如此，就应隔开按钮以便使铺地从每个按钮组的走线中独立出来。此举可防止独立的CapSense组之间发生耦合。

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2.2. 按钮

按钮的功能是判断导体是否存在。CapSense按钮的典型应用是感知手指的触摸。

形状：用于感知手指触摸的推荐形状为实心圆形，如图 11 所示。

电容器的工作原理及结构

电容器工作原理这得从电容器的结构上说起。最简单的电容器是由两端的极板和中间的绝缘电介质（包括空气）构成的。通电后，极板带电，形成电压（电势差），但是由于中间的绝缘物质，所以整个电容器是不导电的。不过，这样的情况是在没有超过电容器的临界电压（击穿电压）的前提条件下的。我们知道，任何物质都是相对绝缘的，当物质两端的电压加大到一定程度后，物质是都可以导电的，我们称这个电压叫击穿电压。电容也不例外，电容被击穿后，就不是绝缘体了。不过在中学阶段，这样的电压在电路中是见不到的，所以都是在击穿电压以下工作的，可以被当做绝缘体看。但是，在交流电路中，因为电流的方向是随时间成一定的函数关系变化的。而电容器充放电的过程是有时间的，这个时候，在极板间形成变化的电场，而这个电场也是随时间变化的函数。实际上，电流是通过场的形式在电容器间通过的。 电容 diànróng 1. [capacitance；electric capacity]：电容是表征电容器容纳电荷的本领的物理量，非导电体的下述性质:当非导电体的两个相对表面保持某一电位差时（如在电容器中），由于电荷移动的结果，能量便贮存在该非导电体之中 2. [capacitor；condenser]：电容器的俗称 [编辑本段]概述 定义： 电容（或称电容量[4]）是表征电容器容纳电荷的本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量，叫做电容器的电容。电容从物理学上讲，它是一种静态电荷存储介质（就像一只水桶一样，你可以把电荷充存进去，在没有放电回路的情况下，刨除介质漏电自放电效应/电解电容比较明显，可能电荷会永久存在，这是它的特征），它的用途较广，它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、隔直流等电路中。 电容的符号是C。 在国际单位制里，电容的单位是法拉，简称法，符号是F,常用的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)(皮法又称微微法)等，换算关系是： 1法拉(F)= 1000毫法(mF)＝1000000微法(μF) 1微法(μF)= 1000纳法(nF)= 1000000皮法(pF)。 相关公式： 一个电容器，如果带1库的电量时两级间的电势差是1伏，这个电容器的电容就是1法，即：C=Q/U 但电容的大小不是由Q或U决定的，即：C=εS/4πkd 。其中，ε是一个常数，S为电容极板的正对面积，d为电容极板的距离，k则是静电力常量。常见的平行板电容器,电容为C=εS/d.（ε为极板间介质

指针式万用表MF47的原理与测量方法和测量电路

万用表的使用（MF47） ●指针式万用表的结构、组成与特征 ●万用表的原理图与工作原理 ●万用表的电阻档测量原理图及实际电阻色环图片表 ●三极管引脚判断及常用三极管直流放大倍数表 ●万用表的电容测量及微小电容测量方法与电路分析 ●万用表测量驻极体话筒、喇叭、稳压管稳压电压、光敏电阻等●在线电路电容、电阻测量 ●万用表使用技巧与注意事项 ●

第一节指针式万用表的结构、组成与特征 1、万用表的结构特征 MF47型万用表采用高灵敏度的磁电系整流式表头，造型大方，设计紧凑，结构牢固，携带方便，零部件均选用优良材料及工艺处理，具有良好的电气性能和机械强度。其特点为：测量机构采用高灵敏度表头，性能稳定；线路部分保证可靠、耐磨、维修方便； 测量机构采用硅二极管保护，保证过载时不损坏表头，并且线路设有0.5A保险丝以防止误用时烧坏电路；设计上考虑了湿度和频率补偿； 低电阻档选用2＃干电池，容量大、寿命长；配合高压按着，可测量电视机内25kV以下高压；配有晶体管静态直流放大系数检测装置； 表盘标度尺刻度线与档位开关旋钮指示盘均为红、绿、黑三色，分别按交流红色，晶体管绿色，其余黑色对应制成，共有七条专用刻度线，刻度分开，便于读数；配有反光铝膜，消除视差，提高了读数精度。除交直流2500V和直流5A分别有单独的插座外，其余只须转动一个选择开关，使用方便；装有提把，不仅便于携带，而且可在必要时作倾斜支撑，便于读数。 4.2 指针式万用表的组成 指针式万用表的型式很多，但基本结构是类似的。指针式万用表的结构主要由表头、档位转换开关、测量线路板、面板等组成（见下图）。 指针式万用表的组成 表头是万用表的测量显视装置，南京电子仪表厂提供的指针式万用表采用控制显示面板＋表头一体化结构；档位开关用来选择被测电量的种类和量程；测量线路板将不同性质和大小的被测电量转换为表头所能接受的直流电流。万用表可以测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等多种电量。当转换开关拨到直流电流档，可分别与5个接触点接通，用于测量500mA、50mA、5mA和500μA、50μA量程的直流电流。同样，当转换开关拨到欧姆档，可分别测量×1Ω、×10Ω、×100Ω、×1kΩ、×10kΩ量程的电阻；当转换开关拨到直流电压档，可分别测量0.25V、1V、2.5V、10V、50V、250V、500V、1000V量程的直流电压；当转换开关拨到交流电压档，可分别测量10V、50V、250V、500V、1000V量程的交流电压。

