高壓高阻箱數位化電路的製作方法
2023-06-03 20:26:36
專利名稱：高壓高阻箱數位化電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及電子測量技術領域，更具體的說是涉及一種高壓高阻箱數位化電路。
背景技術：
高壓高阻箱是計量技術領域檢定或校準絕緣電阻表、耐壓測量儀等儀器或儀表的標準器具之一，被廣泛應用於科研實驗室或者是高電壓場所。高壓高阻箱通過步進形式調節電阻大小，並通過箱內電阻的多盤串聯結構進行工作。但現有的高壓高阻箱均為實物電阻輸出也就是採用模擬電阻輸出，因此很難與計算機連接，實現應用於自動檢測或檢定。
發明內容
有鑑於此，本發明提供一種高壓高阻箱數位化電路，該高壓高阻箱數位化電路可以實現測量電阻標稱值的數位化輸出。為實現上述目的，本發明提供如下技術方案一種高壓高阻箱數位化電路，包括微處理器、取樣電路、多路選擇開關和模數轉換電路；所述多路選擇開關以及模數轉換電路均與所述微處理器相連；所述取樣電路與所述多路選擇開關相連，所述多路選擇開關與所述模數轉換電路相連；所述取樣電路將設定的電阻值轉換為相應的模擬電壓信號，並將該模擬電壓信號傳輸給所述多路選擇開關；所述多路選擇開關根據所述微處理器發送的指令，確定其各個通道的分時工作順序，並在所述微處理器的控制下將所述取樣電路傳輸的模擬電壓信號傳輸給所述模數轉換電路；所述模數轉換電路在所述微處理器的控制下，將接收到的模擬電壓信號轉換為數字電壓信號，並將所述數字電壓信號傳輸給所述微處理器；所述微處理器對所述數字電壓信號進行處理，將所述數字電壓信號轉化為二進位碼的數位訊號後輸出。優選的，該高壓高阻箱數位化電路還包括與所述微處理器相連的第一顯示模塊；所述微處理器將所述二進位碼的數位訊號轉換為十進位碼，並將所述十進位碼傳輸給所述第一顯示模塊進行顯示。優選的，該高壓高阻箱數位化電路還包括與所述微處理器相連的第一電平轉換電路，與所述第一電平轉換電路相連的數位化輸出接口；所述第一電平轉換電路接收所述微處理器傳輸的二進位碼，並在所述微處理器控制下將所述二進位碼通過所述數位化輸出接口發送給計算機控制裝置。
優選的，該高壓高阻箱數位化電路還包括與所述微處理器相連的溫溼度傳感器和第二顯示模塊；所述溫溼度傳感器在所述微處理器的控制下獲取所述高壓高阻箱的箱體內的空氣溫溼度信號，並將所述空氣溫溼度信號傳輸給所述微處理器，所述微處理器對所述空氣溫溼度信號進行處理，確定所述空氣溫溼度信號對應的溫溼度值，並通過所述第二顯示模塊顯示所述溫溼度值。優選的，該高壓高阻箱數位化電路還包括電源供電模塊，所述電源供電模塊為所述微處理器、取樣電路、多路選擇開關和模數轉換電路提供電源。優選的，該高壓高阻箱數位化電路還包括穩壓模塊，所述穩壓模塊與所述電源供電模塊相連，且該穩壓模塊的輸出端與所述取樣電路相連，為所述取樣電路提供基準電壓。優選的，所述微處理器為單片機。優選的，所述多路選擇開關為雙八通道模擬選擇開關。優選的，所述模數轉換電路為八位模數轉換晶片。優選的，所述微處理器將所述數字電壓信號轉化為二進位碼的數位訊號，並將所述二進位碼轉化為對應的十六進位碼的數位訊號進行輸出。