高內(nèi)阻交直流通用電壓表的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及數(shù)字式電壓表，具體涉及一種高內(nèi)阻交直流通用電壓表。
【背景技術(shù)】
[0002]電力系統(tǒng)變電運維專業(yè)及其他一些行業(yè)，日常工作需要測量設(shè)備和電氣回路電壓，當(dāng)使用萬用表時錯誤選擇電流檔或電阻檔，會導(dǎo)致設(shè)備跳閘或損壞蓄電池等設(shè)備。而目前市場上并無專用的交直流電壓表，使用萬用表時，必須進(jìn)行檔位切換，然后進(jìn)行量程選擇。否則嚴(yán)重影響測量精度，嚴(yán)重時可能會燒毀儀表。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是:提供一種高內(nèi)阻交直流通用電壓表，無需檔位和量程選擇，使電壓測量簡單化，電壓表易用化，不會造成電壓表及設(shè)備的損壞。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:該電壓表的電路由高阻分壓電路、量程自動選擇電路、交直流自動切換電路、AC-DC轉(zhuǎn)換采樣電路、MCU控制電路、LCD液晶顯示電路和電源電路依電回路方式相連；所述的高阻分壓電路接入測量信號，輸出端與量程自動選擇電路相連；所述量程自動選擇電路與交直流自動切換電路相連，其控制端與MCU控制電路相連；所述交直流自動切換電路與AC-DC轉(zhuǎn)換采樣電路相連，其控制端與MCU控制電路相連；所述AC-DC轉(zhuǎn)換采樣電路與MCU控制電路相連；LCD液晶顯示電路與MCU控制電路相連；所述的MCU控制電路采用MCU微型處理器，是STM8S系列STM8S005K3T6芯片，AC-DC轉(zhuǎn)換采樣電路采用MCP3421芯片，量程自動選擇電路采用⑶4066芯片，IXD液晶顯示電路采用HT1621液晶驅(qū)動芯片。
[0005]本發(fā)明的優(yōu)點是:1、該電壓表進(jìn)行交流和直流電壓的測量，除表棒外僅有一個開關(guān)按鈕，無需進(jìn)行檔位和量程選擇，測量時對被測回路呈高阻狀態(tài)；2、電壓表采用高內(nèi)阻數(shù)字化測量電路，電壓表對測量回路呈高阻狀態(tài)，在測量范圍內(nèi)任何電壓數(shù)值下，電壓表的測量電流不大于10毫安；3、通過內(nèi)置多路開關(guān)自動選擇交直流調(diào)理電路和量程，并在屏幕上顯示交直流字樣；4、實現(xiàn)測量蓄電池、直流電源、所用電和保護(hù)出口電壓等測量的“一表通”，避免因測量引起的短路和保護(hù)出口誤動；5、測量時自動識別交直流電壓信號，根據(jù)所測量電壓范圍自動選擇量程，無需人工選擇交直流檔和量程范圍。
【附圖說明】
[0006]圖1是高內(nèi)阻交直流通用電壓表的原理框圖。
[0007]圖2是高阻分壓電路圖。
[0008]圖3是量程自動選擇電路圖。
[0009]圖4是交流直流自動切換電路。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。
[0011]如圖1-4所示，該電壓表的電路由高阻分壓電路、量程自動選擇電路、交直流自動切換電路、AC-DC轉(zhuǎn)換采樣電路、MCU控制電路、LCD液晶顯示電路和電源電路依電回路方式相連；所述的高阻分壓電路接入測量信號，輸出端與量程自動選擇電路相連；所述量程自動選擇電路與交直流自動切換電路相連，其控制端與MCU控制電路相連；所述交直流自動切換電路與AC-DC轉(zhuǎn)換采樣電路相連，其控制端與MCU控制電路相連；所述AC-DC轉(zhuǎn)換采樣電路與MCU控制電路相連；LCD液晶顯示電路與MCU控制電路相連；所述的MCU控制電路采用MCU微型處理器，是STM8S系列STM8S005K3T6芯片，AC-DC轉(zhuǎn)換采樣電路采用MCP3421芯片，量程自動選擇電路采用⑶4066芯片，IXD液晶顯示電路采用HT1621液晶驅(qū)動芯片。