测量电容容值的方法之一

1.测量电容容值的方法之一。 实验开始，我想用电感电容串联的方式，通过改变输入正弦信号的频率，从而在形成谐振的时候得出容值，电路图如下： 已知输入信号幅值不变为5V，电感为x亨，调节输入信号的频率，至电阻两端电压为输出电压的有效值时，电路达到谐振，ω=1/√（LC），ω=2πf，从而求得L的电感值。但苦于实验室没能找到电感，这个方案告停。 其次我又想用一下电路进行测量。已知阻值为200Ω，电容的标称值为10微法，因此估计τ=2ms，输入方波周期应大于五倍的τ，信号发生器输出的方波周期为11.5ms，用示波器测量电容两短信号如下波形： 虽然得到波形，也从图中得知，电容充电时间（即上升时间）约为2ms，，但误差较大。 最终选用最直接的方法，电路依然由电阻和电串联而成，输入信号为正弦波。 输入信号频率为100Hz幅值为14.3V，电阻阻值为33欧姆，将电阻两端输出信号以及电容两端输出信号分别接至示波器，得到两个正弦波，且相位相差90度，分别测量两电压幅值电阻两端电压为9.1V，电容两端电压为5.1V。这样得到电容容值为10.7nF，与标称值10nf较为接近误差为百分之七。 2.射极电压跟随器的不同端的电压测量。 电路图如下所示 电阻阻值为15M欧，信号发生器的输出电压为正弦交流电，输入峰值为3.17V，当不加电阻时，U1为2.18V，U2=2.18V，当加入电阻时，测得U1为2.18V，U2=1.92V。 这种现象的出现验证了上课老师说的那种结果。由于信号发生器的内阻值很小，分压效果不明显，因此U1和U2数值相等，加入电阻后，由于电压阻值也在10M以上，因此分压效果比较明显，U1大于U2。 3.如何用二极管档或者电阻档测出三极管的三个管脚分别是什么？ 首先，三极管由PN结构成，根据PN结的原理可知，PN结是正向导电的，反向时类似一个阻值很大的电阻，因此，可以用二极管档或者电阻档检验各两管脚阻值的大小。实验可知当红表笔接中间，黑表笔分别接两边时，电阻阻值有示数，而二极管亦发出蜂鸣声。说明中间管脚为B端。要想测得另外两个哪个是C哪个是E，则应该用三极管档，即万用表的八个插孔检测三极管管脚。当正确时，万用表会有示数，大约为205。由此可以得到三极管准确的管脚辨别。

51单片机做电容测量仪解析

第十三届“长通杯”大学生电子设计竞赛 电容测量仪（A题） 2016年5月14日

摘要 电容测量仪装置是一种精度高、测试范围宽、操作简便、功能完善的电容测量仪。随着科技的不断发展，电容在电路中有着越来越多的应用，其容量大小直接决定着电路的稳定性和准确性。因此，电容值的的测量在日常使用中不可避免。 为了深入了解和学习52单片机的功能，本设计采用STC89C52和555振荡器为主要元件对电容进行测量。先将555设计为多谐振荡器产生输入脉冲信号，然后利用单片机对脉冲进行中断计数，再使用公式计算出电容值。在多谐振荡器终端加一个HD74LS08（二输入与门）稳定输出波形，从而使测量中更精确。多谐振荡器会因为连接电阻值的不同而产生的方波的频率不同，从而可以变换档位测量容量差距较大的电容。如果在工程问题中想寻找出符合要求的电容，便可通过矩阵键盘输入相应的电容值的范围，以方便筛选。当电容测定完以后，其数值通过LCD1602显示出来，以便阅读。 关键词：STC89C52单片机；电容测量；555定时器；LCD1602；

目录 1系统方案...................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.1 电容测量仪的论证与选择.............................................................. 错误！未定义书签。 1.2 控制系统的论证与选择.................................................................. 错误！未定义书签。2系统理论分析与计算.................................................................................. 错误！未定义书签。 2.1 设计方案的分析............................................................................ 错误！未定义书签。 2.1.1利用电容器放电测电容实验原理................................ 错误！未定义书签。 2.1.2利用放电时间比率来测电容......................................... 错误！未定义书签。 2.1.3利用单片机测脉冲来测时间常数RC再计算电容.错误！未定义书签。 2.2 电容的计算...................................................................................... 错误！未定义书签。 2.2.1 计算振荡周期....................................................................... 错误！未定义书签。 2.2.2 计算频率............................................................................... 错误！未定义书签。 2.2.3 计算Cx ................................................................................. 错误！未定义书签。3电路与程序设计.......................................................................................... 错误！未定义书签。 3.1电路的设计....................................................................................... 错误！未定义书签。 3.1.1系统总体框图........................................................................ 错误！未定义书签。 3.1.2系统框图................................................................................ 错误！未定义书签。 3.1.3总程序框图............................................................................ 错误！未定义书签。 3.1.4电源........................................................................................ 错误！未定义书签。 3.2程序的设计....................................................................................... 错误！未定义书签。 3.2.1程序功能描述与设计思路.................................................... 错误！未定义书签。 3.2.2程序流程图............................................................................ 错误！未定义书签。4测试方案与测试结果.................................................................................. 错误！未定义书签。 4.1测试方案........................................................................................... 错误！未定义书签。 4.2 测试条件与仪器.............................................................................. 错误！未定义书签。 4.3 测试结果及分析.............................................................................. 错误！未定义书签。 4.3.1测试结果(数据) ..................................................................... 错误！未定义书签。 4.3.2测试分析与结论.................................................................... 错误！未定义书签。附录1：电路原理图...................................................................................... 错误！未定义书签。