經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本發明公開提供了一種高壓高阻箱數位化電路，該高壓高阻箱數位化電路設置有微處理器，以及與微處理相連的取樣電路、多路選擇開關和模數轉換電路，該取樣電路將設定的電阻值轉換為相應的模擬電壓信號，並通過多路選擇開關將該模擬電壓信號傳輸給模數轉換電路，由該模數轉換電路將該模擬電壓信號轉換為數字電壓信號，同時模數轉換電路將該數字電壓信號傳輸給該微處理器，由微處理對該數字電壓信號進行處理得到二進位碼的數位訊號，從而實現電阻值以數位訊號的形式輸出。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。圖1示出了本發明一種高壓高阻箱數位化電路實施例1結構示意圖；圖2示出了本發明高壓高阻箱數位化電路中模式轉換電路和多開關選擇電路的一種連接結構示意圖；圖3示出了本發明一種高電壓高阻箱數位化電路實施例2的結構示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。參見圖1，示出了本發明一種高壓高阻箱數位化電路實施例1的結構示意圖，該高壓高阻箱數位化電路包括微處理器1、取樣電路2、多路選擇開關3和模數轉換電路4。該多路選擇開關3以及模數轉換電路4均與微處理器1相連，該取樣電路2與多路選擇開關3相連，該多路選擇開關3與模數轉換電路4相連。其中，該取樣電路2在將設定的電阻值轉換為相應的模擬電壓信號，並將該模擬電壓信號傳輸給該多路選擇開關3。該高壓高阻箱數位化電路的取樣電路所對應的採樣電阻值與該高壓高阻箱的調節面板上調節的電阻值成比例關係，具體的比例關係大小可以根據實際需要進行設定。例如，當高壓高阻箱的調節面板的某個調節開關上調節為10歐姆時，對應該調節開關的取樣電路所得到的採樣電阻為IK歐，當該調節開關調節為100歐姆時，該取樣電路得到的採樣電阻值為IOK歐。一般情況下該取樣電路得到的取樣電阻與該高壓高阻箱內調節面板上調節的電壓值的比例關係是預先設定的，當高壓高阻箱面板的調節開關調節的電阻值一定時，對應的取樣電路的取樣電阻值為該調節開關的指定倍數。當取樣電路依據調節面板上設定的調節電阻值得到對應的取樣電阻值也就是設定的電阻值時，取樣電路根據該設定電阻值，轉換得到與該設定電阻值對應的模擬電壓信號，並在輸出端保持該模擬電壓信號的電壓值，直至下一次採樣開始。該多路選擇開關3根據微處理器1發送的指令，確定其各個通道的分時工作順序， 並在微處理器1的控制下將取樣電路2傳輸的模擬電壓信號傳輸給該模數轉換電路4。多路選擇開關一般會設置有多個傳輸通道，該多路選擇開關在微處理器的控制器確定各個通道的分時工作順序，進而確定將其哪一路通道中接收到的模擬電壓信號輸出給該模數轉換電路4。該模數轉換電路4在微處理器的控制下，將接收到的模擬電壓信號轉換為數字電壓信號，並將所述數字電壓信號傳輸給所述微處理器。 微處理器對模數轉換電路轉換後的數字電壓信號進行處理，將該數字電壓信號轉化為二進位碼的數位訊號後輸出。具體的，該微處理器對數字電壓信號進行加權運算等處理，將該數位訊號轉化為二進位碼的數位訊號。可以理解的是，由於二進位碼為機器語言， 為了便於對輸出的測量電阻值進行讀取，該微處理器將該數字電壓信號轉化為二進位碼之後，還需要進一步的將該二進位碼轉換為與該二進位碼對應的十六進位碼後輸出。該模擬電壓信號經過模數轉換電路(A/D轉換電路)後得到數字電壓信號，該微處理對該數字電壓信號進行進一步轉換，將該數字電壓信號轉換為對應的二進位碼，然後輸出ο當然，為了實現模擬信號以及數位訊號在各個電路或模塊之間的傳輸，該高壓高阻箱內還應設置有信號輸出電路，以便實現信號在不同電路或模塊之間的傳輸。其中，該微處理器可以為單片機晶片，如MCS51單片機。該多路選擇開關也可以稱為多路選擇器或者是多路開關，本實施例中該多路選擇開關可以為雙八通道模擬選擇開關，如⑶4097B晶片。對應的，該模數轉換電路包括八位模數轉換晶片，如該八位模數轉換晶片可以為 ADC0832 晶片。參見圖2，為本發明中模數轉換電路與多路選擇開關的一種連接關係示意圖。
