请教使用单片机GPIO+ADC（时间常数法）粗略检测电容值的问题

只看该作者 · 2014-12-25 14:40

系统电池供电，电压2V5左右可变，期望使用一个GPIO给电容//电阻的组合充电，然后GPIO突然变成高阻态，使用ADC来检测电容电阻的放电时间，GPIO翻转的时候检测一下电容电压，然后不停检测ADC，待电容电压下降到63%，经过的时间T就是RC时间常数，从而计算出电容值。由于单片机工作频率和待测电容范围的原因，放电电阻只能限制在1K~10K之间，目前使用1K。
电路如下图，GPIO拉灌电流能力不足，Q1用来快速给C充电。又由于ADC的输入电阻大致为1K欧数量级，直接接在C上会影响放电的等效电阻，因此拟增加一级射极跟随器Q2电路，将ADC的影响最小化。

但是问题来了，经过两级三极管，本来不高的系统电压2V5已经降低到2V左右，三极管Q2没有正确的工作点，无法完整跟随C的放电曲线（②点和①点的曲线不同，②点才放电到0.7V的时候，①点已经由于Q2不导通变成0V了）。请问各位大侠有什么低成本的解决方法？

蓝色为1K//1uF正常放电曲线，黄色为射极跟随器后畸变曲线。

只看该作者 · 2014-12-25 15:22

现在初步计划增加一个高输入阻抗的比较器来工作，首先用ADC采集放电前电容满电压的值（与ADC输入电阻大小无关），然后ADC关闭，端口高阻态，再使用DAC输出一个63%的电压给比较器1端（高阻），放电时将电容接在比较器2端（高阻），用比较器来比较阀值。但是廉价单片机又没有DAC。苦恼……

3万 · 2014-12-25 17:25

没有DAC，使用固定基准电压好了。
你知道“放电前电容满电压的值”(测量出来的)，知道放电到基准电压的时间(测量出来的)，还知道基准电压值和放电电阻，又有单片机，就可以计算出电容量。
甚至“放电前电容满电压的值”都不必测量，直接由基准电压控制即可(例如采用基准电压的二倍)。

3万 · 2014-12-25 17:27

如果“放电前电容满电压的值”固定，那么仅需要测量放电时间，单片机的工作也变得很简单：用查表法即可得知电容量。

只看该作者 · 2014-12-25 18:08

maychang 发表于 2014-12-25 17:27
如果“放电前电容满电压的值”固定，那么仅需要测量放电时间，单片机的工作也变得很简单：用查表法即可得知 ...

您是说不管放电时ADC增加的等效R值是多少，电路有多少非线性元素，只要电路固定、可重复，最后成型后用软件标定一下即可？

充电时间很短，不一定是固定值，都是按照百分比来的，充95%，就按照95%为满电值来判断，就是说ADC前后检测两次电压

3万 · 2014-12-25 19:04

sioca 发表于 2014-12-25 18:08
您是说不管放电时ADC增加的等效R值是多少，电路有多少非线性元素，只要电路固定、可重复，最后成型后用软 ...

我是说，根本不必使用ADC，也不必标定，只需要计算。

既然我说不必使用ADC，那就根本不必测量电压。

“充电时间很短，不一定是固定值”
你就让电容充电到一个固定值好了。只要充电电源内阻足够小，电容必定充电到固定电压，即充电电源电压。

请教使用单片机GPIO+ADC（时间常数法）粗略检测电容值的问题

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