CN109085415A - 直流测量工装及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直流测量工装及方法，所述直流测量工装包括：计量芯片、第一采样通道、第二采样通道和主控芯片；所述第一采样通道与所述计量芯片的第一信号输入端连接，用于将采集到的预设低电压范围的低压采样信号输送给所述计量芯片；所述第二采样通道与所述计量芯片的第二信号输入端连接，用于将采集到的预设高电压范围的高压采样信号输送给所述计量芯片；所述计量芯片根据接收到的所述低压采样信号或者所述高压采样信号向所述主控芯片输出测量数据；所述主控芯片用于利用预设的校准系数对所述测量数据进行校准，得到测量结果。达到了提高直流源信号测量的准确性的技术效果。

Description

直流测量工装及方法

技术领域

本发明涉及直流测量技术领域，尤其是涉及一种直流测量工装及方法。

背景技术

目前，进行直流电的采样测量时，一般将万用表的红表笔应接在和电源正极，黑表笔接在和电源负极，然后由测量人员目测测量参数，并记录测量数据。

然而，采用万用表进行直流采样，和测量人员的操作稳定性和万用表本身质量有关，在测量人员操作不稳定或者万用表本身质量较差时，可能会导致测量数据波动较大，测量不准确。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种直流测量工装及方法，以缓解现有技术中存在的在测量人员进行直流电测量时，可能会出现测量数据波动较大，测量不准确的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种直流测量工装，包括：计量芯片、第一采样通道、第二采样通道和主控芯片；

所述第一采样通道与所述计量芯片的第一信号输入端连接，用于将采集到的预设低电压范围的低压采样信号输送给所述计量芯片；

所述第二采样通道与所述计量芯片的第二信号输入端连接，用于将采集到的预设高电压范围的高压采样信号输送给所述计量芯片；

所述计量芯片根据接收到的所述低压采样信号或者所述高压采样信号向所述主控芯片输出测量数据；

所述主控芯片用于利用预设的校准系数对所述测量数据进行校准，得到测量结果。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述第一采样通道具有第一正模拟量输出端子、第一负模拟量输出端子、差分输出端子以及第一采样接口；

所述第一采样接口用于连接外部待测量直流信号源；

所述第一正模拟量输出端子与所述计量芯片的第一正模拟量输入引脚连接；

所述第一负模拟量输出端子与所述计量芯片的第一负模拟量输入引脚连接；

所述差分输出端子与所述计量芯片的差分输入引脚连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第一采样通道包括：并联电阻、第一差分电阻、第二差分电阻、第一滤波电阻、第二滤波电阻、第一滤波电容和第二滤波电容；

所述第一差分电阻、所述第二差分电阻、第二滤波电阻、第二滤波电容、第一滤波电容和第一滤波电阻串联形成第一串联回路，所述第一差分电阻与所述第二差分电阻之间的节点与所述差分输出端子连接，所述并联电阻并联在所述第一差分电阻与所述第二差分电阻两端，所述并联电阻的两端与所述第一采样接口连接，所述第一滤波电容和所述第二滤波电容之间的节点与所述差分输出端子连接，所述第一滤波电阻和所述第一滤波电容之间的节点与所述第一正模拟量输出端子连接，所述第二滤波电阻和所述第二滤波电容之间的节点与所述第一负模拟量输出端子连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述第二采样通道具有第二采样接口、第二正模拟量输出端子和第二负模拟量输出端子；

所述第二采样接口用于连接外部待测量直流信号源；

所述第二正模拟量输出端子与所述计量芯片的第二正模拟量输入引脚连接；

所述第二负模拟量输出端子与所述计量芯片的第二负模拟量输入引脚连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述第二采样通道包括：多个分压电阻、滑动变阻器、第三滤波电阻、第四滤波电阻、第三滤波电容和第四滤波电容；

所述滑动变阻器、多个分压电阻、第三滤波电阻和第四滤波电阻串联形成第二串联回路，所述滑动变阻器的两端与所述第二采样接口连接，所述第三滤波电阻与所述第三滤波电容连接，所述第四滤波电阻与所述第四滤波电容连接，所述第三滤波电阻与所述第四滤波电阻之间的节点与所述差分输出端子连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述直流测量工装还包括：UART串口通信模块，所述主控芯片与所述计量芯片通过所述UART串口通信模块连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述直流测量工装还包括：显示模块；

