專利名稱：一種直流電能檢測、顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電能檢測、顯示設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及直流電能數(shù)量 的檢測、顯示裝置。
背景內(nèi)容
目前，在直流電器設(shè)備中普遍使用電壓表作為蓄電池實時儲能數(shù)量的 顯示裝置，為了使這種顯示裝置更直觀明了，有的設(shè)計者將電壓表的面
板刻度改成了弧形線段、指針變成了 LED光柱等，但無論設(shè)計者怎樣改 變設(shè)計，這種顯示裝置能告訴使用者的只是直流電器設(shè)備或蓄電池的實 時工作電壓，它不能準確顯示直流電器設(shè)備或蓄電池電能數(shù)量的變化情 況，況且蓄電池電壓的高低與存儲的電能數(shù)量并不完全成正比，隨著輸 出電流的停止蓄電池電壓又會迅速回升，所以，使用指針式電壓表就無 法判斷直流電器設(shè)備或蓄電池中的儲能情況。如，目前大力發(fā)展的電動 車輛中廣泛使用電壓表用作電量指示，讓使用者無法判斷蓄電池電能數(shù) 量情況，不知道車輛的續(xù)行里程，經(jīng)常出現(xiàn)途中欠電壓保護裝置動作， 使用者只好采用時斷時續(xù)的騎行方式到達目的地。這種局面的出現(xiàn)不但 讓使用者十分尷尬，還不可避免地造成蓄電池過放電現(xiàn)象發(fā)生。

實用新型內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題是提出一種制造成本低廉、體積小、安裝和使用方便的直流電能檢測、顯示裝置。
本實用新型解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是本裝置由取樣電路、放大 電路、整流電路、電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路、分頻電路、顯示機構(gòu)構(gòu)成，其要 點在于取樣電路由電感元件和線性霍爾元件構(gòu)成，取樣電路的輸出端 與放大電路的輸入端連接，放大電路的輸出端分為兩路輸出， 一輸出端 與顯示機構(gòu)的輸入端連接， 一輸出端與整流電路的輸入端連接；整流電 路的輸出端與電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的 輸出端與分頻電路的輸入端連接，分頻電路的輸出端與顯示機構(gòu)的輸入 端連接，并控制顯示機構(gòu)；顯示機構(gòu)顯示直流電能的數(shù)量。
本實用新型所述的放大電路由集成電路CA3130、 CA3140或LM358與 外圍元件構(gòu)成。 '
本實用新型所述的電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路為集成電路LM331、 LM131或 LM231與外圍元件構(gòu)成。
本實用新型所述的分頻電路由集成電路CD4060與外圍元件構(gòu)成。
本實用新型所述的顯示機構(gòu)設(shè)置有顯示驅(qū)動電路，該電路由開關(guān)三 極管L一Ts和步進電機M構(gòu)成正、反向驅(qū)動電路，T\—T4由放大電路控制， T5由分頻電路輸出的脈沖信號控制。
本實用新型的有益效果是因為本裝置所使用的集成電路均為高精 度運放，工作在線性范圍之內(nèi)，特別是電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路能夠依據(jù)輸入 端電壓的變化輸出不同間隔時間的脈沖信號，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比， 本實用新型提供的裝置能夠準確的檢測并以數(shù)字形式顯示蓄電池的充放 電數(shù)量。即，蓄電池在充電時加在電感上的端電壓越高流過的電流就越大，線性霍爾元件輸出的信號電壓就越高，經(jīng)放大、整流后的電壓也高， 輸出的脈沖信號就越多，經(jīng)分頻后輸出的正向方波信號也就多，數(shù)碼顯
示器上的數(shù)字上升就越快；蓄電池在放電時加在上的反向端電壓越高流 過的電流就越大，輸出的反向信號電壓就越高，同理，經(jīng)放大、整流后 的電壓也高，輸出的脈沖信號就越多，經(jīng)分頻后輸出的方波信號也就多， 數(shù)碼顯示器上的數(shù)字下降的就越快，通過本裝置使用者只需觀看儀表盤 上數(shù)字變化情況，就可以知道蓄電池的工作狀況。例如，了解到蓄電池 的實時儲能數(shù)量就可以判斷電動車輛的續(xù)行里程、把握充電的時機，避 免過放或過充電對蓄電池造成的損害，達到延長其使用壽命的目的，大 大減少消費者的經(jīng)濟負擔，節(jié)約資源、減少廢棄蓄電池對環(huán)境的污染。 由于本裝置采用集成電路，因此，制作成本低、裝置體積小。使用本裝 置時，只要將本裝置的檢測元件聯(lián)接到被檢測的直流電器的回路中即可， 因此安裝和使用方便，便于推廣應(yīng)用。


