CN102033157B - 一种直流微电压/微电流检测装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流微电压/微电流检测装置及其检测方法，该检测装置包括一振荡电路、一数字信号放大电路、一减法器和一数值换算电路；该振荡电路包括两个参数完全相同的第一压控振荡器和第二压控振荡器，该第一压控振荡器的输入接待检信号输出端或接地，第二压控振荡器的输入接地或接待检信号输出端，该第一压控振荡器和第二压控振荡器的输出分别与数字信号放大电路的输入相连接；该数字信号放大电路的输出与减法器的输入相连接，减法器的输出接数值换算电路的输入。该检测装置通过第一压控振荡器和第二压控振荡器分别将输入信号转化为振荡频率，并依次经放大处理、减法运算和换算处理，从而得以判断出是否有直流微电压或直流微电流输入。
Description
技术领域
本发明涉及一种直流电压/电流检测装置，特别是涉及一种可以对微伏级的直流电压或微安级的直流电流进行检测的检测装置及其检测方法。
背景技术
目前，欲测量一个未知电压或电流，数字万用表无疑是一较佳的选择，通过数字万用表既可以实现快速测量，又可以很直观地看出测量结果。然而，由于数字万用表在20安培时也只能显示到0.01安，因而其精度有限，只适于测量较大的电流或电压，而对于微安级的电流或微伏级的电压，却是无能为力。除了数字万用表，比较器也是一个不错的选择。但使用比较器时，需用一个已知的电压或电流做基准，这就容易出现偏差，从而影响精度，特别的，目前通用的比较器只有0.01伏的精度，同样存在精度有限的问题，因而用比较器同样不适于测量微安级的电流或微伏级的电压。此外，霍尔器件也可以用来测量未知电压或电流，但由于霍尔器件只能测量到毫安、毫伏级，做不到微安、微伏级，因而同样无法用来测量微电压或微电流。显然，对直流微电压、微电流的检测技术目前基本是空白。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种直流微电压/微电流检测装置及其检测方法，采用将待检信号转化为振荡频率，再经过放大、比较、换算的检测方法，从而判断出是否有直流微电压或微电流输入，进而填补了现有技术中直流微电压/微电流检测技术的空白。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种直流微电压/微电流检测装置，包括一振荡电路、一数字信号放大电路、一减法器和一数值换算电路；该振荡电路包括两个参数完全相同的第一压控振荡器和第二压控振荡器，该第一压控振荡器的输入接待检信号输出端或接地，第二压控振荡器的输入接地或接待检信号输出端，该第一压控振荡器和第二压控振荡器的输出分别与数字信号放大电路的输入相连接；该数字信号放大电路的输出与减法器的输入相连接，减法器的输出接数值换算电路的输入。
所述的数字信号放大电路包括两个参数安全相同的第一计数器和第二计数器；第一计数器的输入接所述第一压控振荡器的输出，第二计数器的输入接所述第二压控振荡器的输出；该第一计数器和第二计数器的输出分别与所述减法器的输入相连接。
所述的振荡电路、数字信号放大电路、减法器和数值换算电路集成在一控制芯片上；该控制芯片的第6引脚为所述第一压控振荡器的输入端，该控制芯片的第6引脚接所述待检信号输出端；该控制芯片的第5引脚为所述第二压控振荡器的输入端，该控制芯片的第5引脚接地；该控制芯片的第7引脚为所述数值换算电路的输出端；该控制芯片的第8引脚接外接电源。
进一步的，还包括第一电容、第二电容、第一电阻和第二电阻；第一电阻连接在所述控制芯片的第6引脚和所述待检信号输出端之间；第一电容和第二电阻并联连接在所述控制芯片的第5引脚和所述待检信号输出端之间；第二电容的一端与所述外接电源相连接，第二电容的另一端接地；所述控制芯片的第4引脚与所述控制芯片的第5引脚相连接。
所述的控制芯片的第5引脚和第6引脚可以对调使用。
一种直流微电压/微电流检测装置的检测方法，该检测装置包括振荡电路、数字信号放大电路、减法器和数值换算电路；该振荡电路包括两个参数完全相同的第一压控振荡器和第二压控振荡器，该第一压控振荡器的输入接待检信号输出端，第二压控振荡器的输入接地，该第一压控振荡器和第二压控振荡器的输出分别与数字信号放大电路的输入相连接；该数字信号放大电路的输出与减法器的输入相连接，减法器的输出与数值换算电路的输入相连接；它包括如下检测步骤：
A.第一压控振荡器和第二压控振荡器分别对输入其中的信号进行处理，输出振荡频率，并分别将该振荡频率输出给数字信号放大电路；
B.数字信号放大电路分别对第一压控振荡器和第二压控振荡器的振荡频率进行处理，输出放大的振动频率，并将该振荡频率输出给减法器；
C.减法器对输入其中的两个振荡频率做减运算，得到振荡频率差值，并将该振荡频率差值输出给数值换算电路；