电容器的工作原理及作用

电容器通常简称其为电容，用字母C表示。 定义1：电容器，顾名思义，是‘装电的容器’，是一种容纳电荷的器件。英文名称：capacitor。电容是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路，能量转换，控制等方面。 定义2：电容器，任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体（包括导线）间都构成一个电容器。 原理 电容器是由两个电极及其间的介电材料构成的。介电材料是一种电介质，当被置于两块带有等量异性电荷的平行极板间的电场中时，由于极化而在介质表面产生极化电荷，遂使束缚在极板上的电荷相应增加，维持极板间的电位差不变。这就是电容器具有电容特征的原因。电容器中储存的电量Q等于电容量C与电极间的电位差U的乘积。电容量与极板面积和介电材料的介电常数ε成正比，与介电材料厚度（即极板间的距离）成反比。 用途 电力电容器按用途可分为8种： 1.并联电容器。原称移相电容器。主要用于补偿电力系统感性负荷的无功功率，以提高功率因数，改善电压质量，降低线路损耗。 2.串联电容器。串联于工频高压输、配电线路中，用以补偿线路的分布感抗，提高系统的静、动态稳定性，改善线路的电压质量，加长送电距离和增大输送能力。 3.耦合电容器。主要用于高压电力线路的高频通信、测量、控制、保护以及在抽取电能的装置中作部件用。 4.断路器电容器。原称均压电容器。并联在超高压断路器断口上起均压作用，使各断口间的电压在分断过程中和断开时均匀，并可改善断路器的灭弧特性，提高分断能力。 5.电热电容器。用于频率为40～24000赫的电热设备系统中，以提高功率因数，改善回路的电压或频率等特性。

6.脉冲电容器。主要起贮能作用，用作冲击电压发生器、冲击电流发生器、断路器试验用振荡回路等基本贮能元件。 7.直流和滤波电容器。用于高压直流装置和高压整流滤波装置中。⑧标准电容器。用于工频高压测量介质损耗回路中，作为标准电容或用作测量高压的电容分压装置。 如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！

电容电感测试原理以及操作方法

工作原理 图1 工作原理图 在被测电容支路有对被测电容的电压、电流取样的取样电路，取样电路的输出端分别接放大电路，从电压放大电路输出的电压信号和从电流放大电路输出的电流信号通过鉴相器输出相位差信号，与电压信号和电流信号通过A/D转换器后，输入CPU计算而得到被测电容值。因为采用了移动的电流取样单元，而使得无需拆除连接线就可以直接测量电容值。 加之测量过程档位是自动进行选择，避免了手动操作引起的误差，因此具有稳定性好、重复性好，准确可靠的特点。 仪器面板 图2 仪器面板图 1：液晶屏幕 2：打印机：打印测量数据和波形

3：电流测试钳插座 4: 输出电压接线柱 5：接地端 6：电压输出开关 7：测量转换开关（电容测量/电感测量） 8：电源开关 9：电源（AC 220V）插座 10：屏幕亮度 11：按键功能区 【→】和【←】键可用于平移光标, 还可用于改变数值大小。 【↓】和【↑】键可用于改变光标的上下位置, 有时可用于增减数字。 【退出】键表示否定光标的提示,【确认】键表示肯定光标的提示。 【打印】键按此键后可得屏幕所显示的测量数据打印出来。 【复位】键按此键后直接跳回主菜单。 接线方法 A、并联电容器测量 进行测试前，应按使用要求正确连接电源线及信号电缆。 图3 接线方式示意图

图4 仪器现场测量实例 1、将测试电压电缆一端接到仪器测试电压输出端子④、⑦上； 2、将测试电流信号电缆插在仪器测试信号输入插头③上； 3、接好测试仪器220V电源线； 4、将测试电压电缆分别夹在被试电容器组两极的连接母线上，钳形电流取样表卡在所需测量的单台电容器的套管处； 5、闭合仪器电源开关⑧； 6、将面班上的“功能开关”置于“电容测量”，最后将“电压输出开关”置于“通”的位置即进行电容测量，液晶屏幕上显示的数据即是测量结果 7、将钳形电流表取下，卡于另一台需测量的电容器上，直至该相测量完毕。 8、测试结束后，切断电源，并将面板上所有开关恢复到测试前的状态，拆除所有接线。 B、电抗器电感测量 1、接线方法同测量电容时一样，只是被测试品为电感； 2、开机按【确认】后屏幕显示主菜单画面，将光标移至【设置】处，进入第3屏设置参数，将【等效阻抗】设为【串联电感】模式。按【确认】键并存入设置值，回到主菜单。 3、将光标移至【测量】处，按确认进入测量状态。 4、将【电压输出开关】置于【通】的位置即进行电感测量。 C、电感测量注意事项 1、被测电感的Q值越高，测量准确度越高。 2、因仪器测试电压较高，测量小电感量电感时（10mH以下），测试时间不宜过长，在测试结果稳定后尽快关断电压输出开关，以免大电流损坏仪器电源和

