CN209912292U - 一种便携式集成实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种便携式集成实验装置，属于仪器仪表技术领域。本实用新型包括内部电源、控制单元、示波器、万用表、信号源。内部电源由外部电源供电，当外部电源为充电宝时，通过升稳压电路和保护电路得到所需输出电压，当外部电源为市电时，通过降稳压电路和保护电路得到所需输出电压。内部电源分别连接控制单元、示波器、万用表、信号源作为其供电电源，同时通过接口与外部实验电路连接，将电源引至外部实验电路。所述控制单元分别与示波器、万用表、信号源双向连接，处理其测量参数最终显示其具体数据。本装置体积小，成本低，便于随身携带，提升初学者开展电子技术实验的便利性和兴趣，利于及时处理电子技术工程中的简单故障。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种便携式集成实验装置，属于仪器仪表技术领域。
背景技术
在电子电路领域，实验是相当重要的一个环节，需要许多相应的实验仪器。例如最基本的电源，万用表，示波器，信号源。当今市面上存在的实验仪器大多数价格高、体积大、功能单一，而且这些仪器的性能指标设定较高，包括许多并不常用的功能。因此对于初学者和基础维修人员想要配备一套完整的基础实验仪器，将花费很多的资金和占据较大的空间。给许多基础实验的实施造成了一定的局限性，给初学者的基础学习和工程中的简单维修带来了极大的不便。当今市场上并没有一种将部分基础实验仪器集成化，成本低，便于携带的仪器供电子技术初学者实验学习以及对电子技术工程中的故障进行简单维修。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：本实用新型提供一种便携式集成实验装置，用于解决初学者进行基础电子技术实验测试和电子技术工程中常见故障维修时遇到的仪器价格昂贵、体积巨大不易携带、不便使用的问题。
本实用新型技术方案是：一种便携式集成实验装置，包括内部电源、控制单元、示波器、万用表和信号源，其中内部电源包括升稳压电路、降稳压电路、保护电路、显示电路以及外部的接线柱；所述内部电源分别与控制单元、示波器、万用表和信号源连接，同时可通过接线柱与外部实验连接，所述控制单元分别与内部电源、示波器、万用表和信号源双向连接。
所述内部电源与外部电源接通时，内部电源作为其他部分的供电电源，所述外部电源为充电宝时，外部电源连接升稳压电路之后接入保护电路，保护电路输出分别与控制单元、示波器、万用表、信号源和接线柱并联连接；外部电源为市电时，外部电源连接降稳压电路之后接入保护电路，保护电路输出分别与控制单元、示波器、万用表、信号源和接线柱并联连接。
所述控制单元为单片机，由内部电源对单片机供电，其它模块信号输出接入保护电路再接入单片机，单片机输出连接各模块显示。所述示波器包括内部单片机、显示、按键、旋钮、保护电路以及信号采集接口CH1，由内部电源对内部单片机供电，按键、旋钮连接示波器内部单片机，信号采集接口CH1连接保护电路再接入内部单片机，内部单片机输出端连接显示。所述万用表包括检测控制单元、显示、按键、旋钮、保护电路以及接口2A、mA、COM、VΩ，由内部电源对检测控制单元电路供电，按键、旋钮接入检测控制单元电路，接口2A、mA、COM、VΩ连接保护电路再接入检测控制单元电路，检测控制单元电路输出信号接入显示。所述信号源包括信号发生单元电路、显示、按键、旋钮、放大电路、保护电路以及信号输出接口CH1，由内部电源给信号发生单元电路供电，按键、旋钮连接信号发生单元电路，信号发生单元电路连接保护电路，保护电路再连接信号输出接口CH1。信号发生单元电路由芯片、外围电路和放大电路构成。
本实用新型的有益效果是：本实用新型主要研究将各个功能单一，体型较大的试验仪器，稳压电源、示波器、信号源、万用表模块化，集成化。匹配充电宝和市电作为输入电源，有效的降低了装置使用的局限性，分别设定合理的性能指标，降低成本，实现一个多功能，小体积，低成本的便携式基础实验装置。装置本身给广大学习群体及使用者带来便利的同时，还具有广阔的市场前景和较大经济价值。
附图说明
图1是本实用新型电路原理框图（其中外部电源为充电宝或市电）。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。
实施例1：一种便携式集成实验装置，包括内部电源、控制单元、示波器、万用表和信号源，其中内部电源包括升稳压电路、降稳压电路、保护电路、显示电路以及外部的接线柱；所述内部电源分别与控制单元、示波器、万用表和信号源连接，同时可通过接线柱与外部实验连接，所述控制单元分别与内部电源、示波器、万用表和信号源双向连接。
所述内部电源与外部电源接通时，内部电源作为其他部分的供电电源，所述外部电源为充电宝时，外部电源连接升稳压电路之后接入保护电路，保护电路输出分别与控制单元、示波器、万用表、信号源和接线柱并联连接；外部电源为市电时，外部电源连接降稳压电路之后接入保护电路，保护电路输出分别与控制单元、示波器、万用表、信号源和接线柱并联连接。
