鉭電容自動測試系統
鉭電容器是一種較新型的電解電容器，自從五十年代問世以來，即以其優異的性能，如體積小、單位體積電容大(是鋁電解的3倍)，漏電流少(鉭電解要比鋁電解小一級數量級)，工作溫度范圍寬和性能穩定可靠等特點，為各行各業廣泛采用，隨著電子設備需用量的不斷增長，用量趨勢遞增，國際鉭電容市場銷售每年增長14％。隨著電子設備需用量的極大增長，以及大規模集成電路的發展，鉭電容的應用范圍還將不斷擴大。 由于鉭電容的優異性能及其應用范圍的不斷擴大，市場對高效率、高質量的鉭電容進行老化試驗和測試的自動測試系統有了迫切的需求。本鉭電容自動測試系統與GB 7213-87(等效IEC384-15-84)《電子設備用固定電容器第十五部分：分規范非固體或固體電解質鉭電容器》國家標準能緊密結合，目的是為了解決鉭電容測試自動化，提高鉭電容測試的可靠性，提高測試效率，減少人為差錯，使鉭電容測試水平在符合國家標準的基礎上提供一種新的測試裝置。而且，我們組建的鉭電容自動測試系統全部采用自己研發的可程控儀器和系統軟件，包括PCIGPIB總線控制接口板、(與PC機組建成GPIB,總線控制器)、可程控漏電流測試儀、可程控多路開關、LCR測量儀、被測件箱。
當今世界上基于PC的自動化解決方案的數量，正以每年20％的速度增長。這是因為越來越多的自動化任務，包括開環和閉環控制，運動控制等已經加入到典型的PC任務(如數據處理和人機界面)的范圍內。通過將所有的功能集成于PC這個統一開放的平臺上，可以減小安裝空間和節省電纜，將復雜的通訊連接簡單化。而鉭電容自動測試系統就是利用PC的強大數據采集和數據處理功能，以及PC的大容量的存儲空間，將復雜的數據記錄傳輸至集中控制和處理單元。它還可以將非常復雜，容易出錯的控制變得簡單，準確。
國際上有很多測試總線，其中GPIB(General Purpose Interface Bus)總線(國外也有稱為IEEE488總線，或IEC625,總線)是主要的并已獲得廣泛應用的總線之一，它實現了把世界上不同制造廠商生產的各種可程控儀器用專用電纜互連而組成總線式自動測試系統。國外已大量應用GPIB總線自動測試系統，國外的可程控儀器95％配置了GPIB接口，國內有很多測試設備也有GPIB接口或可改造成為帶GPIB接口的儀器，這些資源正在有待于被激活，省錢省時地組建成基于GPIB總線的自動測試系統。
本系統能快速、準確地對40個鉭電容在不同測試頻率、不同測試電壓、不同極化電壓、不同測試溫度的條件下進行容量、損耗和漏電流自動測試，以提高鉭電容的測試效率和測試質量，避免了手工測試的誤操作或數據記錄的筆誤。因此，本系統也可以推廣應用測量鋁電解電容等其它類型的電解電容器，可支持和帶動電容器測試行業技術發展，本系統無論在生產廠家、科研部門或計量部門都可以應用，它也可以提升電容器生產和測量的技術，有顯著的社會效益。
一、鉭電容自動測試系統的硬件系統組成
鉭電容自動測試系統是一種基于GPIB總線的自動測試系統，包括GPIB總線和帶有GPIB接口的可程控儀器。它是由插有PCI GPIB總線控制接口板的PC機1(以下簡稱GPIB控制器)、可程控漏電流測試儀2、可程控多路開關3、LCR測量儀4、被測件箱5和打印機6組成，GPIB總線分別連接GPIB控制器1、可程控漏電流測試儀2、可程控多路開關3和LCR測量儀4，可程控漏電流測試儀2連接可程控多路開關3，LCR測量儀4連接可程控多路開關3，被測件箱5與可程控多路開關3連接，GPIB控制器1又連接打印機6。
