一種量程自適應型數字電壓表及其測量方法

2023-06-12 00:06:41

專利名稱：一種量程自適應型數字電壓表及其測量方法
一種量程自適應型數字電壓表及其測量方法技術領域
本發明屬於電氣測試儀器儀表的技術領域，涉及電壓測量儀器技術，更具體地說， 本發明涉及一種量程自適應型數字電壓表。另外，本發明還涉及該電壓表的測量方法。
背景技術：
目前，公知的數字電壓表已經有多種款式和類型，且顯示清晰直觀、測量範圍寬。 但是，多數數字電壓表沒有量程自動切換功能，在測量不同等級的電壓時必須手動切換量 程，否則無法測量電壓信號或大大降低測量精度；少數數字電壓表雖然能夠自動切換量程， 但多採用模擬開關或繼電器進行切換，此種方法具有體積大、切換速度相對較慢的缺點。發明內容
本發明提供一種量程自適應型數字電壓表，其目的是實現量程的自動切換。
為了實現上述目的，本發明採取的技術方案為
本發明所提供的量程自適應型數字電壓表，所述的電壓表設有被測電壓信號的信 號輸入電路，還設有LCD顯示電路，所述的電壓表還包括分壓電路、多路開關量程切換電 路、信號調理電路、A/D轉換判斷電路、主控電路；並按照以下順序連接信號輸入電路、分 壓電路、多路開關量程切換電路、信號調理電路、A/D轉換判斷電路、主控電路和LCD顯示電 路；所述的主控電路還與多路開關量程切換電路連接。
所述多路開關量程切換電路採用74HC4051集成晶片。
所述的信號調理電路採用LM358集成晶片。
所述的A/D轉換判斷電路為TLC7135集成晶片。
所述的主控電路採用C8051F340集成晶片。
為了實現與上述技術方案相同的發明目的，本發明還提供了所述量程自適應型數 字電壓表的測量方法，該測量方法的過程為
所述被測電壓信號送入分壓電路，分壓電路將電壓信號分成三個電壓等級，分級 後將電壓信號送入多路開關量程切換電路；
自適應切換量程後，輸出的電壓信號經過信號調理電路進行二階濾波和信號放大 處理，調理到A/D轉換判斷電路可識別的電壓信號等級；
A/D轉換判斷電路對輸入的電壓信號做出判斷，輸出欠壓或過壓信號，送入主控電 路；
主控電路接收到欠壓或過壓信號後，向多路開關量程切換電路發出控制信號，多 路開關量程切換電路改變多路開關的導通通道，選擇相適應的量程；
完成量程選擇後，主控電路將採樣得到的電壓值送入IXD顯示電路。
本發明採用上述技術方案，解決了現有技術中數字電壓表量程不能自動切換的問 題，而且切換速度快、體積小、便於攜帶；電路簡單，性能穩定可靠；測量準確，電壓測量範 圍寬，可以對0-2000V的電壓進行測量；能減少誤差機率，減小數字萬用表的損壞概率，提高了其使用性能和效率。


