CN202204870U - 全自动功耗测试仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公布了全自动功耗测试仪，其硬件电路含有电源电路、单片机及其外围电路、数字电压源电路、电流检测电路、4*4键盘电路、液晶显示电路、USB_TTL转换电路、指示灯电路、声报电路，其中数字电压源电路输入端由单片机数模转换端口控制，输出端为被测电子设备提供正电源，输出端亦通过电阻分压后接电压跟随器接入单片机模数转换端口；电流检测电路输入端接采样电阻的输出端，输出端接入单片机的模数转换端口；4*4键盘电路一端接入单片机相应引脚，一端经上拉电阻接电源；单片机的串口与USB_TTL转换电路的串口相连接，USB_TTL转换电路通过USB接口和上位机通讯。
Description
(一)技术领域
本实用新型涉及测试领域，具体地说涉及到全自动功耗测试仪。
(二)背景技术
功耗是所有电子产品都有的一个指标，指的是单位时间中所消耗的能源数量。现代电子产品的功耗越来越低，不论是电网供电还是电池供电，尤其是电池供电的电子产品甚至要求小到几μA的电流消耗，目前，关于电子产品整机功耗的测试还没有专用的仪器，一般采用以下两种方法：(A)直接用电流表串到电源回路来定性的考察整机功耗，(B)在电源回路串小电阻用示波器监测小电阻两端的电压波形。以上两种方法不免出现以下缺陷：(1)由于电流表档位的限制，使得随机大电流波动超出档位不能正确显示，甚至由于电流表的内阻导致被则产品较大的电压跌落而不能正常运行，也就是说被测产品的功耗动态范围很宽，电流表串到电源回路的方法很难跟踪。(2)不管是数字表还是模拟表都不能把时间“拉长”，使监测者看到较短时间区间内的电流细节。(3)采用在电源回路串小电阻的方法，由于小电阻的阻值很难确定，选择不当便会出现(1)所出现的问题，并且操作比较麻烦。
针对上述两种方法所存在的缺陷，本实用新型提供一种测试电子产品整机电流较为简单直观的测试仪器。
(三)实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种测试电子产品整机电流的仪器。
为了实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：
全自动功耗测试仪，其硬件电路含有电源电路、单片机及其外围电路、数字电压源电路、电流检测电路、4*4键盘电路、液晶显示电路、USB_TTL转换电路、指示灯电路、声报电路，其中数字电压源电路输入端由单片机数模转换端口控制，输出端为被测电子设备提供正电源，输出端亦通过电阻分压后接电压跟随器接入单片机模数转换端口；电流检测电路输入端接采样电阻的输出端，输出端接入单片机的模数转换端口；4*4键盘电路一端接入单片机相应引脚，一端经上拉电阻接电源；单片机的串口与USB_TTL转换电路的串口相连接，USB_TTL转换电路通过USB接口和上位机通讯。
所述的单片机型号为德州仪器的MSP430F2616单片机，内置12位ADC和12位DAC。
所述的数字电压源电路由单片机内部12位数模转换(DAC)模块控制，其中由运算放大器U4及三极管Q1、三极管Q2、电阻R6组成了一个电流并联负反馈电路，此电流并联负反馈电路起到了稳定输出电流和减小输入电阻的作用。
所述的电流检测电路共有三个测量档位：1-100μA、100μA-10mA、10mA-1A，采用三路串联取样反相比例放大后接入单片机的模数转换端口。
所述的交流电源经过整流后，分别经稳压芯片LM7812、稳压芯 片LM7905稳压至+12V、-5V，向后续的数字电压源电路和电流检测电路中的运算放大器提供正、负电压，+12V电压再经稳压芯片稳压至3.3V，向单片机、液晶显示电路、4*4键盘电路提供工作电压。
本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型全自动功耗测试仪填补了专用测量电子产品功耗领域的空白。
(2)本实用新型全自动功耗测试仪采用了自动选择量程避免了非专用设备的效率低下易损坏的问题。
(3)本实用新型全自动功耗测试仪提供了一种数字可控电压源，宽电压输出电路使该设备能够适用于大多数电子设备。
(4)本实用新型全自动功耗测试仪包含了输出电压实时监测电路保证了被测电子设备供电的稳定性和精确性。
(5)本实用新型全自动功耗测试仪数字电压源巧妙的反馈组态保证了被测电子设备的电流稳定性。
(四)附图说明
附图1为本实用新型全自动功耗测试仪各模块连接示意框图
附图2为本实用新型全自动功耗测试仪电源电路
附图3为本实用新型全自动功耗测试仪数字电压源电路
附图4为本实用新型全自动功耗测试仪电流检测电路
附图5为本实用新型全自动功耗测试仪USB_TTL转换电路
附图6为本实用新型全自动功耗测试仪4*4键盘电路
附图7为本实用新型全自动功耗测试仪单片机控制电路
(五)具体实施方式
下面结合具体实施方式和附图说明对本实用新型的技术方案作进一步详细的描述。
如附图1所示，本实用新型所提供的全自动功耗测试仪，其硬件电路含有电源电路、单片机及其外围电路、数字电压源电路、电流检测电路、4*4键盘电路、液晶显示电路、USB_TTL转换电路、指示灯电路、声报电路，其中数字电压源电路输入端由单片机数模转换端口控制，输出端为被测电子设备提供正电源，输出端亦通过电阻分压后接电压跟随器接入单片机模数转换端口；电流检测电路输入端接采样电阻的输出端，输出端接入单片机的模数转换端口；4*4键盘电路一端接入单片机相应引脚，一端经上拉电阻接电源；单片机的串口与USB_TTL转换电路的串口相连接，USB_TTL转换电路通过USB接口和上位机通讯。