在該圖中以多路選擇開關為雙八通道模擬選擇開關中⑶4097晶片、模數轉換電路為ADC0832晶片，微處理器為單片機(未畫出)為例進行描述。其中，⑶4097晶片中引腳A與單片機的引腳15 (用P15表示)相連；⑶4097晶片中引腳B與單片機的引腳16(用P16表示)相連；CD4097晶片中引腳C與單片機的引腳 17 (用P17表示)相連，如圖2中引腳A與P15相連，引腳B與P16相連，引腳C與P17相連。CD4097晶片中Y通道的公共輸出端C0MM0N_Y_0UT與A/D轉換器即ADC0832晶片中的引腳CHl相連，在引腳C0MM0N_Y_0UT與引腳CHl之間串聯有電阻R，且這兩個引腳與通過電容C串聯後接地。⑶4097晶片中X通道的公共輸出端C0MM0N_X_0UT與A/D轉換器即 ADC0832晶片中的引腳CHO相連，具體如圖所示。該⑶4097晶片為雙通道選擇開關，其中X通道和Y通道的作用相同，每次模數轉換均為X與Y對應通道同時進行，⑶4097晶片中引腳X_CH0至X_CH7分別表示八路X通道， Y.CH0至Y_CH7分別表示八路Y通道。在該圖2中分別選取了 X通道中的5路通道和Y通道中的5路通道，將X_CH6和X CH7與JPl相連，將Y_CH6與JP4相連，將Y_CH7與JP4相連，其中JP1、JP3和JP4表示為選取的通道接地。該CD4097晶片中INHIBIT引腳與JP5相連，JP5表示接地，進而表示當前該CD4097 晶片所取狀態為工作狀態。該A/D轉換器即ADC0832晶片中的引腳DI和DO均與單片機的引腳11 (用Pll表示)相連，該時鐘信號輸入端CLK與單片機的引腳10 (用PlO表示)相連，引腳CS與單片機的引腳；34(用P34表示)相連，具體如圖所示。當然，本發明的模數轉換器和多路選擇開關並不限於圖2所示，只要具有以上所描述的多路選擇開關以及模數轉換電路功能的晶片均可。為了能夠實現數位化輸出或者是與其他計算機控制設備進行通信，在該高壓高阻箱數位化電路還包括電平轉換電路。參見圖3，示出了本發明一種高壓高阻箱數位化電路實施例2的結構示意圖，本實施例與實施例1的不同之處在於，。為了實現數位化數字顯示時，該高壓高阻箱數位化電路還設置有與微處理器相連的第一顯示模塊5。其中，該第一顯示模塊可以為液晶顯示屏，也可以為其他的顯示屏。為了能夠在第一顯示模塊上以數字形式顯示出該高壓高阻箱數位化電路輸出的電阻值，在微處理器將數字電壓信號轉化為二進位碼流後，還需要進一步將該二進位碼轉化為十進位，以便數字形式顯示在該第一顯示模塊5上，直接讀取該第一顯示模塊上的顯示的數字便可以得到該高壓高阻箱測量電阻標稱值。需要說明的是，如果微處理器最終轉換的數位訊號為十六進位的數位訊號時，則該微處理器還需要進一步將該十六進位數位訊號轉換為十進位的數字信息，以便在第一顯示模塊上以十進位數字形式顯示出來。另外，為了能夠與計算機控制裝置組成自動化的檢定或檢測系統，該高壓高阻箱數位化電路還設置有第一電平轉換電路6，該第一電平轉換電路6上設置有數位化輸出接口 7。