所述显示模块用于显示所述测量结果。

第二方面，本发明实施例还提供一种直流测量方法，应用于第一方面所述的主控芯片中，所述方法包括：

接收所述计量芯片输出的测量数据；

利用预设的校准系数对所述测量数据进行校准，得到测量结果。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述校准系数通过以下方式得到：

接收所述计量芯片在接收到0V源信号时输出的校准测量数据；

将所述校准测量数据与预设标准测量数据比较，得到所述校准系数。

第三方面，本发明实施例还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行第二方面所述的方法。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例通过将第一采样通道将采集到的预设低电压范围的低压采样信号输送给所述计量芯片，将第二采样通道采集到的预设高电压范围的高压采样信号输送给所述计量芯片，所述计量芯片可以根据接收到的所述低压采样信号或者所述高压采样信号向所述主控芯片输出测量数据，进而所述主控芯片可以利用预设的校准系数对所述测量数据进行校准，得到测量结果。

本发明实施例能够通过主控芯片利用预先存储的校准系数，对计量芯片在接收到第一采样通道或者第二采样通道的直流源信号后，输出的测量数据进行校准，提高直流源信号测量的准确性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种直流测试工装的内部结构示意图；

图2为本发明实施例提供的第一采样通道的电路图；

图3为本发明实施例提供的第二采样通道的电路图；

图4为本发明实施例提供的主控芯片及其外接电路的电路图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，采用万用表进行直流采样，和测量人员的操作稳定性和万用表本身质量有关，在测量人员操作不稳定或者万用表本身质量较差时，可能会导致测量数据波动较大，测量不准确，基于此，本发明实施例提供的一种直流测量工装及方法，可以通过主控芯片利用预先存储的校准系数，对计量芯片在接收到第一采样通道或者第二采样通道的直流源信号后，输出的测量数据进行校准，提高直流源信号测量的准确性。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种直流测量工装进行详细介绍，如图1所示，所述直流测量工装包括：计量芯片11、第一采样通道12、第二采样通道13、主控芯片14、UART串口通信模块15和显示模块16；

所述第一采样通道12与所述计量芯片11的第一信号输入端连接，用于将采集到的预设低电压范围的低压采样信号输送给所述计量芯片11；

可选地，所述第一采样通道12具有第一正模拟量输出端子、第一负模拟量输出端子、差分输出端子以及第一采样接口；所述差分输出端子接地。

所述第一采样接口用于连接外部待测量直流信号源；

所述第一正模拟量输出端子与所述计量芯片11的第一正模拟量输入引脚连接；

所述第一负模拟量输出端子与所述计量芯片11的第一负模拟量输入引脚连接；

所述差分输出端子与所述计量芯片11的差分输入引脚连接，所述差分输出端子接地。

可选地，如图2所示，所述第一采样通道12包括：并联电阻R1、第一差分电阻R2、第二差分电阻R3、第一滤波电阻R5、第二滤波电阻R4、第一滤波电容C1和第二滤波电容C2；

所述第一差分电阻R2、所述第二差分电阻R3、第二滤波电阻R4、第二滤波电容C2、第一滤波电容C1和第一滤波电阻R5串联形成第一串联回路，所述第一差分电阻R2与所述第二差分电阻R3之间的节点与所述差分输出端子连接，所述差分输出端子接地，所述并联电阻R1并联在所述第一差分电阻R2与所述第二差分电阻R3两端，所述并联电阻R1的两端与所述第一采样接口连接，所述第一滤波电容C1和所述第二滤波电容C2之间的节点与所述差分输出端子连接，所述第一滤波电阻R5和所述第一滤波电容C1之间的节点与所述第一正模拟量输出端子V1P连接，所述第二滤波电阻R4和所述第二滤波电容C2之间的节点与所述第一负模拟量输出端子V1N连接。

所述第一滤波电阻R5和第一滤波电容C1构成低通滤波器，所述第二滤波电阻R4和第二滤波电容C2也构成一个低通滤波器，本发明实施例采用差分方式，通过低通滤波器连接到计量芯片11的采样管脚，采样范围1mv～2V。

