CN201173953Y

CN201173953Y - 便携式双显自动量程数字兆欧表

Info

Publication number: CN201173953Y
Application number: CNU200720061952XU
Authority: CN
Inventors: 路连峰
Original assignee: ZHUHAI YIWAN ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHUHAI YIWAN ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2008-12-31
Anticipated expiration: 2017-12-21

Abstract

本实用新型涉及一种便携式双显自动量程数字兆欧表。数字兆欧表电路复杂，且不显示测量电压。本实用新型包括电池、高频振荡电路、肪冲升压变压器及全波整流电路、绝缘电阻测量电路、双积分A/D、CPU、模拟开关和液晶显示屏，双积分A/D产生的积分信号作为计数脉冲信号输入CPU，CPU产生电平控制信号，该电平控制信号一路经模拟开关，反馈至绝缘电阻测量电路，改变量程参数；另一路经模拟开关输入液晶显示屏。具有下述优点：1.同时显示测量绝缘电阻及检测电压；2.量程转换电路简单、可靠；3.体积小巧、便于携带。本实用新型适合测量各种绝缘电阻的阻值，其电路设计还可以应用在数字万用表，钳形表，晶体管测试仪等功能设计上。

Description

便携式双显自动量程数字兆欧表

技术领域

本实用新型涉及一种数字兆欧表，特别涉及一种便携式双显自动量程数字兆欧表。

背景技术

数字兆欧表以其显示直观、测量准确、深受市场欢迎，随着各种电力、机械设备，通讯，电子装置系统化程度的提高，现场检测对绝缘电阻测试提出了更高的要求。

现有具有自动量程转换功能的数字兆欧表，大都采用双积分A/D驱动的LCD超量限的笔段特征，与逻辑控制电路配合来实现，电路复杂，所用元件较多。其原理简述如下；双积分A/D驱动LCD段码显示，由集成电路送出一个与BP端相反的信号，连接需要显示的这个笔段，最大读数为1999，则LCD的笔画由1888组成。超量程时，LCD仅显示1，后边三个“888”不再显示，而欠量程时，LCD显示100。用门电路组成上述的逻辑控制，从笔段的变化来作为量程转换的依据，再控制模拟开关改变测量电路的参数，设计比较复杂。

现有数字兆欧表多采用高频振荡，通过功率管或MOS管驱动高频瓷罐或脉冲变压器来实现高压升压，将升压后的交流脉冲做倍压半波整流获得直流高压，电容倍压影响了高压电路的驱动能力。为了增强变压器绝缘性能，变压器的绕制工艺比较复杂且体积也增加较多。

现有数字兆欧表仅显示测量绝缘电阻值，而不知实际测试高压的实时值，会造成绝缘性能的误判。传统的数字兆欧表由于设计电路比较复杂和受选用器件体积上限制，不方便携带。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是如何克服兆欧表结构复杂的缺陷，提供一种结构简单、可自动切换量程的数字兆欧表。

本实用新型要进一步解决的技术问题是如何克服兆欧表不能显示测量电压的缺陷，提供一种可实时显示待测阻值及测量电压的双显数字兆欧表。

为解决上述技术问题，本便携式双显自动量程数字兆欧表包括电池、高频振荡电路、脉冲升压变压器及全波整流电路、绝缘电阻测量电路，电池接高频振荡电路，高频振荡电路输出端接脉冲升压变压器及全波整流电路，脉冲升压变压器及全波整流电路的输出端接绝缘电阻测量电路的电压输入端，其特征在于：其还包括双积分A/D1、CPU、模拟开关和液晶显示屏LCD1，绝缘电阻测量电路的测量信号输出端接双积分A/D1输入端，双积分A/D1产生的积分信号作为计数脉冲信号输入CPU，计数脉冲超过设定标准的上限或下限时，CPU产生电平控制信号，该电平控制信号一路经模拟开关，反馈至绝缘电阻测量电路，改变量程参数；另一路经模拟开关输入液晶显示屏LCD1，改变小数点显示的位置，其中CPU计数自双积分A/D1采样时间结束时起，至双积分A/D1反向积分回零时止。