該第一電平轉換電路實現高壓高阻箱與計算機之間的電平轉換，該數位化傳輸接口 7 可以直接與計算機相連。具體的，該第一電平轉換電路也可以為MAX232晶片。微處理器在對數字電壓信號進行轉換時，可以同時轉換得到兩路二進位碼的數位訊號，微處理器對其中一路二進位數位訊號進行轉換得到十進位數位訊號，以便將該十進位數位訊號轉換給第一顯示模塊進行顯示，以實現數位化顯示；該微處理器輸出的另一路二進位數位訊號輸入到第二電平轉換電路6後，該第二電平轉換電路6並在微處理器1控制下將該路輸入的二進位碼的數位訊號碼通過數位化輸出接口 7發送給計算機控制裝置， 從而實現與計算機系統之間的交互通信，達到自動檢測的目的。在實際應用中，該高壓高阻箱數位化電路可能會應用於各種各樣的環境中，如果該高壓高阻箱數位化電路所在的高壓高阻箱被使用的環境過於潮溼，或者該高壓高阻箱數位化電路使用時間過長產熱過多，導致高壓高阻箱內的溫度和溼度較高就會影響到該高壓高阻箱的準確度。為了能夠及時獲取到該高壓高阻箱內部的溫溼度值，以便適時的對該高壓高阻箱內調節溫溼度處理，本實施例中該高壓高阻箱數位化電路內還設置有溫溼度傳感器8，該溫溼度傳感器8與該微處理器1相連。該微處理器上還連接有第二顯示模塊9。該溫溼度傳感器8在微處理器1的控制下獲取高壓高阻箱的箱體內的空氣溫溼度信號，並將空氣溫溼度信號傳輸給微處理器，該微處理器對空氣溫溼度信號進行處理，確定該空氣溫溼度信號對應的溫溼度值，並通過第二顯示模塊9顯示出該溫溼度值。當然，該溫溼度值顯示時也可以是數位化顯示，具體的可以是，該微處理器將獲取到的溫溼度信號進行轉化，該溫溼度信號轉化為二進位碼，進而將該二進位碼轉化為十六進位碼輸出到第二顯示模塊進行顯示，為了讀數方便，該微處理器還可以進一步將該十六進位碼轉化為10進位碼在該第二顯示模塊中進行顯示，當然能也可以由該第二顯示模塊將該微處理器傳輸的十六進位轉換為十進位碼。本領域的人員可以理解，該第二顯示模塊和第一顯示模塊可以為同一顯示模塊， 也可以為兩個獨立的顯示模塊，在此不加以限制。另外，在微處理器將該溫溼度值傳輸給第二顯示模塊進行顯示的同時，也可以將該溫溼度值轉換為對應的二進位碼數位訊號後傳輸給計算機進行顯示或者是處理。其中，該溫溼度傳感器可以為AM2302晶片。可以理解的是，為了本發明的高壓高阻箱數位化電路的正常工作，該高壓高阻箱數位化電路還設置有電源供電模塊，該電源供電模塊與以上兩個實施例中的各個電路或模塊相連，以實現為該微處理器1、取樣電路、多路選擇開關、數模轉換電路、第一電平轉換電路、溫溼度傳感器、第一顯示模塊以及第二顯示模塊提供電力電源供應。另外，在實際應用中，該高壓高阻箱數位化電路還設置有穩壓模塊，該穩壓模塊也可以稱為基準電壓模塊，該穩壓模塊與該供電電路模塊相連，且其輸出端與取樣電路相連， 為該取樣電路提供基準電壓。該穩壓模塊可以在4. 5 5. 5V輸出電壓之間進行調節，且輸出精度在0. OlV之內。本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求