可选地，所述第二采样通道13与所述计量芯片11的第二信号输入端连接，用于将采集到的预设高电压范围的高压采样信号输送给所述计量芯片11；

所述第二采样通道13具有第二采样接口、第二正模拟量输出端子和第二负模拟量输出端子；

所述第二采样接口用于连接外部待测量直流信号源；

所述第二正模拟量输出端子与所述计量芯片11的第二正模拟量输入引脚连接；

所述第二负模拟量输出端子与所述计量芯片11的第二负模拟量输入引脚连接。

可选地，如图3所示，所述第二采样通道13包括：多个分压电阻R6、滑动变阻器R7、第三滤波电阻R8、第四滤波电阻R9、第三滤波电容C3和第四滤波电容C4；

所述滑动变阻器R7、多个分压电阻R6、第三滤波电阻R8和第四滤波电阻R9串联形成第二串联回路，所述滑动变阻器R7的两端与所述第二采样接口连接，所述第三滤波电阻R8与所述第三滤波电容C3连接，所述第四滤波电阻R9与所述第四滤波电容C4连接，所述第三滤波电阻R8与所述第四滤波电阻R9之间的节点与所述差分输出端子连接，所述差分输出端子接地。所述第三滤波电容C3和第三滤波电阻R8之间的节点与第二正模拟量输出端子连接，所述第四滤波电容C4和第四滤波电阻R9之间的节点与第二负模拟量输出端子连接。

所述第二采样通道13为大信号输入的测量，测量范围为2V～2000V，通过电阻分压进入计量芯片11的差分采样管脚。

所述计量芯片11根据接收到的所述低压采样信号或者所述高压采样信号向所述主控芯片14输出测量数据；

所述主控芯片14与所述计量芯片11通过所述UART串口通信模块连接，用于利用预设的校准系数对所述测量数据进行校准，得到测量结果。UART串口通信模块采用4800波特率。在校准工装、平时采样测量信号时进行数据传输。主控芯片14及其外围电路可以如图4所示，图4中GJL表示接地，VJL表示连接电源。

所述显示模块用于显示所述测量结果。在实际应用中，若显示模块为高分辨率点阵式液晶，可以描绘出代表测量结果的信号线；若显示模块为段式液晶则只能直接实时显示测量结果。

本发明实施例通过将第一采样通道将采集到的预设低电压范围的低压采样信号输送给所述计量芯片，将第二采样通道采集到的预设高电压范围的高压采样信号输送给所述计量芯片，所述计量芯片可以根据接收到的所述低压采样信号或者所述高压采样信号向所述主控芯片输出测量数据，进而所述主控芯片可以利用预设的校准系数对所述测量数据进行校准，得到测量结果。

本发明实施例能够通过主控芯片利用预先存储的校准系数，对计量芯片在接收到第一采样通道或者第二采样通道的直流源信号后，输出的测量数据进行校准，提高直流源信号测量的准确性。

在本发明的又一实施例中，还提供一种直流测量方法，应用于前述实施例所述的主控芯片14中，所述方法可以包括以下步骤：

接收所述计量芯片11输出的测量数据；

利用预设的校准系数对所述测量数据进行校准，得到测量结果。

在本发明实施例中，所述校准系数通过以下方式得到：

接收所述计量芯片11在接收到0V源信号时输出的校准测量数据；

将所述校准测量数据与预设标准测量数据比较，得到所述校准系数。

在实际应用中，在使用直流测量工装测量直流源信号前，可以先校准直流测量工装，首先对第一采样通道和第二采样通道输入0V源信号，将所述校准测量数据与预设标准测量数据比较，得到所述校准系数，通过校准系数可以校正直流偏置，减小小信号采样偏差。

在利用直流测量工装测量直流源信号时，可以在第一采样通道和第二采样通道分别采集直流源信号的同时，根据校准系数向第一采样通道和第二采样通道分别输入和通道相匹配的标准且精准的信号，实现对直流源信号的校准。

在实际应用中，为了适应不同需求场景中的信号源的输入，第一采样通道和第二采样通道可以分别对应母头插头、公头插头和电池座。

在进行直流源信号测量时，测试人员需选择合适的通道输入需要测量的信号量，在接入待测直流源信号后，长按按键5秒，唤醒直流测量工装开始进行测量工作，直流测量工装每秒执行一次测量，可以同时测第一采样通道和第二采样通道的信号，并保存到存储介质中。