所述控制单元为单片机；所述示波器包括内部单片机、显示、按键、旋钮、保护电路以及信号采集接口CH1；所述万用表包括检测控制单元、显示、按键、旋钮、保护电路以及接口2A、mA、COM、VΩ；所述信号源包括信号发生单元电路、显示、按键、旋钮、放大电路、保护电路以及信号输出接口CH1。
所述控制单元，由内部电源对单片机供电，其它模块信号输出接入保护电路再接入单片机，单片机输出连接各模块显示。所述示波器，由内部电源对内部单片机供电，按键、旋钮连接示波器内部单片机，信号采集接口CH1连接保护电路再接入内部单片机，内部单片机输出端连接显示。所述万用表，由内部电源对检测控制单元电路供电，按键、旋钮接入检测控制单元电路，接口2A、mA、COM、VΩ连接保护电路再接入检测控制单元电路，检测控制单元电路输出信号接入显示。检测控制单元电路由万用表专用模块构成。所述信号源，由内部电源给信号发生单元电路供电，按键、旋钮连接信号发生单元电路，信号发生单元电路连接保护电路，保护电路再连接信号输出接口CH1。信号发生单元电路由专业芯片、外围电路和放大电路构成。
实施例2：本实施例中各部分结构具体如下，实际应用中可以根据需要选择其他适合的结构。内部电源：设计升稳压电路和降稳压电路，实现与充电宝和市电电源的匹配，结合保护电路从而驱动外部电路，以芯片XL6019为核心的DC-DC升稳压模块，实现直流5V至直流12V的升压。降稳压电路：通过220V至24V的适配电源，再接入以芯片XL6009为核心的DC-DC降压模块，实现交流220V至直流24V，再到12V的降压。结合控制单元实时显示电源的输出电压和输出电流，保护电路主要涉及实验室常见的短路保护、过压保护、过流报警。外部电源与内部电源接通时，内部电源作为装置其他部分供电电源，内部电源实时显示输出的电压值。其它模块通过按键控制电源的通断，外部实验电路的供电可通过使用杜邦线由内部电源的接线柱引入。
示波器：单踪示波器，采用DS1038小型示波器，频带宽度为200KHz，直接输入
(最大)。首先按键接通电源，表笔与被测信号连接由信号采集接口CH1输入保护电路再连接到示波器内部单片机，内部单片机再连接到显示。通过旋钮可以调节示波器的垂直系统输入灵敏度和水平系统扫描时间，按键选择GND/DC/AC，GND为接地按键，DC为直流耦合，AC为交直耦合。通过观察显示的波形调节旋钮及按键，从而最终获得被测量的波形。CH1接入测量信号，在示波器显示部分看到测量信号，根据测量信号调节垂直灵敏度旋钮选取合适的幅值比例，调节水平扫描旋钮，选取合适的扫描时间，从而恰当的显示出测量信号波形。因为整个实验装置是共地连接，不能检测某些特别信号。
万用表：采用基于ICL7107的数字万用表，主要针对直流电压、直流电流和电阻的测量，并实时显示。直流电压档测量范围10mV~100V，直流电流档测量范围1μA~2A，电阻档测量范围1Ω~1MΩ。首先按键接通电源，通过表笔与接口的连接方式选择测量功能。测量直流电压时，正极表笔接VΩ接口，负极表笔接COM接口，调节旋钮选取合适量程，并联接入被测电路，显示测量电压。测量直流电流时，被测量为小于400mA的直流电流时，正表笔插入mA接口，负表笔插入COM接口，调节旋钮选择合适的量程，所测数值由显示所示。被测量为小于2A的直流电流时，正表笔插入A接口，负表笔插入COM接口，调节旋钮选择合适的量程，所测数值由显示所示。测量电阻时，正极表笔接VΩ接口，负极表笔接COM接口，调节旋钮选取合适量程，与被测电阻并联，显示测量电阻阻值。
信号源：采用专用高频波形发生芯片MAX038产生信号，结合运算放大器OPA655提高信号源驱动功率，输出信号频率范围10Hz~1MHz，幅值范围
10mV至
12V。信号源输出波形包括正弦波、矩形波和三角波，通过按键选择输出波形类型，输出信号幅值先通过按键粗调，再通过旋钮细调，输出信号频率先通过按键粗调，再通过旋钮细调，通过接口CH1对外部输出信号，实时显示输出信号幅值信息和频率信息。
上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (3)
1.一种便携式集成实验装置，其特征在于：包括内部电源、控制单元、示波器、万用表和信号源，其中内部电源包括升稳压电路、降稳压电路、保护电路、显示电路以及外部的接线柱；所述内部电源分别与控制单元、示波器、万用表和信号源连接，同时可通过接线柱与外部实验连接，所述控制单元分别与内部电源、示波器、万用表和信号源双向连接。
2.根据权利要求1所述的便携式集成实验装置，其特征在于：所述内部电源与外部电源接通时，内部电源作为其他部分的供电电源，所述外部电源为充电宝时，外部电源连接升稳压电路之后接入保护电路，保护电路输出分别与控制单元、示波器、万用表、信号源和接线柱并联连接；外部电源为市电时，外部电源连接降稳压电路之后接入保护电路，保护电路输出分别与控制单元、示波器、万用表、信号源和接线柱并联连接。
3.根据权利要求1所述的便携式集成实验装置，其特征在于：所述控制单元为单片机；所述示波器包括内部单片机、显示、按键、旋钮、保护电路以及信号采集接口CH1；所述万用表包括检测控制单元、显示、按键、旋钮、保护电路以及接口2A、mA、COM、VΩ；所述信号源包括信号发生单元电路、显示、按键、旋钮、放大电路、保护电路以及信号输出接口CH1。
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