D.数值换算电路对该振荡频率差值进行换算处理，输出数字信号；若该数字信号大于数值换算电路预先设定的阈值，则确认第一压控振荡器有直流微电压或直流微电流输入；若该数字信号小于或等于数值换算电路预先设定的阈值，则确认第一压控振荡器没有直流微电压或直流微电流输入。
将数字信号放大电路分成两个参数完全相同的第一计数器和第二计数器；第一计数器连接在所述第一压控振荡器和所述减法器之间；第二计数器连接在所述第二压控振荡器和所述减法器之间；所述步骤B是通过第一计数器和第二计数器分别对所述第一压控振荡器和第二压控振荡器所输出的振动频率进行高频计数。
本发明的有益效果是，由于包括振荡电路、数字信号放大电路、减法器、数值换算电路，且振荡电路包括两个参数完全相同的第一压控振荡器和第二压控振荡器，第一压控振荡器的输入接待检信号输出端或接地，第二压控振荡器的输入接地或接待检信号输出端，第一压控振荡器和第二压控振荡器的输出分别接数字信号放大电路的输入，数字信号放大电路的输出接减法器的输入，减法器的输出接数值换算电路，使得第一压控振荡器和第二压控振荡器分别能够将输入量转化为振荡频率，并依次经数字信号放大电路进行放大处理、经减法器做减法运算、经数值换算电路进行换算处理，从而得以判断出第一压控振荡器是否有直流微电压或直流微电流输入。显然，本发明以简单、有效的检测装置及检测方法，填补了现有技术中直流微电压、微电流检测技术的空白，这对自动控制精度和方式而言，是一个质的提高。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种直流微电压/微电流检测装置及其检测方法不局限于实施例。
附图说明
图1是实施例本发明的原理框图；
图2是实施例本发明的电路连接示意图。
具体实施方式
实施例，请参见图1所示，本发明的一种直流微电压/微电流检测装置，包括一振荡电路、一数字信号放大电路、一减法器5和一数值换算电路6；该振荡电路包括两个参数完全相同的第一压控振荡器1和第二压控振荡器2；数字信号放大电路包括两个参数完全相同的第一计数器3和第二计数器4；该第一压控振荡器1的输入接待检信号输出端，第二压控振荡器2的输入接地，即接0输入端；该第一压控振荡器1和第二压控振荡器2的输出分别对应与第一计数器3和第二计数器4的输入相连接；该第一计数器3和第二计数器4的输出分别与减法器5的输入相连接，减法器5的输出接数值换算电路6的输入。
上述直流微电压/微电流检测装置的检测方法，它包括如下检测步骤：
S1.第一压控振荡器1和第二压控振荡器2分别对输入其中的信号进行处理，输出振荡频率，并分别将该振荡频率输出给第一计数器3和第二计数器4；
S2.第一计数器3和第二计数器4分别对第一压控振荡器1和第二压控振荡器2的振荡频率进行高频计数，输出放大的振动频率，并将该振荡频率输出给减法器5；
S3.减法器5对输入其中的两个振荡频率做减运算，得到振荡频率差值，并将该振荡频率差值输出给数值换算电路6；
S4.数值换算电路6对该振荡频率差值进行换算处理，输出数字信号；若该数字信号大于数值换算电路6预先设定的阈值，则确认第一压控振荡器1有直流微电压或直流微电流输入；若该数字信号小于或等于数值换算电路6预先设定的阈值，则确认第一压控振荡器1没有直流微电压或直流微电流输入。
本发明的一种直流微电压/微电流检测装置及其检测方法，采用第一压控振荡器将待检信号(直流微电压或直流微电流)转变为振荡频率，并将第二压控振荡器的输入接0，输出振荡频率作为基准，与第一压控振荡器的振荡频率作差值运算，既可以将两者的误差通过减运算减去，又可以通过差值看出两者的区别；在振荡电路的输出端连接数字信号放大电路，特别是连接两个参数完全相同的计数器，一方面可以分别对两个压控振荡器的振动频率进行高频计数，并间接放大振荡频率，另一方面可以提高减法器的运算速度；在减法器的输出端接数值运算电路，则可以用来判断第一压控振荡器是否有直流微电压或微电流输入。
请参见图2所示，本发明将上述振荡电路、数字信号放大电路、减法器和数值换算电路集成在一控制芯片IC1上；该控制芯片IC1的第6引脚为所述第一压控振荡器1的输入端，该控制芯片IC1的第6引脚接所述待检信号输出端；该控制芯片IC1的第5引脚为所述第二压控振荡器2的输入端，该控制芯片IC1的第5引脚接地GND；该控制芯片IC1的第7引脚为所述数值换算电路的输出端；该控制芯片IC1的第8引脚接外接电源VDD；这里，控制芯片IC1的第5引脚和第6引脚可以对调使用；当控制芯片IC1的第5引脚和第6引脚对调使用时，集成于控制芯片IC1中的减法器的运算结果为负值，则集成于控制芯片IC1中的数值运算电路还具有一个功能：将减法器运算结果的负值变为绝对值。
