一種高精度無線直流電壓監(jiān)測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子測量領(lǐng)域，具體涉及一種高精度無線直流電壓監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]市面上大多數(shù)電壓監(jiān)測儀對直流電壓的測量精度低，無法實(shí)現(xiàn)無線傳輸功能，其靈活性明顯不夠，而核心器件A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍、轉(zhuǎn)換速度及精度，與其價格有著直接關(guān)系，但是介于傳統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器只能輸入單端信號，以及支持輸入差分信號的A/D轉(zhuǎn)換器價格較高等因素制約著電壓監(jiān)測儀的性價比。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種高精度無線直流電壓監(jiān)測裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)無線電壓采集，解決電壓采集精度低及性價比較低等問題，且多路電壓采集易擴(kuò)展。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:包括主控制器與從控制器，主控制器與從控制器通過無線收發(fā)電路進(jìn)行信號交互；
[0005]所述的主控制器與從控制器均外接時鐘電路，復(fù)位電路，以及用于顯示數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)與監(jiān)測值的顯示電路;待測的差分電壓經(jīng)信號變換電路轉(zhuǎn)換為符合電壓采集電路輸入電壓范圍的電壓信號，電壓采集電路連接主控制器。
[0006]所述主控制器與從控制器均采用STC89C52單片機(jī)。
[0007]所述顯示電路包括IXD12864圖形液晶顯示屏。
[0008]所述無線收發(fā)電路包括NRF24L01無線收發(fā)模塊。
[0009]所述信號變換電路包括兩級0P07集成運(yùn)算放大器。
[0010]所述的電壓采集電路經(jīng)過TLC2543模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接主控制器。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過主控制器與從控制器之間的通信，實(shí)現(xiàn)直流電壓的無線監(jiān)測。主控制器利用信號變換電路拓寬電壓輸入范圍，通過顯示電路直觀顯示主控制器與從控制器的工作狀態(tài)和監(jiān)測電壓。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)對-10V?+10V電壓進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，精度為0.01V;在開闊地帶，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸頻率低于66Kbps時，傳輸距離達(dá)1000米，易于擴(kuò)展為多路測量。
[0012]進(jìn)一步的，本發(fā)明主控制器與從控制器均采用STC89C52單片機(jī)，降低了成本。
【附圖說明】
[0013]圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0014]圖2本發(fā)明主控制器外圍電路示意圖；
[0015]圖3本發(fā)明從控制器外圍電路示意圖；
[0016]附圖中:1_主控制器;2-從控制器;3-無線收發(fā)電路;4-時鐘電路;5-復(fù)位電路;6-顯示電路;7-信號變換電路;8-電壓采集電路。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0018]參見圖1，主控制器1電路實(shí)現(xiàn)信號的變換與采集、處理、顯示及發(fā)送，從控制器2實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收、分析及顯示。其中，時鐘電路4和復(fù)位電路5是單片機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提；信號變換電路7實(shí)現(xiàn)將待測的寬范圍差分電壓轉(zhuǎn)換為符合電壓采集電路8的輸入電壓范圍；無線收發(fā)電路3實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)主從機(jī)之間的實(shí)時交互;顯示電路6顯示數(shù)據(jù)的發(fā)送狀態(tài)和具體監(jiān)測值;主從機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的處理、收發(fā)及顯示控制。主從機(jī)的硬件設(shè)計非常相似，便于PCB布局布線和程序移植。將本實(shí)施例的信號變換電路替換為壓力、位移、加速度等采集電路，本方案能夠?qū)崿F(xiàn)壓力、位移、加速度等的實(shí)時監(jiān)測功能。