电容工作原理

电容工作原理 电容串联可以隔直通交，并联可以滤波。 电容器就是两片不相连的金属板.电容器在电子线路中的作用一般概括为：通交流、阻直流。电容器通常起滤波、旁路、耦合、去耦、转相等电气作用，是电子线路必不可少的组成部分。滤波电路是把脉冲通到地去了，不是通到输出端。 正因为通交流，才能把交流成分通向地，保留直流成分. 一般情况下，电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号，但即使是低频信号，其频率也分为了好几个数量级。因此为了适合在不同频率下使用，电解电容也分为高频电容和低频电容（这里的高频是相对而言）。 低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波，其工作频率与市电一致为50Hz；而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波，其工作频率为几千Hz到几万Hz。当我们将低频滤波电容用于高频电路时，由于低频滤波电容高频特性不好，它在高频充放电时内阻较大，等效电感较高。因此在使用中会因电解液的频繁极化而产生较大的热量。而较高的温度将使电容内部的电解液气化，电容内压力升高，最终导致电容的鼓包和爆裂。 其实主要是充放电的工作原理。其实电容就相当于 一个水库，让过来的有波动的水变的很平稳 电解电容的作用有滤波，一般用在整流桥的后面。 你可以看一下电容是并连还是串连在回路里，并联的话是率除高频，串联的话是率除低频。还有降压电容。还有隔直的作用，一般做保护用！ 电容串联和并联在电路中各有什么作用？ 电容的作用是储存、释放电荷，可起到隔直通交、滤波、振荡作用 电容在电路中：如串联使用一般作为交流信号隔离，如音频功放、视频放大器等 如并联使用一般作为滤波，如电源、信号处理电路中噪声去除等 如与电感或其他芯片并联可组成振荡回路，如无线信号发射、接收、调制、解调等 电容并联可增大电容量，串联减小。比如手头没有大电容，只有小的，就可以并起来用，反之，没有小的就可以用大的串起来用。 在集成电路、超大规模集成电路已经大行其道的今天，电容器作为一种分立式无源元件仍然大量使用于各种功能的电路中，其在电路中所起的重要作用可见一斑。 作贮能元件也是电容器的一个重要应用领域，同电池等储能元件相比，电容器可以瞬时充放电，并且充放电电流基本上不受限制，可以为熔焊机、闪光灯等设备提供大功率的瞬时脉冲电流。 电容器还常常被用以改善电路的品质因子，如节能灯用电容器。 隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。 旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。 耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路 滤波：将整流以后的锯齿波变为平滑的脉动波，接近于直流。 温度补偿：针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响，而进行补偿，改善电路的稳定性。计时：电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数。 调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机、电视机。 整流：在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。

电容电感测试原理以及操作方法

精心整理 工作原理 图1工作原理图 在被测电容支路有对被测电容的电压、电流取样的取样电路，取样电路的输出端分别接放大电路，从电压放大电路输出的电压信号和从电流放大电路输出的电流信号通过鉴相器输出相位差信号，与电压信号和电流信号通过A/D转换器后，输入CPU计算而得到被测电容值。因为采用了移动的电流取样单元，而使得无需拆除连接线就可以直接测量电容值。 加之测量过程档位是自动进行选择，避免了手动操作引起的误差，因此具有稳定性好、重复性好，准确可靠的特点。 仪器面板 图2仪器面板图 1：液晶屏幕 2：打印机：打印测量数据和波形 3：电流测试钳插座 4:输出电压接线柱 5：接地端 6：电压输出开关 7：测量转换开关（电容测量/电感测量） 8：电源开关 9：电源（AC220V）插座 10：屏幕亮度 11：按键功能区 【→】和【←】键可用于平移光标,还可用于改变数值大小。 【↓】和【↑】键可用于改变光标的上下位置,有时可用于增减数字。 【退出】键表示否定光标的提示,【确认】键表示肯定光标的提示。 【打印】键按此键后可得屏幕所显示的测量数据打印出来。 【复位】键按此键后直接跳回主菜单。 接线方法

A、并联电容器测量 进行测试前，应按使用要求正确连接电源线及信号电缆。 图3接线方式示意图 图4仪器现场测量实例 1、将测试电压电缆一端接到仪器测试电压输出端子④、⑦上； 2、将测试电流信号电缆插在仪器测试信号输入插头③上； 3、接好测试仪器220V电源线； 4、将测试电压电缆分别夹在被试电容器组两极的连接母线上，钳形电流取样表卡在所需测量的单台电容器的套管处； 5、闭合仪器电源开关⑧； 6、将面班上的“功能开关”置于“电容测量”，最后将“电压输出开关”置于“通”的位置即进行电容测量，液晶屏幕上显示的数据即是测量结果 7、将钳形电流表取下，卡于另一台需测量的电容器上，直至该相测量完毕。 8、测试结束后，切断电源，并将面板上所有开关恢复到测试前的状态，拆除所有接线。 B、电抗器电感测量 1、接线方法同测量电容时一样，只是被测试品为电感； 2、开机按【确认】后屏幕显示主菜单画面，将光标移至【设置】处，进入第3屏设置参数，将【等效阻抗】设为【串联电感】模式。按【确认】键并存入设置值，回到主菜单。 3、将光标移至【测量】处，按确认进入测量状态。 4、将【电压输出开关】置于【通】的位置即进行电感测量。 C、电感测量注意事项 1、被测电感的Q值越高，测量准确度越高。 2、因仪器测试电压较高，测量小电感量电感时（10mH以下），测试时间不宜过长，在测试结果稳定后尽快关断电压输出开关，以免大电流损坏仪器电源和被测试品电感。 操作步骤 开机后屏幕显示主菜单画面（第1屏开机显示）。 第1屏主菜单 2）设置 如欲设置参数，将光标移至设置处，进入第2屏设置参数。 第2屏设置参数第3屏存入设置值 在第2屏画面中，有以下内容可以调整