下面對本說明書各幅附圖所表達的內容及圖中的標記作簡要說明
圖1是本發明的系統結構框圖2是圖1中的分壓電路圖3是圖1中的多路開關量程切換電路圖4是圖1中的信號調理電路圖5是圖1中的A/D轉換判斷電路圖6是圖1中的主控電路圖7是圖1中的IXD顯示電路圖。
圖1中的標記為
1、信號輸入電路，2、分壓電路,3、多路開關量程切換電路,4、信號調理電路,5、A/D 轉換判斷電路，6、主控電路，7、IXD顯示電路。
具體實施方式
下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細的 說明，以幫助本領域的技術人員對本發明的發明構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。
如圖1至圖7所表達的本發明的結構，為一種量程自適應型數字電壓表，所述的電 壓表設有被測電壓信號的信號輸入電路1，還設有LCD顯示電路7。
為了解決現有技術存在的問題並克服其缺陷，實現量程的自動切換的發明目的， 本發明採取的技術方案為
如圖1所示，本發明所提供的量程自適應型數字電壓表，包括分壓電路2、多路開 關量程切換電路3、信號調理電路4、A/D轉換判斷電路5、主控電路6 ;並按照以下順序連 接信號輸入電路1、分壓電路2、多路開關量程切換電路3、信號調理電路4、A/D轉換判斷 電路5、主控電路6和IXD顯示電路7 ;所述的主控電路6還與多路開關量程切換電路3連接。
本發明解決現有數字電壓表量程不能自動切換的問題，而且量程切換速度快、體 積小、便於攜帶。與現有技術相比，本發明的有益效果是
1、電路簡單，性能穩定可靠；
2、測量準確，電壓測量範圍寬，可以對0-2000V的電壓進行測量；
3、能減少誤差機率，減小數字萬用表的損壞概率，提高了其使用性能和效率。
測量時，分壓電路將輸入信號分成三個電壓等級，分級後的電壓信號送入多路開 關量程切換電路，自適應切換量程後，輸出的電壓信號經過信號調理電路進行二階濾波和 信號放大處理，接入A/D轉換判斷電路，A/D轉換判斷電路對輸入電壓信號做出判斷，輸出 欠壓或過壓信號送入主控電路。主控電路接收到欠壓或過壓信號後，則向多路開關量程切 換電路發出控制信號，選擇相適應的量程，量程選擇正確後主控晶片電路將採樣得到的電 壓值送入IXD顯示電路。
所述多路開關量程切換電路3採用74HC4051集成晶片。
所述的信號調理電路4採用LM358集成晶片。
所述的A/D轉換判斷電路5為TLC7135集成晶片。
所述的主控電路6採用C8051F340集成晶片。
本發明所述的分壓電路2如圖2所示，在測量時，分壓電路2的分壓電阻將輸入信 號分成三個電壓等級，分別是0-20V，20-200V, 200-2000V。分級後的電壓信號進入多路開關 量程切換電路3。
如圖3所示，本發明所述多路開關量程切換電路3採用74HC4051集成晶片，0-20V 接入多路開關晶片的13腳YO ;20-200V接入多路開關晶片的14腳Yl ;200_2000V接入多路 開關晶片的15腳Y2。
如圖4所示，本發明所述信號調理電路4採用LM358集成晶片，信號調理電路對多 路開關量程切換電路3輸出的電壓信號進行二階濾波和信號放大處理後，接入A/D轉換判 斷電路5。
如圖5所示，本發明所述A/D轉換判斷電路5採用TLC7135晶片，輸入電壓範圍 在O. 18-2V。調理後輸出的電壓信號與A/D轉換晶片的10腳相連接。調理後電壓信號若低 於O. 18V則TLC7135晶片28腳輸出欠壓信號，調理後電壓信號若高於2V則TLC7135晶片 27腳輸出過壓信號。
如圖6所示，本發明所述主控電路6採用C8051F340集成晶片。過壓和欠壓信號 的輸出埠分別與主控晶片的40腳和39腳連接。為了保護數字電壓表，開機默認的檔位 是200-2000V。當主控電路6接收到A/D轉換晶片發出的欠壓信號後，主控晶片對其與多路 開關量程切換電路晶片連接的PO. 3。
為了實現與上述技術方案相同的發明目的，本發明還提供了所述量程自適應型數 字電壓表的測量方法，該測量方法的過程為
所述被測電壓信號送入分壓電路2，分壓電路2將電壓信號分成三個電壓等級，分 級後將電壓信號送入多路開關量程切換電路3 ；
自適應切換量程後，輸出的電壓信號經過信號調理電路4進行二階濾波和信號放 大處理，調理到A/D轉換判斷電路5可識別的電壓信號等級；
A/D轉換判斷電路5對輸入的電壓信號做出判斷，輸出欠壓或過壓信號，送入主控 電路6 ;
主控電路6接收到欠壓或過壓信號後，向多路開關量程切換電路3發出控制信號， 多路開關量程切換電路3改變多路開關的導通通道，選擇相適應的量程；
完成量程選擇後，主控電路6將採樣得到的電壓值送入IXD顯示電路7。
上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現並不受上述方式 的限制，只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改 進將本發明的構思和技術方案直接應用於其它場合的，均在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種量程自適應型數字電壓表，所述的電壓表設有被測電壓信號的信號輸入電路(I )，還設有IXD顯示電路(7)，其特徵在於所述的電壓表還包括分壓電路(2)、多路開關量程切換電路(3)、信號調理電路(4)、A/D轉換判斷電路(5)、主控電路(6);並按照以下順序連接信號輸入電路(I)、分壓電路(2)、多路開關量程切換電路(3)、信號調理電路(4)、A/D轉換判斷電路(5 )、主控電路(6 )和IXD顯示電路(7 );所述的主控電路(6 )還與多路開關量程切換電路(3)連接。
2.按照權利要求1所述的量程自適應型數字電壓表，其特徵在於所述多路開關量程切換電路(3)採用74HC4051集成晶片。
3.按照權利要求1所述的量程自適應型數字電壓表，其特徵在於所述的信號調理電路(4)採用LM358集成晶片。
4.按照權利要求1所述的量程自適應型數字電壓表，其特徵在於所述的A/D轉換判斷電路(5)為TLC7135集成晶片。
5.按照權利要求1所述的量程自適應型數字電壓表，其特徵在於所述的主控電路(6)採用C8051F340集成晶片。
6.按照權利要求1至5中任一項所述的量程自適應型數字電壓表的測量方法，其特徵在於所述的測量方法的過程為所述被測電壓信號送入分壓電路(2)，分壓電路(2)將電壓信號分成三個電壓等級，分級後將電壓信號送入多路開關量程切換電路(3)；自適應切換量程後，輸出的電壓信號經過信號調理電路(4)進行二階濾波和信號放大處理，調理到A/D轉換判斷電路(5)可識別的電壓信號等級；A/D轉換判斷電路(5)對輸入的電壓信號做出判斷，輸出欠壓或過壓信號，送入主控電路(6)；主控電路(6 )接收到欠壓或過壓信號後，向多路開關量程切換電路(3 )發出控制信號，多路開關量程切換電路(3)改變多路開關的導通通道，選擇相適應的量程；完成量程選擇後，主控電路(6 )將採樣得到的電壓值送入IXD顯示電路(7 )。
全文摘要
本發明公開了一種量程自適應型數字電壓表，包括分壓電路、多路開關量程切換電路、信號調理電路、A/D轉換判斷電路、主控電路；並按照以下順序連接信號輸入電路、分壓電路、多路開關量程切換電路、信號調理電路、A/D轉換判斷電路、主控電路和LCD顯示電路；主控電路還與多路開關量程切換電路連接。本發明還公開了該電壓表的測量方法。上述技術方案解決了現有技術中數字電壓表量程不能自動切換的問題，而且切換速度快、體積小、便於攜帶；電路簡單，性能穩定可靠；測量準確，電壓測量範圍寬，可以對0-2000V的電壓進行測量；能減少誤差機率，減小數字萬用表的損壞概率，提高了其使用性能和效率。
文檔編號G01R15/09GK103033677SQ20121054399
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月15日 優先權日2012年12月15日
發明者高文根, 邵可可, 江娟娟, 汪石農, 俞曉峰, 王俊傑, 鮑學禮 申請人:安徽工程大學