[0019]參見圖2，本實(shí)施例的主機(jī)電路由U5、U6構(gòu)成的信號變換電路7，U3構(gòu)成電壓采集電路8，U1構(gòu)成的主機(jī)控制電路1，U2構(gòu)成的顯示電路6及U4構(gòu)成的無線收發(fā)電路3組成。其中，U5、U6為集成運(yùn)算放大器0P07，在信號變換電路中，Vi為采集電壓的輸入端，接電阻R3的一端，R3的輸出端接集成運(yùn)放U5的2腳，U5的2腳與6腳之間接R6作為反饋電阻，+5V接R4的一端，R4的另一端接U5的2腳，U5的3腳經(jīng)R5接地，作為匹配電阻。U5的6腳接R7的一端，R7的另一端接U6的2腳，U6的2腳與6腳之間接R9作為反饋電阻，U6的3腳接R8，R8的另一端接地，其中R8為匹配電阻。+12V接電容C6、C7的一端，C6、C7的另一端接地，實(shí)現(xiàn)濾波功能，提高+12V電壓的穩(wěn)定性，-12V接電容C4、C5的一端，C4、C5的另一端接地，實(shí)現(xiàn)濾波功能，提高-12V電壓的穩(wěn)定性，+12V和-12V分別接U5、U6的7腳和4腳，提供集成運(yùn)放U5、U6正常工作的電壓。U5及外圍器件構(gòu)成加法電路，實(shí)現(xiàn)-10V?10V到0V?-10V的平移，U6及外圍器構(gòu)成反比例運(yùn)算放大電路，用來實(shí)現(xiàn)電壓的比例轉(zhuǎn)換，即0V?-10V到0V?5V的轉(zhuǎn)換。
[0020]本實(shí)施例的電壓采集與控制電路由單片機(jī)U1和11通道串行A/D轉(zhuǎn)換器U3組成，其中U1型號為STC89C52，U3型號為TLC2543。仍的1腳接U6的6腳，利用通道0轉(zhuǎn)換經(jīng)U5、U6變換后的電壓，10腳和13腳接地，14腳接參考電壓+5￥，15、16、17及18腳分別接1]1的6、5、4及3腳，實(shí)現(xiàn)U1控制U3的啟動、停止、轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)的讀取及轉(zhuǎn)換通道的選擇，U3的20腳接+5V，為U3的正常工作提供電壓。U1的9腳為復(fù)位端，接按鍵S1、電容C1及電阻R1，S1和C1的另一端接+5V，R1的另一端接地，利用C1的充放電實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位，S1的通斷實(shí)現(xiàn)手動復(fù)位;U1的18、19腳為時鐘輸入端，分別接石英晶體振蕩器Y1的兩端和電容C2、C3的一端，C2、C3的另一端接地，為U1的正常工作提供穩(wěn)定的時鐘信號，其中C2、C3為啟振電容;U1的20腳接地，31和40腳接+5V。
[0021]本實(shí)施例主機(jī)的顯示電路6由U2組成，其中U2型號為圖形液晶顯示器IXD12864。其
2、4、17及19腳接+5V，1、15、20腳接地，3腳接滑動變阻器R2的輸出端，R2的另兩端分別接+5V和地，通過調(diào)節(jié)R2實(shí)現(xiàn)LCD12864對比度的調(diào)節(jié)，5腳為數(shù)據(jù)輸入/輸出端接U1的28腳，6腳為時鐘端接U1的27腳，由U1的27腳產(chǎn)生的時鐘信號同步U1的28腳輸入到U2的5腳的數(shù)據(jù)。該顯示電路6采用LCD12864的串行連接方式節(jié)省了U1的輸入/輸出口資源，簡化了硬件設(shè)計。
[0022]本實(shí)施例主機(jī)的無線收發(fā)電路3由U4組成，其中U4的型號為NRF24L01。其1腳接地，2腳接滑動變阻器R10的輸出端，R10的另兩端分別接+5V和地，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器為U4提供+3.3V的工作電壓;U4的3、4、5、6、7及8腳分別接U1的26、21、25、22、24及23腳，實(shí)現(xiàn)通過1]1控制U4，完成數(shù)據(jù)的發(fā)送。
[0023]參見圖3，本實(shí)施例的從機(jī)電路由實(shí)現(xiàn)控制功能的U1、實(shí)現(xiàn)顯示功能的U2及實(shí)現(xiàn)無線收發(fā)功能的U3組成。
[0024]本實(shí)施例從機(jī)的控制電路為單片機(jī)系統(tǒng)，其U1的型號為STC89C52，U1的9腳為復(fù)位端，接按鍵s 1、電容C1及電阻Rl，S1和C1的另一端接+5V，R1的另一端接地，利用C1的充放電實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位，S1的通斷實(shí)現(xiàn)手動復(fù)位;U1的18、19腳為時鐘輸入端，分別接石英晶體振蕩器Y1的兩端和電容C2、C3的一端，C2、C3的另一端接地，為U1的正常工作提供穩(wěn)定的時鐘信號，其中C2、C3為啟振電容;U1的20腳接地，31和40腳接+5V。