电解电容器测试方法详解

电解电容器测试方法详解 1目的 为了规范电解电容器来料检验及抽样计划，并促进来料质量的提高，特制定该检验规范。 2适用范围 适用于本公司IQC对电解电容器来料的检验。 3准备设备、工具： 所需工具及其规格型号如表一所示： 表一（工具规格型号） 品名规格/型号数量品名规格/型号数量 调压器0V～450V/三相1台电流表UNI-T 1台 万用表FLUKE-117C 1台游标卡尺mm/inch 1把电桥测试仪Zen tech 1台双综示波器LM620C型1台高低温交变湿 1台温度计1支热试验箱 4外观物理检测 4.1首先需检查待测电容是否有正规的《产品规格说明书》，其中需包括产品名称、规格型号、安装尺寸、工艺要求、技术参数以及供应商名称、地址及其联系方式，以确保此批次产品是由正规厂商提供。电容器上的标识应包括：商标、工作电压、标准静电容量、极性、工作温度范围。4.2参考《产品规格说明书》的工艺参数，观察电容的外观、颜色、及其材质等参数是否与其所标注的工艺指标一致。 4.3用游标卡尺对电容的安装尺寸进行确认，确保电容的直径、高度以及引出端的直径与间距等参数在产品工艺的误差范围之内，且外观尺寸要符合本公司选用要求。 4.4 检查电容的外观，确保其外观整洁、无明显的变形、破损、裂纹、花斑、污浊、锈蚀等不良状况；且其标识清晰牢固、正确完整。 4.5检查其引出端子，保证其端子端正、无氧化、无锈蚀、无影响其导电性能等状况，且引出端子无扭曲、变形和影响插拔的机械损伤。 4.6 检查电解电容标注的生产日期不应超过半年，并作好记录。 5容量与损耗测试 5.1用电桥测试其实际容量与标称容量是否一致（电解电容一般会有±20%的误差范围），其损耗角正切值tanθ(即D值)大小是否符合国家标准（电解电容器tanθ≤0.25）。 5.2对Zen tech电桥测试仪的使用方法：正确连接电源以后，按“POWER”键开启测试仪的工作电压；按“LCR”键选择测试类型（L：电感，C：电容，R：电阻）。

电容补偿柜的作用与工作原理

电容补尝柜的作用和工作原理 一. 电容补偿柜之作用: 用于补偿发电机无功电流、减轻发电机工作负荷，增加发电机可使用容量，可减少工厂一定的用电量、节省工业电力，提高发供电设备的供电质量和供电能力。 二. 电容柜工作原理 用电设备除电阻性负载外，大部分用电设备均属感性用电负载（如日光灯、变压器、马达等用电设备）这些感应负载，使供电电源电压相位发生改变（即电流滞后于电压），因此电压波动大，无功功率增大，浪费大量电能。当功率因数过低时，以致供电电源输出电流过大而出现超负载现象。电容补偿柜内的电脑电容控制系统可解决以上弊端，它可根据用电负荷的变化，而自动设置。电容组数的投入，进行电流补偿，从而减低大量无功电流，使线路电能损耗降到最低程度，提供一个高素质的电力源。 三. 电容补偿技术: 在工业生产中广泛使用的交流异步电动机，电焊机、电磁铁工频加热器导用点设备都是感性负载。这些感性负载在进行能量转换过程中，使加在其上的电压超前电流一个角度。这个角度的余弦，叫做功率因数，这个电流（既有电阻又有电感的线圈中流过的电流）可分解为与电压相同相位的有功分量和落后于电压90 度的无功分量。这个无功分量叫做电感无功电流。与电感无功电流相应的功率叫做电感无功功率。当功率因数很低时，也就是无功功率很大时会有以下危害：

?增长线路电流使线路损耗增大，浪费电能。 ?因线路电流增大，可使电压降低影响设备使用。 ?对变压器而言，无功功率越大，则供电局所收的每度电电费越贵，当功率因数低于0.7 时，供电局可拒绝供电。 ?对发电机而言，以310KW 发电机为例。 310KW 发电机的额定功率为280KW ，额定电流为530A ，当负载功率因数0.6 时 功率= 380 x 530 x 1.732 x 0.6 = 210KW 从上可看出，在负载为530A 时，机组的柴油机部分很轻松，而电球以不堪重负，如负荷再增加则需再开一台发电机。加接入电容补偿柜，让功率因数达到0.96 ，同样210KW 的负荷。 电流=210000/ （380x1.732x0.96 ）=332A 补偿后电流降低了近200A ，柴油机和电球部分都相当轻松，再增加部分负荷也能承受，不需再加开一台发电机，可节约大量柴油。也让其他机组充分休息。从以上可看出，电容补偿的经济效益可观，是低压配电系统中不可缺少的重要成员。 原理：把具有容性负荷的装置与感性负荷并联接在同一电路,当容性负荷释放能量时,感性负荷吸收能量;而感性负荷释放能量时,容 性负荷却在吸收能量,能量在两种负荷之间互相交换.这样,感性负荷 所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿,这就是他的补偿原理