在本发明的又一实施例中，还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行方法实施例所述的方法。

本发明实施例所提供的方法，其实现原理及产生的技术效果和前述装置实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种直流测量工装，其特征在于，包括：计量芯片、第一采样通道、第二采样通道和主控芯片；

所述第一采样通道与所述计量芯片的第一信号输入端连接，用于将采集到的预设低电压范围的低压采样信号输送给所述计量芯片；

所述第二采样通道与所述计量芯片的第二信号输入端连接，用于将采集到的预设高电压范围的高压采样信号输送给所述计量芯片；

所述计量芯片根据接收到的所述低压采样信号或者所述高压采样信号向所述主控芯片输出测量数据；

所述主控芯片用于利用预设的校准系数对所述测量数据进行校准，得到测量结果。

2.根据权利要求1所述的直流测量工装，其特征在于，所述第一采样通道具有第一正模拟量输出端子、第一负模拟量输出端子、差分输出端子以及第一采样接口；

所述第一采样接口用于连接外部待测量直流信号源；

所述第一正模拟量输出端子与所述计量芯片的第一正模拟量输入引脚连接；

所述第一负模拟量输出端子与所述计量芯片的第一负模拟量输入引脚连接；

所述差分输出端子与所述计量芯片的差分输入引脚连接。

3.根据权利要求2所述的直流测量工装，其特征在于，所述第一采样通道包括：并联电阻、第一差分电阻、第二差分电阻、第一滤波电阻、第二滤波电阻、第一滤波电容和第二滤波电容；

所述第一差分电阻、所述第二差分电阻、第二滤波电阻、第二滤波电容、第一滤波电容和第一滤波电阻串联形成第一串联回路，所述第一差分电阻与所述第二差分电阻之间的节点与所述差分输出端子连接，所述并联电阻并联在所述第一差分电阻与所述第二差分电阻两端，所述并联电阻的两端与所述第一采样接口连接，所述第一滤波电容和所述第二滤波电容之间的节点与所述差分输出端子连接，所述第一滤波电阻和所述第一滤波电容之间的节点与所述第一正模拟量输出端子连接，所述第二滤波电阻和所述第二滤波电容之间的节点与所述第一负模拟量输出端子连接。

4.根据权利要求3所述的直流测量工装，其特征在于，所述第二采样通道具有第二采样接口、第二正模拟量输出端子和第二负模拟量输出端子；

所述第二采样接口用于连接外部待测量直流信号源；

所述第二正模拟量输出端子与所述计量芯片的第二正模拟量输入引脚连接；

所述第二负模拟量输出端子与所述计量芯片的第二负模拟量输入引脚连接。

5.根据权利要求4所述的直流测量工装，其特征在于，所述第二采样通道包括：多个分压电阻、滑动变阻器、第三滤波电阻、第四滤波电阻、第三滤波电容和第四滤波电容；

所述滑动变阻器、多个分压电阻、第三滤波电阻和第四滤波电阻串联形成第二串联回路，所述滑动变阻器的两端与所述第二采样接口连接，所述第三滤波电阻与所述第三滤波电容连接，所述第四滤波电阻与所述第四滤波电容连接，所述第三滤波电阻与所述第四滤波电阻之间的节点与所述差分输出端子连接。

6.根据权利要求3所述的直流测量工装，其特征在于，所述直流测量工装还包括：UART串口通信模块，所述主控芯片与所述计量芯片通过所述UART串口通信模块连接。

7.根据权利要求6所述的直流测量工装，其特征在于，所述直流测量工装还包括：显示模块；

所述显示模块用于显示所述测量结果。

8.一种直流测量方法，其特征在于，应用于如权利要求1至7任一所述的主控芯片中，所述方法包括：

接收所述计量芯片输出的测量数据；

利用预设的校准系数对所述测量数据进行校准，得到测量结果。

9.根据权利要求8所述的直流测量方法，其特征在于，所述校准系数通过以下方式得到：

接收所述计量芯片在接收到0V源信号时输出的校准测量数据；

将所述校准测量数据与预设标准测量数据比较，得到所述校准系数。

10.一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其特征在于，所述程序代码使所述处理器执行所述权利要求8-9任一所述的方法。