[0025]本實(shí)施例從機(jī)的顯示電路6由U2模塊組成，其U2的型號為LCD12864，其2、4、17及19腳接+5V，1、15、20腳接地，3腳接滑動變阻器R2的輸出端，R2的另兩端分別接+5V和地，通過調(diào)節(jié)R2實(shí)現(xiàn)IXD12864對比度的調(diào)節(jié)，5腳為數(shù)據(jù)輸入/輸出端接U1的28腳，6腳為時鐘端接U1的27腳，由U1的27腳產(chǎn)生的時鐘信號同步U1的28腳輸入到U2的5腳的數(shù)據(jù)。該顯示電路6采用IXD12864的串行連接方式節(jié)省了U1的輸入/輸出口資源，簡化了硬件設(shè)計。
[0026]本實(shí)施例從機(jī)的無線收發(fā)電路3由U3模塊組成，U3的型號為NRF24L01。其1腳接地，2腳接滑動變阻器R3的輸出端，R3的另兩端分別接+5V和地，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器為U3提供+3.3￥的工作電壓;1]3的3、4、5、6、7及8腳分別接1]1的26、21、25、22、24及23腳，實(shí)現(xiàn)通過1]1控制U3，完成數(shù)據(jù)的接收。從機(jī)的顯示數(shù)據(jù)由主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)決定，將主機(jī)電路中的信號變換電路替換為壓力、位移、加速度等數(shù)據(jù)采集電路，本方案能夠?qū)崿F(xiàn)壓力、位移、加速度等的無線監(jiān)測功能。
【主權(quán)項】
1.一種高精度無線直流電壓監(jiān)測裝置，其特征在于:包括主控制器(1)與從控制器(2)，主控制器(1)與從控制器(2)通過無線收發(fā)電路(3)進(jìn)行信號交互； 所述的主控制器(1)與從控制器(2)均外接時鐘電路(4)，復(fù)位電路(5)，以及用于顯示數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)與監(jiān)測值的顯示電路(6);待測的差分電壓經(jīng)信號變換電路(7)轉(zhuǎn)換為符合電壓采集電路(8)輸入電壓范圍的電壓信號，電壓采集電路(8)連接主控制器(1)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度無線直流電壓監(jiān)測裝置，其特征在于:所述主控制器(1)與從控制器(2)均采用STC89C52單片機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度無線直流電壓監(jiān)測裝置，其特征在于:所述顯示電路(6)包括IXD12864圖形液晶顯示屏。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度無線直流電壓監(jiān)測裝置，其特征在于:所述無線收發(fā)電路(3)包括NRF24L01無線收發(fā)模塊。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度無線直流電壓監(jiān)測裝置，其特征在于:所述信號變換電路(7)包括兩級0P07集成運(yùn)算放大器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度無線直流電壓監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的電壓采集電路(8)由TLC2543模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接主控制器(1)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高精度無線直流電壓監(jiān)測裝置，包括主控制器與從控制器，主控制器與從控制器通過無線收發(fā)電路進(jìn)行信號交互；所述的主控制器與從控制器均外接時鐘電路，復(fù)位電路，以及用于顯示數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)與監(jiān)測值的顯示電路；待測的差分電壓經(jīng)信號變換電路轉(zhuǎn)換為符合電壓采集電路輸入電壓范圍的電壓信號，電壓采集電路連接主控制器。本發(fā)明通過主控制器與從控制器之間的通信，實(shí)現(xiàn)直流電壓的無線監(jiān)測。主控制器利用信號變換電路拓寬電壓輸入范圍，通過顯示電路直觀顯示主控制器與從控制器的工作狀態(tài)和監(jiān)測電壓。
【IPC分類】G01R19/25, G08C17/02
【公開號】CN105467199
【申請?zhí)枴緾N201510919181
【發(fā)明人】趙鵬, 桂彩云
【申請人】榆林學(xué)院
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月10日