作为优化，其还包括输出高压检测显示电路，该输出高压检测显示电路包括电压取样单元和显示单元。

作为优化，所述电压取样单元为双积分A/D2；所述显示单元为液晶显示屏LCD2。

作为优化，所述脉冲升压变压器及全波整流电路含有两个或两个以上脉冲升压变压器，每个脉冲升压变压器配有一个全波整流电路，全波整流电路输出电压相互叠。

本实用新型便携式双显自动量程数字兆欧表具有下述优点：

1、双重显示，在测量绝缘电阻同时，实时检测输出电压情况；

2、自动量程转换电路非常简单、可靠；

3、体积非常小巧、便于携带。

本实用新型适合测量各种绝缘电阻的阻值，其电路设计还可以应用在数字万用表，钳形表，晶体管测试仪等功能设计上。

附图说明

下面结合附图对本便携式双显自动量程数字兆欧表作进一步说明：

图1是积分器正向积分和反向积分时间对应关系图；

图2是本实用新型结构框图；

图3是本实用新型自动量程转换及输出电压检测显示部分电路图；

图4是本实用新型脉冲升压变压器及全波整流电路图(含高压稳定反馈)。

具体实施方式

双积分A/D的积分信号随被测信号的测量值与积分信号时间成正比的关系，如图1所示：双积分A/D用来将被测模拟信号变成数字信号驱动LCD显示测量结果。积分器是A/D转换器的心脏，在一个测量周期内，积分器在固定的时间T1内，以Vin/(Rin.Cin)的斜率对Vin进行正向积分。当计数器计满1000个脉冲时，积分器输出电压为；

V_{0} = \frac{K}{Rint \cdot Cint} {&Integral;}_{0}^{T_{1}} V_{in} dt = \frac{K T_{1}}{Rint \cdot Cint} V_{in}

式中Rint.Cint为积分时间常数；T1为采样时间；K是缓冲放大器放大倍数。从式中可见在采样时间0～T1时间里，积分器输出斜率与输入信号大小有关。

正向积分结束后，积分器对基准电压反向积分，就是将积分电容上已经充好的基准电压按照相反的极性来代替Vin进行反向积分，斜率变为Vref/(Rint.Cint).经过时间T2积分器的输出又回到零电平。

当反向积分结束时；

V_{0} - \frac{K}{Rint \cdot Cint} {&Integral;}_{0}^{T 2} V_{ref} dt = V_{0} - \frac{K V_{ref} T_{1}}{Rint \cdot Cint} = 0

整理后得到；T2＝T1/Vref(Vin)。可见T1和Vref都是固定的，T2仅与输入电压成正比。也就是说T1是固定不变的，T2随Vin大小而改变。设Vref＝100mV输入电压100mV。则T1＝T2＝1000；满量程时T2＝2T1，最大计数N＝2000。

实施方式一：如图2所示，本便携式双显自动量程数字兆欧表包括电池、高频振荡电路、脉冲升压变压器及全波整流电路、绝缘电阻测量电路，电池接高频振荡电路，高频振荡电路输出端接脉冲升压变压器及全波整流电路，脉冲升压变压器及全波整流电路的输出端接绝缘电阻测量电路的电压输入端，其特征在于：其还包括双积分A/D1、CPU、模拟开关U7和液晶显示屏LCD1，绝缘电阻测量电路的测量信号输出端接双积分A/D1输入端，双积分A/D1产生的积分信号作为计数脉冲信号输入CPU，计数脉冲超过设定标准的上限或下限时，CPU产生电平控制信号，该电平控制信号一路经模拟开关U3，反馈至绝缘电阻测量电路，改变量程参数；另一路经模拟开关U7输入液晶显示屏LCD1，改变小数点显示的位置，其中CPU计数自双积分A/D1采样时间结束时起，至双积分A/D1反向积分回零时止。

双积分A/D1的输出积分信号与测量结果一致，从T1结束作为CPU计数的开始，而T2结束作为CPU计数的结束。此反向积分信号的前后沿计数的结果，设定计数脉冲多于1980个时，作为量程的高端；T2时间内计数脉冲少于180个时，作为量程的低端；通过I/O口送出4个(N个)电平控制信号，分别为00，01，10，11；此信号与量程转换电路连接，一路控制模拟开关U3进行反馈电路参数的改变；另一路控制另一个模拟开关U7改变LCD1小数点驱动位置，达到转换量程之目的。

本便携式双显自动量程数字兆欧表还包括输出高压检测显示电路，该输出高压检测显示电路包括双积分A/D2和液晶显示屏LCD2，该双积分A/D2从高压反馈电阻的分压中检测输出电压，并由液晶显示屏LCD2显示。