由于近年來PC機發展很快，主板不再裝有ISA插槽，因此本系統GPIB控制器的特點是采用基于PCI總線的GPIB,總線控制接口板，具有聽、講、控等功能，符合IEEE488．2標準和SCPI協議，支持Windows 9X操作系統。至于PC機的配置，除主板需有空余的PCI插槽外，能滿足運行Windows 98操作系統的硬件配置即可。
可程控漏電流測試儀用于測試鋁、鉭等電解電容器的漏電流，儀器內部有可程控直流電壓源、可程控數字電流表和直流數字電壓表。
本系統可程控漏電流測試儀的特點如下：
（1) 帶GPIB接口，具有聽／講功能，GPIB接口符合IEEE488．2標準和SCPI協議，可以接收PC機命令，也可以將測量值發送給PC機；
（2) 漏電流儀的充電、測量、放電狀態可程控切換；
（3) 充、放電時間可程控選擇，有0．5、l、2、3、4、5、6、7、10、30、60~999s和手控共12檔；
（4) 數字量顯示、輸出。極化電壓、漏電流分別用四位數碼管顯示，極化電壓的顯示為0~200．0V一檔，漏電流的顯示分為99．99μA、999．9 μ A、9．999mA、99．99mA四個量程，自動跳檔。
輸出極化電壓準確度：
0~50V 2％滿量程±10字；
50V~200V 2％滿量程±10字；
數字電壓表準確度：
0~200V 1%滿量程±10字；
數字電流表各量程準確度：
1%滿量程±10字。
可程控多路開關、采用"NJ29可程控多路開關"，NJ29配備了五種不同的繼電器插卡，基本滿足不同用戶對切換電壓、切換電流、切換速度、切換通道數的需求，適用于組建以GPIB為總線的各種自動測試系統中。本系統采用二塊高靈敏度卡，總共有80個通道，繼電器觸點為單刀雙擲型，接觸電勢小于5μV，觸點壽命1×106。
LCR測量儀采用"ZL5智能LCR測量儀"，ZL5的主要特點是基本測量準確度為0．05％、測試速度最快達12次／s。為適應各種元件不同的測試條件，測試頻率(12Hz~l00kHz)和測試電壓(5mV~1．275V)都可以編程選擇，四端測量技術(開爾文原理)的采用保證了測量連接線較長時ZL5也有很高的測量準確度，ZL5帶有的GPIB接口和分選接口更是滿足了組建自動測試系統及生產自動分選的需求，并可以以串聯等效或并聯等效電路的形式同時顯示被測件的主量LCR及副量QDR的值。LCR測量儀為適應多種測試需要，提供了四種顯示方式：被測件的實際值、LCR的百分偏差、LCR的絕對偏差及料斗號。在本系統中，為了防止電解電容充放電后有殘余的高壓(大于60V的直流電壓)損壞ZL5，在測量端增加了氣體放電管，有效地保護了ZL5。
系統選用打印機的打印幅面為A3或A4尺寸，通用型的市售產品針式打印機或噴墨打印機，打印機接口可以是Centronix接口，也可以是USB接口。本系統組建時選用HPll20C噴墨打印機。GPIB控制器將各種數據進行采集處理后、可按預定的格式打印輸出。
二、系統功能
鉭電容測試的主要內容為：在多路開關的轉換下，分別對40個鉭電容的容量、損耗、漏電流進行測試，測試數據的存檔和數據處理。
本系統的自動測試過程為：GPIB控制器上的系統軟件通過GPIB總線向可程控多路開關發出命令，確定工作通道，向可程控漏電流測試儀發出命令，要它輸出規定的極化電壓，按設置的時間進行充電，并測量其漏電流值，再按設置的時間進行放電，然后向可程控多路開關發出命令，切換工作通道，向LCR測量儀發出設置測試頻率、測試電壓及測量容量、損耗等命令，最后PC機將各種數據進行采集處理、打印輸出。
三、軟件設計