[0012]其中，所述的高內(nèi)阻交直流通用電壓表的量程分為四檔，IV、10V、100V、1000V ;上電默認(rèn)為直流檔，量程為IV檔；輸入信號經(jīng)過高阻分壓電路后，直接送入AD芯片進(jìn)行采樣，AD采樣芯片MCP3421測量±2.048V電壓；如果多次采樣值，基本相等，則保持直流檔；如果多次采樣值出現(xiàn)有正負(fù)變化，則切換為交流檔；根據(jù)采樣計算出的電壓值，如果大于IV則自動切換為1V檔，大于1V則自動切換為100V檔，大于100V則自動切換為1000V檔；電壓降低則反之；最終再次進(jìn)行AD采樣；將計算出來的電壓值送入LCD液晶顯示電路。
[0013]其中，所述的高阻分壓電路，如圖2所示，Rl位10ΜΩ，R2為分壓電阻，通過量程換擋電路選擇；IV檔時為1MΩ，1V檔時為510kΩ，100V檔時為51 kΩ，1000V檔位5.1 kQ ；D1，D2為兩2.4V穩(wěn)壓二極管，R3為I kQ電阻；Dl，D2，R3形成過電壓保護(hù)電路；當(dāng)分壓之后電壓大于3V時，Dl, D2導(dǎo)通，電壓經(jīng)過Rl、DU D2、R3分壓，分壓輸入電壓不大于3V ;然后經(jīng)過帶調(diào)零功能的運算放大器0P07組成的電壓跟隨器；最終再經(jīng)過1/5小電阻分壓，輸出±200mV的小信號電壓輸出。
[0014]其中，所述的量程自動選擇電路，如圖3所示，功能由MCU內(nèi)部軟件完成，MCU根據(jù)每次測量值，與量程表比較，辨別當(dāng)前量程，然后控制自動換擋電路，切換到相對應(yīng)的量程中；自動量程換擋電路中，信號輸入經(jīng)過紅筆接入到電阻R1，黑筆接地；型號為CD4066四路模擬開關(guān)芯片14腳接正電源，7腳接負(fù)電源；2腳、3腳、9腳、10腳、四路模擬開關(guān)的公共端與Rl電阻相連;1腳、4腳、8腳、11腳分別接四個分壓電阻，對應(yīng)IV檔，1V檔，100V檔，1000V檔；13腳，5腳、6腳、12腳分別由MCU控制，DU D2、R3組成過電壓保護(hù)電路，Dl, D2為2.4V穩(wěn)壓管，當(dāng)信號經(jīng)電阻分壓后電壓大于2.4V ;D1，D2導(dǎo)通，運算放大器3腳輸入電壓鉗制再3V以下；運算放大器0P07的7腳、4腳分別接正負(fù)電源；2腳、與6腳短路組成一個電壓跟隨器；1腳、8腳之間接入一個電位器，用于調(diào)節(jié)零點電壓；R4、R5、R6組成后級分壓電路，分壓為±200mV電壓給交直流換擋電路處理。
[0015]其中，所述的交流自動切換電路，如圖4所示，功能由MCU內(nèi)部軟件完成，上電默認(rèn)為直流檔，MCU連續(xù)測量值有正負(fù)變化時，判斷為交流檔，MCU控制交直流自動切換電路，切換到交流檔；交直流自動切換電路型號為CD4066四路模擬開關(guān)芯片14腳接正電源，7腳接負(fù)電源；2腳、9腳接前級輸入信號；AC\DC轉(zhuǎn)換芯片AD736與運算放大器0P07組成AC\DC轉(zhuǎn)換電路，⑶4066的8腳接AC\DC轉(zhuǎn)換電路的輸入端；運算放大器0P07的7腳、4腳分別接正負(fù)電源；2腳、與6腳短路組成一個電壓跟隨器；1腳、8腳之間接入一個電位器，用于調(diào)節(jié)零點電壓6腳為AC\DC電路輸出，接⑶4066的3腳；CD4066的I腳與4腳相連，為經(jīng)過交直流轉(zhuǎn)換之后的輸入信號，與AD芯片MCP3421的I腳相連。
[0016]其中，所述的AC-DC轉(zhuǎn)換采樣電路，AD芯片MCP3421的3腳跟4腳與MCU控制1相連，工作于I2C通訊協(xié)議。
[0017]其中，所述的MCU控制電路，MCU芯片選用STM8S003K3T6，使用內(nèi)部RC振蕩器，8KFLASH內(nèi)存IK RAM，其復(fù)位電路由一個電阻和電容構(gòu)成，其功能用于檢測開關(guān)機(jī)按鍵，控制開關(guān)機(jī)電路；采集AD值并記性交直流切換，采樣AD值進(jìn)行量程檔位切換。
[0018]其中，所述的IXD液晶顯示電路，IXD屏采用6位段碼IXD，驅(qū)動采用筆段IXD專用芯片HT1621驅(qū)動，HT1621的控制腳與MCU相連，當(dāng)MCU最終采樣到電壓值時，送入IXD液晶顯示電路顯示。