进一步的，图2中还包括第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1和第二电阻R2；第一电阻R1连接在所述控制芯片IC1的第6引脚和所述待检信号输出端之间；第一电容C1和第二电阻R2并联连接在所述控制芯片IC1的第5引脚和所述待检信号输出端之间；第二电容C2的一端与所述外接电源VDD相连接，第二电容C2的另一端接地GND；所述控制芯片IC1的第4引脚与所述控制芯片的第5引脚相连接。
图2中，控制芯片IC1除了连接上述第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1和第二电阻R2外，其第7引脚还通过一第三电阻R3接一三极管BG1的基极，其第8引脚还与一继电器JK的一线圈输入端相连接；其中，三极管BG1的发射极接地GND，三极管BG1的集电极接继电器JK的另一线圈输入端；在继电器JK的两线圈输入端之间还连接有一第三电容C3。该控制芯片IC1在工作过程中，当检测到有直流微电压或直流微电流输入时，该控制芯片IC1通过其第7引脚将处理后的信号输出给三极管BG1，使三极管BG1对该信号进行放大处理，以驱动继电器JK的动静触点断开或保持断开的状态。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种直流微电压/微电流检测装置及其检测方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种直流微电压/微电流检测装置，其特征在于：包括一振荡电路、一数字信号放大电路、一减法器和一数值换算电路；该振荡电路包括参数完全相同的第一压控振荡器和第二压控振荡器，该第一压控振荡器的输入接待检信号输出端，第二压控振荡器的输入接地，该第一压控振荡器和第二压控振荡器的输出分别与数字信号放大电路的输入相连接；该数字信号放大电路的输出与减法器的输入相连接，减法器的输出接数值换算电路的输入；
所述的数字信号放大电路包括参数完全相同的第一计数器和第二计数器；第一计数器的输入接所述第一压控振荡器的输出，第二计数器的输入接所述第二压控振荡器的输出；该第一计数器和第二计数器的输出分别与所述减法器的输入相连接。
2.根据权利要求1所述的直流微电压/微电流检测装置，其特征在于：所述的振荡电路、数字信号放大电路、减法器和数值换算电路集成在一控制芯片上；该控制芯片的第6引脚为所述第一压控振荡器的输入端，该控制芯片的第6引脚接所述待检信号输出端；该控制芯片的第5引脚为所述第二压控振荡器的输入端，该控制芯片的第5引脚接地；该控制芯片的第7引脚为所述数值换算电路的输出端；该控制芯片的第8引脚接外接电源。
3.根据权利要求2所述的直流微电压/微电流检测装置，其特征在于：进一步的，还包括第一电容、第二电容、第一电阻和第二电阻；第一电阻连接在所述控制芯片的第6引脚和所述待检信号输出端之间；第一电容和第二电阻并联连接在所述控制芯片的第5引脚和所述待检信号输出端之间；第二电容的一端与所述外接电源相连接，第二电容的另一端接地；所述控制芯片的第4引脚与所述控制芯片的第5引脚相连接。
4.根据权利要求2所述的直流微电压/微电流检测装置，其特征在于：所述的控制芯片的第5引脚和第6引脚可以对调使用，即：第5引脚由接地更改为接所述待检信号输出端，第6引脚由接所述待检信号输出端更改为接地。
5.一种直流微电压/微电流检测装置的检测方法，其特征在于：该检测装置包括振荡电路、数字信号放大电路、减法器和数值换算电路；该振荡电路包括参数完全相同的第一压控振荡器和第二压控振荡器，该第一压控振荡器的输入接待检信号输出端，第二压控振荡器的输入接地，该第一压控振荡器和第二压控振荡器的输出分别与数字信号放大电路的输入相连接；该数字信号放大电路的输出与减法器的输入相连接，减法器的输出与数值换算电路的输入相连接；它包括如下检测步骤：
A.第一压控振荡器和第二压控振荡器分别对输入其中的信号进行处理，输出振荡频率，并分别将该振荡频率输出给数字信号放大电路；
B．数字信号放大电路分别对第一压控振荡器和第二压控振荡器的振荡频率进行处理，输出放大的振动频率，并将该振荡频率输出给减法器；
C．减法器对输入其中的两个振荡频率做减运算，得到振荡频率差值，并将该振荡频率差值输出给数值换算电路；
D．数值换算电路对该振荡频率差值进行换算处理，输出数字信号；若该数字信号大于数值换算电路预先设定的阈值，则确认第一压控振荡器有直流微电压或直流微电流输入；若该数字信号小于或等于数值换算电路预先设定的阈值，则确认第一压控振荡器没有直流微电压或直流微电流输入；
将数字信号放大电路分成参数完全相同的第一计数器和第二计数器；第一计数器连接在所述第一压控振荡器和所述减法器之间；第二计数器连接在所述第二压控振荡器和所述减法器之间；所述步骤B是通过第一计数器和第二计数器分别对所述第一压控振荡器和第二压控振荡器所输出的振动频率进行高频计数。
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