图3中U4为双积分A/D2、U5为双积分A/D1，由TL7106及其外围电路组成，U5第1，2脚(DEEN，INTEN)连接CPU二个I/O控制端口，当绝缘电阻变换电路产生正比以测量结果的积分信号输出时，CPU对积分结果进行计数。CPU另外二个I/O口输出不同的电平状态组合，分别是00，01，10，11。同时连接二个模拟开关U3、U7的A，B控制端。初始状态为00，即模拟开关A、B控制端都为低电平，模拟开关X0与X接通；Y0与Y接通。兆欧表设计在高量程状态。U5积分器输出的反向积分信号由CPU进行计数，当CPU计数结果小于180时，CPU的1，2脚电平变为01，即1脚输出高电平，2脚仍为低电平。此输出的改变，使二个模拟开关U3、U7的连接状态也跟着改为；X1与X接通；Y1与Y接通。U3连通R21、R22、R23、R24其中一个电阻，从而改变U5双积分A/D的基准端的电压值；另一路模拟开关U7的12、14、15、16分别连接LCD1小数点驱动电路，通过控制LCD1显示器上小数点的位置，达到量程转换显示的目的。如果以后双积分A/D1反向积分经CPU的计数结果继续小于180，则CPU的1脚、2脚的状态相继改变为10或11。当中如果CPU计数结果大于1980，则CPU输出控制信号从11、10、01、00状态改变。每种状态的改变，带来外围电路参数的变化和LCD1显示小数点位置的变化，从而确定测量量程的自动转换。在设计中可以根据量程的多少，来设定CPU的输出控制信号的程序，当量程只在二档之间变换，CPU控制信号只在00，01之间改变即可。

图4为双脉冲变压器全波整流升压和高压稳定反馈电路电路。本实用新型高频振荡采用34063开关电源控制芯片U1完成，改变C3可以调整振荡频率。Q3为开关管，由测试键通过CPU控制Q3开关，从而达到控制高频振荡目的。升压由脉冲变压器T1，T2及二套全波整流二极管D1～D8实现。C1，C2为高压瓷片电容，用于高频滤波。R6为限流电阻。

经过R1～R5组成高压分压电路，用来稳定输出高压，分压后电平直接输入U2A运放的反相输入端，运放输出控制Q1来调整脉冲变压器接地阻抗，用以改变功率驱动的信号幅度，使输出高压更加稳定。

功率管驱动二个脉冲升压变压器，其作用为：由于数字兆欧表测试电压一般从几百伏到几千伏，而供电电压仅有几伏。测试高压都是通过高频振荡和脉冲变压器升压获得。要求高变比，绝缘很好的一个脉冲变压器完成，工艺水平高，体积也比较大。采用二个变压器连接，比如产生2500V的高压，可以选用二个变比到1300V的变压器升压后全波整流值串联而得。为了稳定输出高压，采用高阻分压和运算放大器及MOS管构成反馈电路，MOS管串接在二个脉冲变压器抽头与接地端，经过运放控制MOS管等效阻抗，改变功率驱动幅值，达到调整高压输出的目的。

Claims

1、一种便携式双显自动量程数字兆欧表，包括电池、高频振荡电路、脉冲升压变压器及全波整流电路、绝缘电阻测量电路，电池接高频振荡电路，高频振荡电路输出端接脉冲升压变压器及全波整流电路，脉冲升压变压器及全波整流电路的输出端接绝缘电阻测量电路的电压输入端，其特征在于：其还包括双积分A/D1、CPU、模拟开关和液晶显示屏LCD1，绝缘电阻测量电路的测量信号输出端接双积分A/D1输入端，双积分A/D1产生的积分信号作为计数脉冲信号输入CPU，计数脉冲超过设定标准的上限或下限时，CPU产生电平控制信号，该电平控制信号一路经模拟开关，反馈至绝缘电阻测量电路，改变量程参数；另一路经模拟开关连接液晶显示屏LCD1，改变小数点显示的位置，其中CPU计数自双积分A/D1采样时间结束时起，至双积分A/D1反向积分回零时止。

2、根据权利要求1所述的便携式双显自动量程数字兆欧表，其特征在于：其还包括输出高压检测显示电路，该输出高压检测显示电路包括电压取样单元和显示单元。

3、根据权利要求2所述的便携式双显自动量程数字兆欧表，其特征在于：所述电压取样单元为双积分A/D2；所述显示单元为液晶显示屏LCD2。

4、根据权利要求3所述的便携式双显自动量程数字兆欧表，其特征在于：所述脉冲升压变压器及全波整流电路含有两个或两个以上脉冲升压变压器，每个脉冲升压变压器配有一个全波整流电路，上述全波整流电路相互串接，其输出电压相互叠。