下面結(jié)合照附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的說明。 圖1是本實用新型電能顯示裝置的優(yōu)選實施方式的電路方框圖。 圖2為圖1所示電能顯示裝置的優(yōu)選實施方式的電路原理圖。
具體實施方式

圖1是本實用新型電能顯示裝置的優(yōu)選實施方式的電路方框圖。該 裝置取樣電路1的輸出端與一次放大電路2連接， 一次放大電路2輸出 兩路信號， 一路信號送到二次放大電路4， 一路信號送到全波整流電路5， 經(jīng)全波整流電路5整流后的信號送到電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路6，轉(zhuǎn)換電路6把電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率信號送到分頻電路7，分頻電路7將頻率分級后將 信號送到驅(qū)動電路8'， 二次放大電路4放大后的電壓信號也送到驅(qū)動電路 8，驅(qū)動電路8在二次放大電路4和分頻電路7的控制下產(chǎn)生驅(qū)動信號， 驅(qū)動顯示元件9顯示本裝置所檢測電能的數(shù)量。本裝置的電源由6—12V 直流電源供給。
參照圖1和圖2 ,取樣電路l由電感L和三端線性霍爾原件Id構(gòu)成， 在本實施方式中三端線性霍爾原件ICi為UGN3501或UGN3503，三端線性 霍爾元件Id的輸出端經(jīng)電阻R,接一次放大電路2IC3輸入端的負極，一 次放大電路2輸出端經(jīng)二極管D3接二次放大電路4 IC4輸入端的負極，一 次放大電路2輸出端經(jīng)電阻R2接全波整流電路5 ICs輸入端負極，在本實 施方式中，IC3、 IC4和ICs用CA3130、 CA3140或LM358高精度運放。全波 整流電路5 ICs的輸出端經(jīng)R3接電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路6 IC6的輸入端，在本 實施方式中，ICe使用高精度電壓/頻率轉(zhuǎn)換集成塊LM331 、 LM131或 LM231， IC6輸出端經(jīng)R4接分頻電路7IC7，分頻集成電路7 IC,為CD4060。 分頻電路7 IC7經(jīng)電阻Rs接驅(qū)動電路8三極管Ts的基極。二次放大電路4 IQ經(jīng)電阻Re接驅(qū)動電路8三極管1\—T4的基極，T,和L為NPN三極管， T2和T4為PNP三極管，L和T3的基極并聯(lián)，T2和T4的基極并聯(lián)，7\的集電 極和T2的發(fā)射極接正電位，T3的發(fā)射極和T4的集電極經(jīng)R7接地，步進電 機^的電源線一端接L的發(fā)射極和T4的發(fā)射極， 一端接T3的集電極和T2 的集電極，步進電機H正、反向轉(zhuǎn)動驅(qū)動機械式數(shù)碼字輪顯示元件SM。 6—12V電源3由三端穩(wěn)壓集成塊IC2 、 D2、仏、DW、 d構(gòu)成穩(wěn)壓電路。圖 2中，A、 C接充電器，B、 C接用電設(shè)備，D、 E接蓄電池。本實用新型裝置的工作過程是參照圖2，蓄電池在充電時，A、 C 端輸入的電流通過電感L時會對線性霍爾元件Id產(chǎn)生一個磁場，Id將 此磁力轉(zhuǎn)換成線性電壓信號通過R饋送至線性放大電路IC3，經(jīng)IC3放大
后通過D3饋送至二次放大電路IC4再放大，經(jīng)二次放大的信號通過Re分別
饋送至三極管T,一T4驅(qū)動微型步進電機M作正、反向運轉(zhuǎn)，由于T\、 T3 和L、 T4飽和導通的條件不同，又構(gòu)成互鎖電路，所以，L、 T3導通T2、 丁4截止，驅(qū)動電流通過L、步進電機M和T3到達Ts集電極；與此同時， 經(jīng)IC3放大的線性信號通過R2饋送至全波整流電路IC5進行全波整流，整 流后的信號通過R3送至電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路IC6， IC6將此電壓轉(zhuǎn)換成脈沖
信號后通過R4送至分頻電路IC7進行分頻，經(jīng)IC7分頻后得到的正向方波
信號驅(qū)動Ts導通，此時，驅(qū)動電流通過L、 M、 T3和T5形成回路，微電機 驅(qū)動數(shù)碼顯示器SM作正向轉(zhuǎn)動，蓄電池中的充電數(shù)量就以數(shù)字遞增的形 式顯示在儀表盤上。