[0019]本發(fā)明高內(nèi)阻交直流通用電壓表是1000V以下交直流電壓測試的“傻瓜表”和“安全表”；電壓表僅有兩根表棒和一個開關(guān)鍵，測量電壓時，無需進(jìn)行交直流檔和量程的切換及選擇，避免因檔位和量程選擇錯誤造成的電壓表損壞，以及對被測設(shè)備的影響；同時，該電壓表的高內(nèi)阻特征，使得電壓表對被測設(shè)備呈高阻狀態(tài)，整個被測回路電流不大于10mA，避免電壓表在被測設(shè)備回路產(chǎn)生的電流影響，特別是在變電站的繼電保護(hù)出口壓板回路中，即使繼電保護(hù)出口已動作的情況下，也不會因為電壓表測量的緣故而跳閘；高內(nèi)阻交直流通用電壓表在變電站等一些場合使用，將提高工作效率和工作安全性。
【主權(quán)項】
1.高內(nèi)阻交直流通用電壓表，其特征在于:該電壓表的電路由高阻分壓電路、量程自動選擇電路、交直流自動切換電路、AC-DC轉(zhuǎn)換采樣電路、MCU控制電路、LCD液晶顯示電路和電源電路組成；所述的高阻分壓電路接入測量信號，輸出端與量程自動選擇電路相連；所述量程自動選擇電路與交直流自動切換電路相連，其控制端與MCU控制電路相連；所述交直流自動切換電路與AC-DC轉(zhuǎn)換采樣電路相連，其控制端與MCU控制電路相連；所述AC-DC轉(zhuǎn)換采樣電路與MCU控制電路相連；LCD液晶顯示電路與MCU控制電路相連；所述的MCU控制電路采用STM8S系列STM8S005K3T6芯片，AC-DC轉(zhuǎn)換采樣電路采用MCP3421芯片，量程自動選擇電路采用⑶4066芯片，IXD液晶顯示電路采用HT1621液晶驅(qū)動芯片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高內(nèi)阻交直流通用電壓表，其特征在于:所述的高內(nèi)阻交直流通用電壓表的輸入信號經(jīng)過高阻分壓電路，對測量回路呈高阻狀態(tài)；高阻分壓電路的Rl位1MΩ，R2為分壓電阻，通過量程換擋電路選擇；IV檔時為10ΜΩ，1V檔時為510k Ω，100V檔時為51 kQ，1000V檔位5.1 kQ ;在測量范圍內(nèi)任何電壓數(shù)值下，電壓表的測量電流不大于10毫安。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高內(nèi)阻交直流通用電壓表，其特征在于:所述的高內(nèi)阻交直流通用電壓表的輸入信號經(jīng)過高阻分壓電路后，直接送入AD采樣芯片MCP3421測量±2.048V電壓；如果多次采樣值，基本相等，則保持直流檔；如果多次采樣值出現(xiàn)有正負(fù)變化，則切換為交流檔。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高內(nèi)阻交直流通用電壓表，其特征在于:所述的量程自動選擇電路的功能由MCU控制完成，MCU根據(jù)每次測量值，與量程表比較，辨別當(dāng)前量程，然后控制自動換擋電路，切換到相對應(yīng)的量程中；所述的高內(nèi)阻交直流通用電壓表的量程分為四檔，IV、10V、100V、1000V ;根據(jù)采樣計算出的電壓值，如果大于IV則自動切換為1V檔，大于1V則自動切換為100V檔，大于100V則自動切換為1000V檔；電壓降低則反之。
【專利摘要】本發(fā)明公開了高內(nèi)阻交直流通用電壓表，高阻分壓電路接入測量信號，輸出端與量程自動選擇電路相連；所述量程自動選擇電路與交直流自動切換電路相連，其控制端與MCU控制電路相連；所述交直流自動切換電路與AC-DC轉(zhuǎn)換采樣電路相連，其控制端與MCU控制電路相連；所述AC-DC轉(zhuǎn)換采樣電路與MCU控制電路相連；LCD液晶顯示電路與MCU控制電路相連；所述的MCU控制電路采用STM8S系列STM8S005K3T6芯片，AC-DC轉(zhuǎn)換采樣電路采用MCP3421芯片，量程自動選擇電路采用CD4066芯片，LCD液晶顯示電路采用HT1621液晶驅(qū)動芯片。本實新型高內(nèi)阻交直流通用電壓表，無需檔位和量程選擇，使電壓測量簡單化，電壓表易用化，不會造成電壓表及設(shè)備的損壞。
【IPC分類】G01R19/00
【公開號】CN105004903
【申請?zhí)枴緾N201510407651
【發(fā)明人】劉建戈
【申請人】江蘇省電力公司淮安供電公司, 國家電網(wǎng)公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年7月13日