目前，常用的編寫自動測試程序的軟件平臺有VB，Lab Windows／CVI和Lab View等開發軟件。VB具有易于聯接組成大的應用程序以及通用性較好等特點。本系統采用VB6．0開發，系統軟件與GB 7213-87(等效IEC384-15-84)《電子設備用固定電容器第十五部分：分規范 非固體或固體電解質鉭電容器》國家標準能緊密結合，應用軟件對可程控多路開關及可程控漏電流測試儀的控制命令符合IEEE488．2標準和SCPI協議，具有數據儲存、編輯功能，并能與Excel文件相互轉換，為測試數據的整理、分析與處理提供了方便。具有GPIB控制器功能的PC機是整個系統的核心。
系統測量開始首先進行登錄，只有知道密碼的工作人員才能進入系統進行自動測量或數據管理。登錄以后，系統初始化時將系統設置為用戶原先設置的系統內容：為漏電流儀設置極化電壓、充放電時間、漏電流限定值；為智能LCR測量儀設置測量元件、測量電壓、測量頻率；為多路開關設置所要測量的通道號；用戶輸入的元件資料和標準值；儀器的GPIB地址等。
初始化完成后，系統進入主界面，此時可以進行人機對話，根據用戶的不同需要，點擊各個菜單系統、測量模式、儀器調零、數據管理、綜合查詢、系統設置和幫助。如果用戶要對系統設置的內容做修改，可點擊"系統設置"修改系統選項。系統設置完畢后，若要進行自動測試，共有三種自動測試模式可供選擇。 點擊"測試模式"，選擇好自動測試模式后，程序進入自動測試界面，在此界面上部顯示所有系統內容，用戶如果確定后，可點擊"測試"鍵開始自動測試：
自動測試程序1是進行漏電流和容量測量，程序先將多路開關切換到設置的漏電流通道號后，漏電流儀將設置的極化電壓加到被測的鉭電容兩端，按設置的充電時間對鉭電容進行充電，充電完畢后漏電流儀2測量鉭電容的漏電流，接下來漏電流儀按設置的放電時間對鉭電容進行放電，放電完畢后，漏電流儀測試鉭電容兩端電壓，如果電壓值大于系統設置的安全電壓值時，系統將使漏電流儀對電容再次放電，當放電電壓低于安全電壓后，接下來，多路開關切換到LCR測量儀通道，LCR測量儀對該鉭電容進行容量和損耗的測量，系統對所測得的數據按設置的要求進行處理和保存，并同時顯示在測試界面上。完成這一過程以后，多路開關切換到下一通道，重復以上過程對一批(40個)電容器的漏電流、容量、損耗進行自動測量；
自動測試程序2是進行漏電流測量，其過程與程序l的前半段相同，先對鉭電容充電，然后測量其漏電流值；
自動測試程序3是進行容量和損耗測量，其過程與程序1的后半段相同，先對鉭電容放電，當放電后鉭電容兩端的電壓值
當今世界上基于PC的自動化解決方案的數量，正以每年20％的速度增長。這是因為越來越多的自動化任務，包括開環和閉環控制，運動控制等已經加入到典型的PC任務(如數據處理和人機界面)的范圍內。通過將所有的功能集成于PC這個統一開放的平臺上，可以減小安裝空間和節省電纜，將復雜的通訊連接簡單化。而鉭電容自動測試系統就是利用PC的強大數據采集和數據處理功能，以及PC的大容量的存儲空間，將復雜的數據記錄傳輸至集中控制和處理單元。它還可以將非常復雜，容易出錯的控制變得簡單，準確。
國際上有很多測試總線，其中GPIB(General Purpose Interface Bus)總線(國外也有稱為IEEE488總線，或IEC625,總線)是主要的并已獲得廣泛應用的總線之一，它實現了把世界上不同制造廠商生產的各種可程控儀器用專用電纜互連而組成總線式自動測試系統。國外已大量應用GPIB總線自動測試系統，國外的可程控儀器95％配置了GPIB接口，國內有很多測試設備也有GPIB接口或可改造成為帶GPIB接口的儀器，這些資源正在有待于被激活，省錢省時地組建成基于GPIB總線的自動測試系統。