當蓄電池在放電時，由于流過電感L的電流方向正好與充電時的電 流方向相反，所以，Id將輸出一個與充電時電壓信號相反的電壓經(jīng)IC3 作線性放大，此時IC" IC5、 IC6、 IC7和Ts的工作原理與充電時相同，所 不同的是T2、 T4將處于導通狀態(tài)，驅(qū)動電流通過T2、 M、 T4和Ts形成回路， 微電機驅(qū)動數(shù)碼顯示器SM做反向轉(zhuǎn)動，蓄電池中的放電數(shù)量就以數(shù)字遞 減的形式顯示在儀表盤上。
由于本裝置輸出的是數(shù)字信號，根據(jù)不同的使用要求及場合，可以 直接將上述由微型電機驅(qū)動的機械數(shù)字顯示裝置，更換成液晶顯示器、 數(shù)碼顯示管及LED點陣等顯示裝置。通過本裝置對蓄電池充電時，可以直接從IC7的分頻輸出端或數(shù)碼顯 示裝置中提取控制信號，再與其它參數(shù)配合進行不同充電模式之間的轉(zhuǎn) 換，這樣將會使充電效果更佳。
按照附圖將集成電路、數(shù)碼顯示元件，電阻、電容、二、三級管等
電子元器件，焊接于一塊80X60mm的印制電路板上，裝入塑料盒即可構(gòu) 成本裝置。
本實用新型裝置的制造成本低廉、體積很??；所需生產(chǎn)工具很簡單； 安裝使用十分方便，非常適合工廠化生產(chǎn)。
權(quán)利要求1 一種直流電能檢測、顯示裝置，由取樣電路、放大電路、整流電路、電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路、分頻電路、顯示機構(gòu)構(gòu)成，其特征在于取樣電路由電感元件和線性霍爾元件構(gòu)成，取樣電路的輸出端與放大電路的輸入端連接，放大電路的輸出端分為兩路輸出，一輸出端與顯示機構(gòu)的輸入端連接，一輸出端與整流電路的輸入端連接；整流電路的輸出端與電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的輸出端與分頻電路的輸入端連接，分頻電路的輸出端與顯示機構(gòu)的輸入端連接，并控制顯示機構(gòu)；顯示機構(gòu)顯示直流電能的數(shù)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的電能檢測、顯示裝置，其特征在于所說的 線性霍爾元件的型號為UGN3501或UGN3503。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的電能檢測、顯示裝置，其特征在于所述的 放大電路由集成電路CA3130、 CA3140或LM358與外圍元件構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的電能檢測、顯示裝置，其特征在于所述的 電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路為集成電路LM331、 LM131或LM231與外圍元件構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的電能檢測、顯示裝置，其特征在于所述的 分頻電路由集成電路CD4060與外圍元件構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的電能檢測、顯示裝置，其特征在于所述的 顯示機構(gòu)設(shè)置有顯示驅(qū)動電路，該電路由開關(guān)三極管L一Ts和步進電機M 構(gòu)成正、反向驅(qū)動電路，T4由放大電路控制，Ts由分頻電路輸出的脈沖 信號控制。 '
專利摘要本實用新型一種直流電能檢測、顯示裝置，屬于電能檢測、顯示設(shè)備領(lǐng)域，提出一種制造成本低廉、體積小、安裝和使用方便的直流電能檢測、顯示裝置。本裝置由取樣電路、放大電路、整流電路、電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路、分頻電路、顯示機構(gòu)構(gòu)成，其要點在于取樣電路由電感元件和線性霍爾元件構(gòu)成。由于本裝置采用集成電路，因此，制作成本低、裝置體積小。使用本裝置時，只要將本裝置的檢測元件聯(lián)接到被檢測的直流電器的回路中即可，因此安裝和使用方便，便于推廣應(yīng)用。
文檔編號G01R31/36GK201281752SQ200820222088
公開日2009年7月29日 申請日期2008年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月28日
發(fā)明者寧曉睿, 寧生奎, 茹甫軍, 鄺利群 申請人:鄺利群