电容的检测方法

固定电容器的检测 检测10pF以下的小电容 因10pF以下的固定电容器容量太小，用万用表进行测量，只能定性的检查其是否有漏电，内部短路或击穿现象。测量时，可选用万用表R×10k挡，用两表笔分别任意接电容的两个引脚，阻值应为无穷大。若测出阻值(指针向右摆动)为零，则说明电容漏电损坏或内部击穿。B?检测10PF～0?01μF固定电容器是否有充电现象，进而判断其好坏。万用表选用R×1k挡。两只三极管的β值均为100以上，且穿透电流要小。可选用3DG6等型号硅三极管组成复合管。万用表的红和黑表笔分别与复合管的发射极e和集电极c 相接。由于复合三极管的放大作用，把被测电容的充放电过程予以放大，使万用表指针摆幅度加大，从而便于观察。应注意的是：在测试操作时，特别是在测较小容量的电容时，要反复调换被测电容引脚接触A、B两点，才能明显地看到万用表指针的摆动。C?对于0?01μF以上的固定电容，可用万用表的R×10k挡直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电，并可根据指针向右摆动的幅度大小估计出电容器的容量。 电解电容器的检测 因为电解电容的容量较一般固定电容大得多，所以，测量时，应针对不同容量选用合适的量程。根据经验，一般情况下，1～47μF间的电容，可用R×1k挡测量，大于47μF的电容可用R×100挡测量。 将万用表红表笔接负极，黑表笔接正极，在刚接触的瞬间，万用表指针即向右偏转较大偏度(对于同一电阻挡，容量越大，摆幅越大)，接着逐渐向左回转，直到停在某一

位置。此时的阻值便是电解电容的正向漏电阻，此值略大于反向漏电阻。实际使用经验表明，电解电容的漏电阻一般应在几百kΩ以上，否则，将不能正常工作。在测试中，若正向、反向均无充电的现象，即表针不动，则说明容量消失或内部断路；如果所测阻值很小或为零，说明电容漏电大或已击穿损坏，不能再使用。C?对于正、负极标志不明的电解电容器，可利用上述测量漏电阻的方法加以判别。即先任意测一下漏电阻，记住其大小，然后交换表笔再测出一个阻值。两次测量中阻值大的那一次便是正向接法，即黑表笔接的是正极，红表笔接的是负极。D?使用万用表电阻挡，采用给电解电容进行正、反向充电的方法，根据指针向右摆动幅度的大小，可估测出电解电容的容量。 可变电容器的检测 用手轻轻旋动转轴，应感觉十分平滑，不应感觉有时松时紧甚至有卡滞现象。将载轴向前、后、上、下、左、右等各个方向推动时，转轴不应有松动的现象。B?用一只手旋动转轴，另一只手轻摸动片组的外缘，不应感觉有任何松脱现象。转轴与动片之间接触不良的可变电容器，是不能再继续使用的。C?将万用表置于R×10k挡，一只手将两个表笔分别接可变电容器的动片和定片的引出端，另一只手将转轴缓缓旋动几个来回，万用表指针都应在无穷大位置不动。在旋动转轴的过程中，如果指针有时指向零，说明动片和定片之间存在短路点；如果碰到某一角度，万用表读数不为无穷大而是出现一定阻值，说明可变电容器动片与定片之间存在漏电现象。

电容检测原理

一些重要材料的介电常数如下表

笨乙 烯 3 石英玻璃 3.7 陶 瓷 4.4硅 2.8 石蜡 2.2木材 2.7 石英沙 4.5水80 软橡胶 2.5 PET 3.6 OCA 2.2~2.4 一、用MSP430基于张弛震荡器的检测 图就是使用MSP430内部的比较器来实现一个张弛震荡触摸按键的的电路。在在输入端，比较器的正接到了一个电阻网络，比较器的负接到了电阻Rc与感应电容之间。比较器所接的电阻网络为比较器提供了参考电压，而这个参考电压又受到了比较器输出反馈的激励，所以其值在1/3Vcc和2/3Vcc之间反复变化。造成张弛振荡器的持续震荡，其震荡频率可由以下公式算出：

f OSC = 1/[1.386 × R C × C SENSOR] 当手指接触到触摸按键以后，显然，C SENSOR的值将会被改变，于是fosc也随之变化。如果我们能够检测到这种变化的话，也就自然知道何时触摸按键被“按下”了。 检测的方法也很简单，上面我们说过，当手指接触到触摸按键以后，C SENSOR的值将会被改变，于是fosc也随之变化。频率的倒数就是周期，只要我们在一个固定的时间内去计算上升沿或下降沿的数目，那么如果在某一时刻该数目有较大的变化的话，那就说明C SENSOR的值已经被改变，即按键被“按下”了。 二、MSP430基于电阻电容充放电时间的检测 第二种方法就是基于电容充、放电时间长短的检测，下图给出了这种触摸检测方法的原理图。 在这种方法中，主要检测的是电容充电和放电的时间。首先，由一个GPIO（Load）对电容Cx进行充电；同时开启计时器进行计时；随着充电的进行，Cx的电压中不断升高，最终它将会操作某个门限电压V,当其超过门限电压V后，Acq I/O GPIO将会检测到这个事件，同时停止计时器并读出此时的数值。这样，就完成了一次充电计时过程，当手指接触到触摸按键时，Cx将会变大，显然，充电时间也会变长。通过不断比较每次充电的时间，很自然地就能得知当前是否有按键被“按下”。 同样，既然能检测充电时间，那么也能检测放电时间。这里不再赘述。

