CN211554106U - 直流电压测量装置及直流电表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及直流电测量领域，具体而言，涉及一种直流电压测量装置及直流电表；其中所述直流电压测量装置，包括：输入模块，所述输入模块适于将直流电输入直流电压测量装置；放大模块，所述放大模块适于将直流电放大后输出；处理器模块，所述处理器模块适于接入放大模块放大后的直流电压，并输出电压数据；通过放大模块能够将小电压放大后测量，能够准确的测量直流电压信号。
Description
技术领域
本实用新型涉及直流电测量领域，具体而言，涉及一种直流电压测量装置及直流电表。
背景技术
在相关技术中，交流电的使用在日常生活中随处可见，但是在通过万用表对直流中较小的交流电时，不能精准测量直流信号中小信号的值。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种直流电压测量装置及直流电表，以测量直流信号中小信号的值。
本实用新型实施例提供了一种直流电压测量装置，包括：输入模块，所述输入模块适于将直流电输入直流电压测量装置；放大模块，所述放大模块适于将直流电放大后输出；处理器模块，所述处理器模块适于接入放大模块放大后的直流电压，并输出电压数据。
进一步，所述输入模块包括旁路电阻电路和稳压电路；所述旁路电阻电路的输出端连接稳压电路的输入端。
进一步，所述稳压电路适于采用至少稳压二极管并联。
进一步，所述放大模块包括斩波放大电路、滤波电路和放大电路；所述斩波放大电电路的输入端连接输入模块的输出端；所述斩波放大电电路的输出端通过滤波电路连接放大电路的输入端。
进一步，所述斩波放大电路适于采用斩波运放芯片。
进一步，所述滤波电路电路适于采用阻容滤波电路。
进一步，所述放大电路适于采用运放芯片。
进一步，所述放大电路包括调节子电路；所述调节子电路与运放芯片的调节端相连。
进一步，所述直流电压测量装置还包括显示模块；所述显示模块与处理器模块电性连接。
另一方面，本实用新型实施例还提供了一种直流电表，所述交流电表适于采用上述直流电压测量装置。
相对于现有技术，本实用新型实施例具有以下有益效果：通过输入模块将直流电输入直流电压测量装置；所述放大模块适于对直流电进行处理后发送电压数据给处理器模块，以得出直流电压值；通过放大模块对直流电压处理后，能够准确测量较小数值的电压值。
同时，直流电压的测量是经过一个放大模块对直流信号中小信号的值进行一定倍数的放大，再对放大后的值进行计算后便可得到直流信号中小信号的值，从而实现测量直流信号中小信号的值的效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1示出了本实用新型直流电压测量装置的处理器模块电路图；
图2示出了本实用新型直流电压测量装置的电源电路电路图；
图3示出了本实用新型直流电压测量装置的电路图；
图4示出了本实用新型直流电压测量装置的显示模块电路图。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
实施例1
如图1至图4所示，本实用新型提供了一种直流电压测量装置，包括：输入模块，所述输入模块适于将直流电输入直流电压测量装置；放大模块，所述放大模块适于将直流电放大后输出；处理器模块，所述处理器模块适于接入放大模块放大后的直流电压，并输出电压数据；所述放大模块适于将小电压数据放大后输出，便于准确测量小电压数据。
同时，直流电压的测量是经过一个放大模块对直流信号中小信号的值进行一定倍数的放大，再对放大后的值进行计算后便可得到直流信号中小信号的值，从而实现测量直流信号中小信号的值的效果。
需要说明的是，直流电压的测量可先由集成运算放大器MAX420和TL061组成的二级运放进行放大，再通过调节电位器对小信号的一定倍数的放大，从而实现测量直流信号中小信号的值的效果。
在本实施例中，所述处理器模块适于采用单片机，可以但不限于采用MSP430单片机；MSP430单片机具有低电压、超低功耗的特点；其工作电压3.3V，等待方式下工作电流为1.3mA，在RAM保持关闭工作方式下工作电流仅为0.5mA,具有12位的模数转换器(ADC12)，可以得到很高的精度，并且省去了使用专门的模数转换器给设计电路板带来的麻烦，拥有大容量的存储空间。存储器方面包括多达60k Flash ROM和2kRAM，如此数量的存储空间完全可以满足程序及数据的需要；处理器模块还包括硬件乘法器，该乘法器独立于单片机进行乘法运算的操作，在提高乘法运算速度的同时也提升了单片机的利用效率。
在本实施例中，所述输入模块包括旁路电阻电路和稳压电路；所述旁路电阻电路的输出端连接稳压电路的输入端；所述旁路电阻电路和稳压电路能够稳定输入的直流电压，以便于直流电压测量装置测量直流电压数据。
在本实施例中，所述稳压电路适于采用至少稳压二极管并联；在第一稳压管工作后，第二稳压管进一步稳定输入的直流电压，同时，第二稳压管能够在第一稳压管损坏时代替第一稳压管工作，保证稳压电路正常工作。
在本实施例中，所述放大模块包括斩波放大电路、滤波电路和放大电路；所述斩波放大电电路的输入端连接输入模块的输出端；所述斩波放大电电路的输出端通过滤波电路连接放大电路的输入端；在测量直流电压时，分为测量直流小信号与直流信号；采用相同的方法测量则会导致测量的小电压的直流电不准确；在测量小电压的直流电时，需要先对小电压的直流电进行放大后再测量。