1.一種高壓高阻箱數位化電路，其特徵在於，包括 微處理器、取樣電路、多路選擇開關和模數轉換電路； 所述多路選擇開關以及模數轉換電路均與所述微處理器相連；所述取樣電路與所述多路選擇開關相連，所述多路選擇開關與所述模數轉換電路相連；所述取樣電路將設定的電阻值轉換為相應的模擬電壓信號，並將該模擬電壓信號傳輸給所述多路選擇開關；所述多路選擇開關根據所述微處理器發送的指令，確定其各個通道的分時工作順序， 並在所述微處理器的控制下將所述取樣電路傳輸的模擬電壓信號傳輸給所述模數轉換電路；所述模數轉換電路在所述微處理器的控制下，將接收到的模擬電壓信號轉換為數字電壓信號，並將所述數字電壓信號傳輸給所述微處理器；所述微處理器對所述數字電壓信號進行處理，將所述數字電壓信號轉化為二進位碼的數位訊號後輸出。
2.根據權利要求1所述的高壓高阻箱數位化電路，其特徵在於，還包括 與所述微處理器相連的第一顯示模塊；所述微處理器將所述二進位碼的數位訊號轉換為十進位碼，並將所述十進位碼傳輸給所述第一顯示模塊進行顯示。
3.根據權利要求1所述的高壓高阻箱數位化電路，其特徵在於，還包括與所述微處理器相連的第一電平轉換電路，與所述第一電平轉換電路相連的數位化輸出接口 ；所述第一電平轉換電路接收所述微處理器傳輸的二進位碼，並在所述微處理器控制下將所述二進位碼通過所述數位化輸出接口發送給計算機控制裝置。
4.根據權利要求1所述的高壓高阻箱數位化電路，其特徵在於，還包括 與所述微處理器相連的溫溼度傳感器和第二顯示模塊；所述溫溼度傳感器在所述微處理器的控制下獲取承載所述高壓高阻箱數位化電路的高壓高阻箱的箱體內的空氣溫溼度信號，並將所述空氣溫溼度信號傳輸給所述微處理器， 所述微處理器對所述空氣溫溼度信號進行處理，確定所述空氣溫溼度信號對應的溫溼度值，並通過所述第二顯示模塊顯示所述溫溼度值。
5.根據權利要求1所述的高壓高阻箱數位化電路，其特徵在於，還包括電源供電模塊，所述電源供電模塊為所述微處理器、取樣電路、多路選擇開關和模數轉換電路提供電源。
6.根據權利要求5所述的高壓高阻箱數位化電路，其特徵在於，還包括穩壓模塊，所述穩壓模塊與所述電源供電模塊相連，且該穩壓模塊的輸出端與所述取樣電路相連，為所述取樣電路提供基準電壓。
7.根據權利要求1所述的高壓高阻箱數位化電路，其特徵在於，所述微處理器為單片機。
8.根據權利要求1所述的高壓高阻箱數位化電路，其特徵在於，所述多路選擇開關為雙八通道模擬選擇開關。
9.根據權利要求1所述的高壓高阻箱數位化電路，其特徵在於，所述模數轉換電路為八位模數轉換晶片。
10.根據權利要求1所述的高壓高阻箱數位化電路，其特徵在於，所述微處理器將所述數字電壓信號轉化為二進位碼的數位訊號，並將所述二進位碼轉化為對應的十六進位碼的數位訊號進行輸出。
全文摘要
本發明公開了一種高壓高阻箱數位化電路，包括微處理器、取樣電路、多路選擇開關和模數轉換電路；多路選擇開關以及模數轉換電路均與微處理器相連；取樣電路將設定的電阻值轉換為相應的模擬電壓信號，並將該模擬電壓信號傳輸給多路選擇開關；多路選擇開關根據微處理器發送的指令確定其各個通道的分時工作順序，並在微處理器的控制下將模擬電壓信號傳輸給模數轉換電路；模數轉換電路在微處理器的控制下，將接收到的模擬電壓信號轉換為數字電壓信號，並將數字電壓信號傳輸給微處理器，微處理器對數字電壓信號進行處理，將數字電壓信號轉化為二進位碼的數位訊號後輸出。該高壓高阻箱數位化電路能夠實現電阻標稱值的數位化輸出。
文檔編號G01R35/00GK102565742SQ20121000932
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者朱士彥, 王錫平, 詹洪炎, 錢沿潤 申請人:浙江省電力試驗研究院