电容的测量方法与详细单位换算

电容的测量方法与详细单位换算 电容是板卡设计中必用的元件，其品质的好坏已经成为我们判断板卡质量的一个很重要的方面。 ①电容的功能和表示方法。 由两个金属极，中间夹有绝缘介质构成。电容的特性主要是隔直流通交流，因此多用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐。电容在电路中用“C”加数字表示，比如C8，表示在电路中编号为8的电容。 ②电容的分类。 电容按介质不同分为：气体介质电容，液体介质电容，无机固体介质电容，有机固体介质电容电解电容。按极性分为：有极性电容和无极性电容。按结构可分为：固定电容，可变电容，微调电容。 ③电容的容量。 电容容量表示能贮存电能的大小。电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，容抗与交流信号的频率和电容量有关，容抗XC=1/2πf c (f表示交流信号的频率，C表示电容容量)。 ④电容的容量单位和耐压。 电容的基本单位是F（法），其它单位还有：毫法（mF）、微法（uF）、纳法（nF）、皮法（pF）。由于单位F 的容量太大，所以我们看到的一般都是μF、nF、pF的单位。换算关系：1F＝1000000μF，1μF=1000nF=1000000pF。 每一个电容都有它的耐压值，用V表示。一般无极电容的标称耐压值比较高有：63V、100V、160V、250V、400V、600V、1000V等。有极电容的耐压相对比较低，一般标称耐压值有：4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、63V、80V、100V、220V、400V等。 ⑤电容的标注方法和容量误差。 电容的标注方法分为：直标法、色标法和数标法。对于体积比较大的电容，多采用直标法。如果是0.005，表示0.005uF=5nF。如果是5n，那就表示的是5nF。 数标法：一般用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第三位数字是10的多少次方。如：102表示10x10x10 PF=1000PF，203表示20x10x10x10 PF。 色标法，沿电容引线方向，用不同的颜色表示不同的数字，第一、二种环表示电容量，第三种颜色表示有效数字后零的个数（单位为pF）。颜色代表的数值为：黑=0、棕=1、红=2、橙=3、黄=4、绿=5、蓝=6、紫=7、灰=8、白=9。 电容容量误差用符号F、G、J、K、L、M来表示，允许误差分别对应为±1%、±2%、±5%、±10%、±15%、±20%。 ⑥电容的正负极区分和测量。 电容上面有标志的黑块为负极。在PCB上电容位置上有两个半圆，涂颜色的半圆对应的引脚为负极。也有用引脚长短来区别正负极长脚为正，短脚为负。 当我们不知道电容的正负极时，可以用万用表来测量。电容两极之间的介质并不是绝对的绝缘体，它的电阻也不是无限大，而是一个有限的数值，一般在1000兆欧以上。电容两极之间的电阻叫做绝缘电阻或漏电电阻。只有电解电容的正极接电源正（电阻挡时的黑表笔），负端接电源负（电阻挡时的红表笔）时，电解电容的漏电流才小（漏电阻大）。反之，则电解电容的漏电流增加（漏电阻减小）。这样，我们先假定某极为“+”极，万用表选用R*100或R*1K挡，然后将假定的“+”极与万用表的黑表笔相接，另一电极与万用表的红表笔相接，记下表针停止的刻度（表针靠左阻值大），对于数字万用表来说可以直接读出读数。然后将电容放电（两根引线碰一下），然后两只表笔对调，重新进行测量。两次测量中，表针最后停留的位置靠左（或阻值大）的那次，黑表笔接的就是电解电容的正极。 ⑦电容使用的一些经验及来四个误区。 一些经验：在电路中不能确定线路的极性时，建议使用无极电解电容。通过电解电容的纹波电流不能超过其充许范围。如超过了规定值，需选用耐大纹波电流的电容。电容的工作电压不能超过其额定电压。在进行电容的焊接的时候，电烙铁应与电容的塑料外壳保持一定的距离，以防止过热造成塑料套管破裂。并且焊接时间不应超过10秒，焊接温度不应超过260摄氏度。 四个误区： ●电容容量越大越好。 很多人在电容的替换中往往爱用大容量的电容。我们知道虽然电容越大，为IC提供的电流补偿的能力越强。且不说电容容量的增大带来的体积变大，增加成本的同时还影响空气流动和散热。关键在于电容上存在寄生电感，电容放电回路会在某个频点上发生谐振。在谐振点，电容的阻抗小。因此放电回路的阻抗最小，补充能量的效果也最好。但当频率超过谐振点时，放电回路的阻抗开始增加，电容提供电流能力便开始下降。电容的容值越大，谐振频率越低，电容能有效补偿电流的频率范围也越小。从保证电容提供高频电流的能力的角度来说，电容越大越好的观点是错误的，一般的电路设计中都有一个参考值的。 ●同样容量的电容，并联越多的小电容越好， 耐压值、耐温值、容值、ESR(等效电阻)等是电容的几个重要参数，对于ESR自然是越低越好。ESR与电容的容量、频率、电压、温度等都有关系。当电压固定时候，容量越大，ESR越低。在板卡设计中采用多个小电容并连多是出与PCB空间的限制，这样有的人就认为，越多的并联小电阻，ESR越低，效果越好。理论上是如此，但是要考虑到电容接脚焊点的阻抗，采用多个小电容并联，效果并不一定突出。 ●ESR越低，效果越好。

