[发明专利]一种测量电容值的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及编码器领域，特别是一种测量电容值的方法和设备。

背景技术

在电容性旋转编码器中，对采样电容的值进行测量，利用测量得到的电容值的可以计算编码器的角度。其中，采样电容包括：旋转极和静止极，旋转极的转动引起电容值的变化。在现有的测量电路中，采用包含采样电容的调制电路对电流进行调制，通过测量经调制的电流的值获取采样电容的值。

图1为现有的测量电容值的电路的结构示意图。图1包括：激励电路11、电流调制电路12、滤波放大电路13、电流测量电路14和电容值计算电路15。其中：该电流调制电路12包括：一个采样电容和一个电阻，该采样电容的一端与激励电路11相连，另一端与电阻相连，该电阻的一端与该采样电容相连，另一端接地。

该激励电路11，用于产生激励信号，并将该激励信号输出到该电流调制电路12的采样电容的输入端。

该电流调制电路12，用于利用该采样电容对该激励信号进行调制，并将经调制的激励信号输入到滤波放大电路13。

该滤波放大电路13，用于对该经调制的激励信号进行放大和滤波，并输出至电流测量电路14。

该电流测量电路14，用于测量经调制的激励信号的电流值，并将该电流值输出到电容值计算电路15。

该电容值计算电路15，用于根据经过调制的激励信号的电流值计算该采样电容的当前的电容值。

由上述电路结构可见，因为该采样电容是串联在该电路中的，所以该电路结构决定了采用的采样电容的值非常小，通常为皮可法拉级，进而导致该电路的电流值也非常小，通常为微安级。相应地，该电路的信噪比比较小，即相对于该电路的电流值来说，噪声信号的值比较大，噪声信号对电容值的测量影响比较大，因此采用该电路结构不能精确测量电容值。

此外，由上描述可知，采样电容包括一个旋转极和一个静止极，也就是说该采样电容的一个电极为连接发动机转子的旋转极，另外一个电极为静止极。因为该采样电容是串联在电路中的，所以要将该采样电容的旋转极与该激励电路11或滤波放大电路13相连。这种将采样电容的旋转极与其它电路相连的安装方式增加了安装难度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种测量电容值的方法和设备，用以精确地测量电容值。

本发明所提出的测量电容值的方法包括：

接收原始信号；

使用电阻(R)和采样电容(C)组成的调制模块对所述原始信号的相位进行调制，得到目标信号，其中，所述采样电容(C)的一端与所述电阻(R)相连，另一端接地；

比较所述原始信号和所述目标信号的相位，得到所述原始信号和目标信号的相位差；

根据所述相位差计算所述采样电容(C)的值。

较佳地，所述电阻(R)和采样电容(C)组成的调制模块为一阶RC网络。

较佳地，所述采样电容(C)的与所述电阻(R)相连的一端为静止极，所述接地的一端为旋转极。

较佳地，所述原始信号为正弦激励信号，所述原信号的频率等于所述目标信号的频率。

较佳地，该方法进一步包括：对所述原始信号和目标信号进行滤波和采样。

较佳地，根据所述相位差计算所述采样电容(C)的值包括：

根据所述相位差计算所述一阶RC网络的时间常数(T)，根据公式计算所述采样电容的值。

本发明提供的测量电容值的设备包括：测量电路、相位检测电路和电容值计算电路；其中，

所述测量电路，用于接收原始信号，将所述原始信号分为两路，将其中一路原始信号输出到所述相位检测电路，利用电阻(R)和采样电容(C)组成的调制模块对另一路原始信号的相位进行调制，得到目标信号，并将所述目标信号输出到所述相位检测电路；其中，所述采样电容(C)的一端与电阻(R)相连，另一端接地；

所述相位检测电路，用于比较所述原始信号和目标信号的相位，得到所述原始信号和目标信号的相位差；

所述电容值计算电路，用于从所述相位检测电路获取所述相位差，根据所述相位差计算所述采样电容(C)的值。

较佳地，所述电阻(R)和采样电容(C)组成的调制模块为一阶RC网络。

较佳地，所述采样电容(C)的与所述电阻(R)相连的一端为静止极，所述接地的一端为旋转极。

较佳地，所述原始信号为正弦激励信号，所述原信号的频率等于所述目标信号的频率。