在本实施例中，所述斩波放大电路适于采用斩波运放芯片；通过斩波运放芯片对输入的直流电进行斩波处理；斩波放大电路还包括两个旁路电容器(C1、C2)来保持很小的失调电压(只有1μV)，温漂也只有0.02μV/℃，输入阻抗高达1TΩ(即1012Ω)，输入电流很小10pA(即10-12A)，开环电压增益150dB；MAX420和周围电阻构成同相放大器，其闭环放大倍数为1000(即增益60dB)；该电路可测量1mV以下的低电压，通过对小电压的精确放大实现对其的精确测量；在测量的直流电压为小电压时，精度可达0.001，最小可测到1mv。
在本实施例中，所述斩波运放芯片适于采用运算放大器MAX420芯片。
在本实施例中，所述滤波电路电路适于采用阻容滤波电路；通过阻容滤波电路过滤直流电中不稳定的波形。
在本实施例中，所述放大电路适于采用运放芯片；通过运放芯片对斩波运放芯片输出的结果进行二次放大，以实现对小电压的直流电的测量。
在本实施例中所述运放芯片适于采用TL061芯片。
所述处理器模块、斩波运放芯片和运放芯片所需要的供电电压是不同的，在实用新型中设有电源电路，所述电源模块适于采用第一电源芯片和第二电源芯片串联组成；第一电源芯片适于接入外接电源，以生成第一电源电压；所述和第二电源芯片适于接入第一电源电压，以生成第二电源电压。
在本实施例中，所述外接电源适于采用9V电池供电。
在本实施例中，所述第一电源芯片适于采用LM7805芯片。
在本实施例中，所述第二电源芯片适于采用LM1117芯片。
在本实施例中，所述放大电路包括调节子电路；所述调节子电路与运放芯片的调节端相连；通过改变调节端的参数，以改变放大电路的放大倍数。
在本实施例中，所述直流电压测量装置还包括显示模块；所述显示模块与处理器模块电性连接；用处理器模块的P1口作为数据输入口；P1口内部具有上拉电阻，所以无需外接上拉电阻，LCD液晶显示模块虽然占用I/O口多，控制复杂，但其功能强大，显示内容丰富、清晰，显示信息量大。并且能够提示操作语句，这大大提高了系统的人性化设计。
为了衡量本实用新型的直流电压测量装置的工作情况和测量精度，进行了以下试验。测量数据如表1所示。
表1直流电压测试结果
| 直流源标称值 | 测试值 | 测试相对误差 |
| 20mv | 19.68mv | -0.0016 |
| 100mv | 100.3mv | 0.003 |
| 200mv | 199.5mv | -0.0025 |
| 500mv | 503mv | 0.006 |
| 1v | 0.998v | -0.002 |
| 5v | 4.98v | -0.004 |
| 10v | 9.96v | -0.004 |
| 15v | 15.06v | 0.004 |
| 20v | 20.15v | 0.0075 |
综上所述，经对上述数据的计算分析，测量交流电压的0.2V档时相对误差为0.005,在要求的误差范围之内。同样在测量其他物理量时的误差都在要求的误差范围之内。准确的测量交流小信号，当测量程是0.2V时，精度达0.001，且最小可测到1mv。测量直流电压小信号时同样使精度可达0.001，最小可测到1mv.增加正弦波信号源功能：要求输出正弦波信号的频率为10Hz～100kHz，且可调；非线性失真≤3％。
实施例2
在实施例1的基础上，本实用新型还提供了一种直流电表，所述直流电表适于采用实施1所述的直流电压测量装置；所述直流电表便于随身携带。
综上所述，本实用新型提供了一种直流电压测量装置，通过输入模块将直流电输入至放大模块的斩波放大电路和放大电路，以实现电压的两次放大，实现对直流电压的准确测量。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种直流电压测量装置，其特征在于，包括：
输入模块，所述输入模块适于将直流电输入直流电压测量装置；
放大模块，所述放大模块适于将直流电放大后输出；
处理器模块，所述处理器模块适于接入放大模块放大后的直流电压，并输出电压数据。
2.根据权利要求1所述的直流电压测量装置，其特征在于，
所述输入模块包括旁路电阻电路和稳压电路；
所述旁路电阻电路的输出端连接稳压电路的输入端。
3.根据权利要求2所述的直流电压测量装置，其特征在于，
所述稳压电路适于采用至少稳压二极管并联。
4.根据权利要求1所述的直流电压测量装置，其特征在于，
所述放大模块包括斩波放大电路、滤波电路和放大电路；
所述斩波放大电电路的输入端连接输入模块的输出端；
所述斩波放大电电路的输出端通过滤波电路连接放大电路的输入端。
5.根据权利要求4所述的直流电压测量装置，其特征在于，
所述斩波放大电路适于采用斩波运放芯片。
6.根据权利要求4所述的直流电压测量装置，其特征在于，
所述滤波电路电路适于采用阻容滤波电路。
7.根据权利要求4所述的直流电压测量装置，其特征在于，
所述放大电路适于采用运放芯片。
8.根据权利要求7所述的直流电压测量装置，其特征在于，
所述放大电路包括调节子电路；
所述调节子电路与运放芯片的调节端相连。
9.根据权利要求1所述的直流电压测量装置，其特征在于，
所述直流电压测量装置还包括显示模块；
所述显示模块与处理器模块电性连接。
10.一种直流电表，其特征在于，包括
如权利要求1至9任一项所述的直流电压测量装置。
Priority Applications (1)
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