电容检测原理

一、用MSP430基于张弛震荡器的检测

图就是使用MSP430内部的比较器来实现一个张弛震荡触摸按键的的电路。在在输入端，比较器的正接到了一个电阻网络，比较器的负接到了电阻Rc与感应电容之间。比较器所接的电阻网络为比较器提供了参考电压，而这个参考电压又受到了比较器输出反馈的激励，所以其值在1/3Vcc和2/3Vcc之间反复变化。造成张弛振荡器的持续震荡，其震荡频率可由以下公式算出： f OSC = 1/[1.386 × R C × C SENSOR] 当手指接触到触摸按键以后，显然，C SENSOR的值将会被改变，于是fosc也随之变化。如果我们能够检测到这种变化的话，也就自然知道何时触摸按键被“按下”了。 检测的方法也很简单，上面我们说过，当手指接触到触摸按键以后，C SENSOR的值将会被改变，于是fosc也随之变化。频率的倒数就是周期，只要我们在一个固定的时间内去计算上升沿或下降沿的数目，那么如果在某一时刻该数目有较大的变化的话，那就说明C SENSOR的值已经被改变，即按键被“按下”了。

二、MSP430基于电阻电容充放电时间的检测 第二种方法就是基于电容充、放电时间长短的检测，下图给出了这种触摸检测方法的原理图。 在这种方法中，主要检测的是电容充电和放电的时间。首先，由一个GPIO（Load）对电容Cx进行充电；同时开启计时器进行计时；随着充电的进行，Cx的电压中不断升高，最终它将会操作某个门限电压V,当其超过门限电压V后，Acq I/O GPIO将会检测到这个事件，同时停止计时器并读出此时的数值。这样，就完成了一次充电计时过程，当手指接触到触摸按键时，Cx将会变大，显然，充电时间也会变长。通过不断比较每次充电的时间，很自然地就能得知当前是否有按键被“按下”。 同样，既然能检测充电时间，那么也能检测放电时间。这里不再赘述。 CYPRESS方式

利用电桥法测量电容

利用电桥法测量电容 The latest revision on November 22, 2020

利用电桥法测量电容 与在水箱里储水的方式完全一样,电荷也可以被储存在一个被称为电容的装置里。在实际应用中,会出于不同的原因而利用电容器产生短而强的电流脉冲。尽管实际中应用的电容器有各种存在形式,但有一点是相同的,即它们都是由2块导电板或被绝缘体隔开的2块板子构成的。如果这2块板子之间有电势差,那么它们会带上等量异号的电荷,携带的电荷量与电压成正比。这是电容器的典型特征,这个恒定不变的比值即是电容器的电容。本实验的目的是探究电桥法测量电容并验证串、并联电容器的电容计算公式。 1 实验原理 电容器主要是由2块金属板构成的,它们用被称为电介质的一种绝缘材料隔开。这样的结构安排之所以能够储存电荷,是因为如果将电压源与2块板子相连,那么正电荷就会从一块板子流向另一块,同时使那块板子带上负电荷,此过程直到电介质内的磁场足够强以致阻止电流的进一步流动时为止。这时,一定量的电荷(一端为正,另一端为负)被分别储存在2块板子上,电势差等于它们之间的电源电压。电荷与电势差的比值是一个常数,称为电容器的电容,因此,C=Q/V。公式中,C表示电容,单位是法拉;Q表示电荷,单位是库伦;V表示电势差,单位是伏特。值得注意的是:电容的单位实际上是库伦的平方/牛顿米,但它还是被称

为法拉,一方面是为了纪念迈克尔法拉第,另一方面是为了简洁方便。因为法拉这个单位太大,在现实中应用得很少,所以常常会用到微法拉(1法拉的百万分之一),也会经常用到皮法拉(亦称微微法拉,10-12F)。 当把电容器连接到交流电路中时,交替地充电和放电使电容器看起来像是通上交流电。交流电压和通过的电流之间的线性关系很像欧姆定律中电阻的特性。电压和电流之间的比值Xc被称作电容器的容抗。所以,可以用类似测电阻的方法来测容抗。然而,容抗是与电容有关的,即:Xc=1/(2×π×f×C)。公式中,Xc表示电容的容抗值,单位是欧姆;C是电容值,单位是前面提到的法拉;f是交流电的频率,单位是转/秒(或赫兹)。所以容抗不同于阻抗,它取决于频率,当频率接近于0时,容抗趋向无穷大。这表明一个事实,即在直流电路中(f=0),电容器实际上是开路的。但是对于特定频率的交流电,电容器在许多方面就像电阻器。因此可以采用类似于惠斯登电桥电路(见图1a)的方法进行电容的测量。所不同的只是用电容器替代桥臂一侧的电阻器,用交流电源(本实验采用信号发生器)替代电池,用一个合适的交流电检测器(该实验使用耳机)替代检流计(图1b)。与惠斯登桥式电路比较,若用C1和C2替代R1和R2,那么用容抗 Xc1=1/(2×π×f×C1),Xc2=1/(2×π×f×C2)分别替代惠斯登桥式电路中对应的电阻,其等式变为 (2×π×f×C2)/(2×π×f×C1)=C2/C1=R3/R4。