CN2146003Y

CN2146003Y - 自稳直-直变换式毫欧、兆欧表

Info

Publication number: CN2146003Y
Application number: CN 92228780
Authority: CN
Inventors: 申文龙
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-07-31
Filing date: 1992-07-31
Publication date: 1993-11-10
Anticipated expiration: 2002-07-31

Abstract

本实用新型公开了一种自动稳压输出直流-直流变换电源式毫欧、兆欧表。它利用自动稳压输出直流-直流变换电压源，由低压直流电源供电，可输出 500V(或100V、250V、1000V、2500V)和0.25V稳定的直流测试电压，并使用同一块磁电式表头，通过转换开关转换，可以方便、准确地进行兆欧级高阻值电阻、用电设备绝缘电阻和毫欧级低阻值电阻的测量，具有测量精度高，使用方便，制造成本低等优点，适合工矿企业、电器维修等行业应用。

Description

本实用新型涉及一种电阻测量仪表，特别是一种自动稳压输出直流一直流变换电源式毫欧、兆欧表。适合于测量兆欧级高阻值电阻，用电设备绝缘电阻和毫欧级低阻值电阻。

现有的手摇式兆欧表，是由交流或直流发电机给比率式表头一个测量电压。由于发电机的磁场强弱，使用日久的退磁和受振力的退磁，手摇时转速的误差等，都可影响输出电压的准确和稳定，从而影响到测量精度；另外，使用时须放平后手摇发电机，给高空作业及其它一些不方便的场合使用造成困难。

现有的电子兆欧表，500V直流电源通常是由简单的电路提供，甚至不经稳压，直接由整流滤波电源供给，这就大大影响了测量的精度。而在整流滤波后加入稳压电路，由于调整部分要承受较高的电压，对元件的功耗和耐压都有较高的要求，制造成本较高；同时，在调整电路上的功耗也较大。

现有的普通万用表，仅在表头指示的中间位置测量精度较高，越往两边，其精度下降越严重。在用R×1档测量小阻值电阻或焊接点、线路，接触点等的电阻，特别是测量通过较大电流的接触点电阻时，其测量精度很难保证；而对1欧姆以下的毫欧级接触电阻或线路电阻，进行测量则很困难，并且因测试电流很小，更难以真实反映其工作状态的实际阻值。

本实用新型的目的，就是要提供一种新型的电阻测量仪表。它采用自动稳压输出直流一直流变换电压源电路，由低压直流电源供电，可输出500V（或100V、250V、1000V、2500V）和0.25V稳定的直流测试电压，并使用同一块磁电式表头，通过转换开关转换，可以方便、准确的进行兆欧级高阻值电阻，用电设备绝缘电阻和毫欧级低阻值电阻的测量。

本实用新型是这样实现的：自动稳压输出直流一直流变换电源式毫欧、兆欧表由自动稳压输出直流一直流变换电压源，毫欧及兆欧表头，电池电压状态指示电路、G、L电阻状态指示电路等部分组成。

自动稳压输出直流一直流变换电压源由低压直流电源，升压型稳压输出直流一直流变换电路和0.25V稳压输出电路组成。

低压直流电源由4节镉镍电池或4节1号（或2号）干电池组成，供电电压为5V或6V。

升压型稳压输出直流一直流变换电路采用升压型直流一直流变换电路进行电压变换，同时采用高精度的基准电压和高放大倍数的比较放大器对升压型直流一直流变换电路的输出电压进行监控，实现稳定输出，将低压直流电源供给的5V或6V低电压转换为一个500V（或100V、250V、1000V、2500V）的直流稳定电压供给兆欧表头作测试电压；和一个24V的直流电压（供各级运算放大器作工作电压）；并为整个仪器提供一个6V的高稳定度的基准电压源。