如图2所示：双输出变压器J1，其中J1的2脚接地，二极管D1的阳极、二极管D4的阴极接J1的3脚，二极管D2的阳极、二极管D3的阴极接J1的1脚，二极管D1的阴极与二极管D2的阴极相连接，二极管D3、二极管D4的阴极相连接，滤波电容E1、电容C1接于J1的3脚和2脚之间，滤波电容E2、电容C2接于J1的1脚和2脚之间，经过整流、滤波后分别送入稳压芯片LM7812、LM7905的输入端，稳压芯片LM7812输出+12V，稳压芯片LM7905输出-5V，向后续的数字电压源电路和电流检测电路中的运算放大器提供正负电压，+12V电压再经稳压芯片spx1117稳压至3.3V，向单片机、 液晶显示电路、4*4键盘电路提供工作电压。
如图3所示：数字电压源的输入端接单片机的P6.6/A6/DAC0脚，电阻R3一端接电阻R2，另一端接电阻R4，电阻R2、电阻R4的另一端接地，电阻R3送入运算放大器U4的同相输入端，运算放大器U4的输出端接电阻R8后接入三极管Q1的基极，Q1的集电极与PNP型三极管Q2的基极，Q2的射极接电源，Q1的射极与Q2的集电极接数字电压源电路的输出端，为了稳定输出电压，电阻R6引入电流并联负反馈，同时输出端口经分压电阻R14后接一个电压跟随器U5后输入单片机的P6.2/A2引脚。
如图4所示：电流检测电路共有三个测量档位：1-100μA、100μA-10mA、10mA-1A，电流检测电路输入端接被测电子设备的电源地，再经二极管D7、二极管D9、电阻R53后接地，采用三路串联取样反相比例放大后接入单片机的模数转换端口。在此仅以测量档位1-100μA为例叙述，电流检测电路输入端接被测电子设备电源地后接电阻R18送入运算放大器U6的3脚，其中运算放大器U6的型号为OP047A，电阻R16的一端接地，一端接U6的2脚，电阻R17的一端接U6的3脚，一端接地。电位器W1接于运算放大器U6的1脚和8脚之间，U6的4脚接-5V电压，U6的7脚接+12V电压，U6的6脚位输出端，输出端经电阻R13与单片机P6.3/A3脚相连接，同时二极管D5并联电容C12后一端接地，一端接电阻R13。
本实用新型的工作原理是：将测试仪与被测电子产品连接，由键盘输入被测产品的电压，数字电压源由单片机内部12位数模转换模块 控制输出电压，由于电路设计上的失调和元器件的非线性等原因，测试仪需有自校功能，按设置键，按上下移动键选中自校选项，按确认键，程序进入自校环节。电流检测电路中，三个测量通道采取序列连续转换的方式，每转换一个序列，根据每个通道不超过1000mV的限值条件，从三个测量通道中选取一个，设备采取USB_TTL转换电路通过USB接口和上位机通讯，在接收到上位机请求数据命令后，设备开始将采得的电流样值持续不断的上传给上位机，上位机将获得的数据流解析后，按时间序列描绘为曲线。液晶显示电路在设置和自校环节，配合所做按键操作显示相关内容。比如在按设置建后，显示功能菜单：电压设置，设备自校等其他一级菜单内容，选择电压设置后，显示输入的电压值。在功耗测试时，循环显示输出电压，负载电压，电流消耗数据等。
Claims (3)
1.全自动功耗测试仪，其硬件电路含有电源电路、单片机及其外围电路、数字电压源电路、电流检测电路、4*4键盘电路、液晶显示电路、USB_TTL转换电路、指示灯电路、声报电路，其特征是：数字电压源电路输入端由单片机数模转换端口控制，输出端为被测电子设备提供正电源，输出端亦通过电阻分压后接电压跟随器接入单片机模数转换端口；电流检测电路输入端接采样电阻的输出端，输出端接入单片机的模数转换端口；4*4键盘电路一端接入单片机相应引脚，一端经上拉电阻接电源；单片机的串口与USB_TTL转换电路的串口相连接，USB_TTL转换电路通过USB接口和上位机通讯。
2.根据权利要求1所述的全自动功耗测试仪，其特征是：所述的数字电压源电路由单片机内部12位数模转换模块控制，其中由运算放大器U4及三极管Q1、三极管Q2、电阻R6组成了一个电流并联负反馈电路。
3.根据权利要求1所述的全自动功耗测试仪，其特征是：所述的电流检测电路共有三个测量档位：1-100μA、100μA-10mA、10mA-1A，采用三路串联取样反相比例放大后接入单片机的模数转换端口。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: SUNTRONT TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: HE'NAN SUNTRONT TECH. CO., LTD. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: In high tech Development Zone, Henan province Zhengzhou city 450001 Street No. 19 Patentee after: SUNTRONT TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: In high tech Development Zone, Henan province Zhengzhou city 450001 Street No. 19 Patentee before: He'nan Suntront Tech. Co., Ltd. |
|
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20120425 |