本系統能快速、準確地對40個鉭電容在不同測試頻率、不同測試電壓、不同極化電壓、不同測試溫度的條件下進行容量、損耗和漏電流自動測試，以提高鉭電容的測試效率和測試質量，避免了手工測試的誤操作或數據記錄的筆誤。因此，本系統也可以推廣應用測量鋁電解電容等其它類型的電解電容器，可支持和帶動電容器測試行業技術發展，本系統無論在生產廠家、科研部門或計量部門都可以應用，它也可以提升電容器生產和測量的技術，有顯著的社會效益。
一、鉭電容自動測試系統的硬件系統組成
鉭電容自動測試系統是一種基于GPIB總線的自動測試系統，包括GPIB總線和帶有GPIB接口的可程控儀器。它是由插有PCI GPIB總線控制接口板的PC機1(以下簡稱GPIB控制器)、可程控漏電流測試儀2、可程控多路開關3、LCR測量儀4、被測件箱5和打印機6組成，GPIB總線分別連接GPIB控制器1、可程控漏電流測試儀2、可程控多路開關3和LCR測量儀4，可程控漏電流測試儀2連接可程控多路開關3，LCR測量儀4連接可程控多路開關3，被測件箱5與可程控多路開關3連接，GPIB控制器1又連接打印機6。
由于近年來PC機發展很快，主板不再裝有ISA插槽，因此本系統GPIB控制器的特點是采用基于PCI總線的GPIB,總線控制接口板，具有聽、講、控等功能，符合IEEE488．2標準和SCPI協議，支持Windows 9X操作系統。至于PC機的配置，除主板需有空余的PCI插槽外，能滿足運行Windows 98操作系統的硬件配置即可。
可程控漏電流測試儀用于測試鋁、鉭等電解電容器的漏電流，儀器內部有可程控直流電壓源、可程控數字電流表和直流數字電壓表。
本系統可程控漏電流測試儀的特點如下：
（1) 帶GPIB接口，具有聽／講功能，GPIB接口符合IEEE488．2標準和SCPI協議，可以接收PC機命令，也可以將測量值發送給PC機；
（2) 漏電流儀的充電、測量、放電狀態可程控切換；
（3) 充、放電時間可程控選擇，有0．5、l、2、3、4、5、6、7、10、30、60~999s和手控共12檔；
（4) 數字量顯示、輸出。極化電壓、漏電流分別用四位數碼管顯示，極化電壓的顯示為0~200．0V一檔，漏電流的顯示分為99．99μA、999．9 μ A、9．999mA、99．99mA四個量程，自動跳檔。
輸出極化電壓準確度：
0~50V 2％滿量程±10字；
50V~200V 2％滿量程±10字；
數字電壓表準確度：
0~200V 1%滿量程±10字；
數字電流表各量程準確度：
1%滿量程±10字。
可程控多路開關、采用"NJ29可程控多路開關"，NJ29配備了五種不同的繼電器插卡，基本滿足不同用戶對切換電壓、切換電流、切換速度、切換通道數的需求，適用于組建以GPIB為總線的各種自動測試系統中。本系統采用二塊高靈敏度卡，總共有80個通道，繼電器觸點為單刀雙擲型，接觸電勢小于5μV，觸點壽命1×106。
LCR測量儀采用"ZL5智能LCR測量儀"，ZL5的主要特點是基本測量準確度為0．05％、測試速度最快達12次／s。為適應各種元件不同的測試條件，測試頻率(12Hz~l00kHz)和測試電壓(5mV~1．275V)都可以編程選擇，四端測量技術(開爾文原理)的采用保證了測量連接線較長時ZL5也有很高的測量準確度，ZL5帶有的GPIB接口和分選接口更是滿足了組建自動測試系統及生產自動分選的需求，并可以以串聯等效或并聯等效電路的形式同時顯示被測件的主量LCR及副量QDR的值。LCR測量儀為適應多種測試需要，提供了四種顯示方式：被測件的實際值、LCR的百分偏差、LCR的絕對偏差及料斗號。在本系統中，為了防止電解電容充放電后有殘余的高壓(大于60V的直流電壓)損壞ZL5，在測量端增加了氣體放電管，有效地保護了ZL5。
系統選用打印機的打印幅面為A3或A4尺寸，通用型的市售產品針式打印機或噴墨打印機，打印機接口可以是Centronix接口，也可以是USB接口。本系統組建時選用HPll20C噴墨打印機。GPIB控制器將各種數據進行采集處理后、可按預定的格式打印輸出。
二、系統功能
鉭電容測試的主要內容為：在多路開關的轉換下，分別對40個鉭電容的容量、損耗、漏電流進行測試，測試數據的存檔和數據處理。
本系統的自動測試過程為：GPIB控制器上的系統軟件通過GPIB總線向可程控多路開關發出命令，確定工作通道，向可程控漏電流測試儀發出命令，要它輸出規定的極化電壓，按設置的時間進行充電，并測量其漏電流值，再按設置的時間進行放電，然后向可程控多路開關發出命令，切換工作通道，向LCR測量儀發出設置測試頻率、測試電壓及測量容量、損耗等命令，最后PC機將各種數據進行采集處理、打印輸出。
三、軟件設計
目前，常用的編寫自動測試程序的軟件平臺有VB，Lab Windows／CVI和Lab View等開發軟件。VB具有易于聯接組成大的應用程序以及通用性較好等特點。本系統采用VB6．0開發，系統軟件與GB 7213-87(等效IEC384-15-84)《電子設備用固定電容器第十五部分：分規范 非固體或固體電解質鉭電容器》國家標準能緊密結合，應用軟件對可程控多路開關及可程控漏電流測試儀的控制命令符合IEEE488．2標準和SCPI協議，具有數據儲存、編輯功能，并能與Excel文件相互轉換，為測試數據的整理、分析與處理提供了方便。具有GPIB控制器功能的PC機是整個系統的核心。
系統測量開始首先進行登錄，只有知道密碼的工作人員才能進入系統進行自動測量或數據管理。登錄以后，系統初始化時將系統設置為用戶原先設置的系統內容：為漏電流儀設置極化電壓、充放電時間、漏電流限定值；為智能LCR測量儀設置測量元件、測量電壓、測量頻率；為多路開關設置所要測量的通道號；用戶輸入的元件資料和標準值；儀器的GPIB地址等。
初始化完成后，系統進入主界面，此時可以進行人機對話，根據用戶的不同需要，點擊各個菜單系統、測量模式、儀器調零、數據管理、綜合查詢、系統設置和幫助。如果用戶要對系統設置的內容做修改，可點擊"系統設置"修改系統選項。系統設置完畢后，若要進行自動測試，共有三種自動測試模式可供選擇。 點擊"測試模式"，選擇好自動測試模式后，程序進入自動測試界面，在此界面上部顯示所有系統內容，用戶如果確定后，可點擊"測試"鍵開始自動測試：
自動測試程序1是進行漏電流和容量測量，程序先將多路開關切換到設置的漏電流通道號后，漏電流儀將設置的極化電壓加到被測的鉭電容兩端，按設置的充電時間對鉭電容進行充電，充電完畢后漏電流儀2測量鉭電容的漏電流，接下來漏電流儀按設置的放電時間對鉭電容進行放電，放電完畢后，漏電流儀測試鉭電容兩端電壓，如果電壓值大于系統設置的安全電壓值時，系統將使漏電流儀對電容再次放電，當放電電壓低于安全電壓后，接下來，多路開關切換到LCR測量儀通道，LCR測量儀對該鉭電容進行容量和損耗的測量，系統對所測得的數據按設置的要求進行處理和保存，并同時顯示在測試界面上。完成這一過程以后，多路開關切換到下一通道，重復以上過程對一批(40個)電容器的漏電流、容量、損耗進行自動測量；
自動測試程序2是進行漏電流測量，其過程與程序l的前半段相同，先對鉭電容充電，然后測量其漏電流值；
自動測試程序3是進行容量和損耗測量，其過程與程序1的后半段相同，先對鉭電容放電，當放電后鉭電容兩端的電壓值
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