0.25V稳压输出电路为毫欧表头提供一个0.25V稳定的直流测试电压。

毫欧和兆欧表头利用上述提供的测试电压，通过转换开关转换，分别进行毫欧级电阻和兆欧级电阻的测量。

电池电压状态指示电路对电源电压的跌落状况进行监视。

G、L电阻状态指示电路在进行线路的绝缘电阻测量时，对屏蔽极G和电路极L之间的电阻状态进行监视。

本实用新型克服了现有的各类兆欧表测量精度不高，使用不方便等缺点，解决了用普通万用表进行低阻值电阻测量的困难。它所采用的自动稳压输出直流一直流变换电源与现有的直流一直流变换稳压电源相比具有以下优点：1、减少了整流滤波后的稳压电路，不用具有较高耐压的调整管等元件，减少了调整电路上的功率消耗，并且降低了成本；2、采用了高精度的基准电压源，输出电压稳定度高；3、电路内阻相对较小；4、在同样供电电池的电压变化区间，工作范围宽，电池电压可利用的范围较大。采用自动稳压输出直流一直流变换电压源的毫欧、兆欧表则具有以下优点：1、测量精度高；2、使用方便，适合各种场合应用；3、生产成本低；4、与手摇式兆欧表相比，抗振性能好；5、毫欧表部分工作电流远大于普通万用表，可真实反映被测电路，特别是联接点，接触点工作状态的实际阻值，在进行低压仪器、仪表、家用电器等的维修、查找故障中将是非常有用的工具。

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

图1为本实用新型的电路原理方框图；

图2为本实用新型的电路结构方框图；

图3为本实用新型的基本电路图；

图4为本实用新型的升压型稳压输出直流一直流变换部分电路图；

图5为本实用新型的0.25V稳压输出部分电路图；

图6为本实用新型的毫欧和兆欧表头部分电路图；

图7为本实用新型的电池电压状态指示部分电路图；

图8为本实用新型的G、L电阻状态指示电路图；

图9为本实用新型的外部形状示意图。

参照图1、图2、图3，本实用新型的电路由自动稳压输出直流一直流变换电压源，毫欧和兆欧表头，电池电压状态指示电路和G、L电阻状态指示电路等部分组成。

参照图1、图2、图3、图4、图5自动稳压输出直流一直流变换电压源由低压直流电源，升压型稳压输出直流一直流变换电路和0.25V稳压输出电路组成。

低压直流电源由4节镉镍电池或1号、2号干电池组成，供电电压V＝5V或6V。

参照图1、图2、图3、图4，升压型稳压输出直流一直流变换电路由升压型直流一直流变换，基准电压产生，输出电压取样和比较放大等部分电路组成。

升压型直流一直流变换电路由启动、振荡、升压和整流滤波等部分组成。电阻R₁、R₂，电容器C₁、C₂和二极管D₁组成启动电路；三极管BG₁、BG₂，电阻R₃、R₄，电容器C₃、C₄和变压器B的初级线圈L₁、L₂组成电感三点式振荡电路。当低压直流电源供电后，经启动、振荡等电路，产生一正弦交变电压，由变压器B升压输出。变压器B的次级有两个绕阻L₃、L₄。在绕组L₃后有由二极管D₂－D₅和电容器C₅组成的整流滤波电路，在C₅两端输出一个500V的直流电压V₁（改变L₃的匝数，可得到或100V、250V、1000V、2500V的直流电压输出）；在绕组L₄后有由二极管D₆－D₉和电容器C₆组成的整流滤波电路，在C₆的两端输出一个24V左右的直流电压V₂，从而完成了直流一直流的升压变换。500V（100V、250V、1000V、2500V）直流电压V₁经稳压后，供给兆欧表头作测试电压；24V直流电压V₂直接供给各级运算放大器（IC₁－IC₄）作工作电压。

上述24V直流电压V₂经电阻R₅限流，稳压管D₁₀稳压后，在D₁₀两端得到一个6V的基准电压V₃，作为整个仪器的基准电压源。

上述500V（或100V、250V、1000V、2500V）直流电压V₁经电阻R₁₀和R₁₃、R₁₄分压取样，取样电压送入比较放大器IC₁的反相输入端；同时将6V基准电压V₃送入IC₁的同相输入端进行比较放大；经放大后的误差电压V₁′由反馈回路反馈到三极管BG₁的基极来控制三极管BG₁、BG₂的工作状态，从而使500V（或100V、250V、1000V、2500V）直流电压V₁实现稳定输出，其工作过程如下：

当C₅两端输出电压V₁低于500V时，比较放大器IC₁反相输入电压下降，由于IC₁的放大作用，使IC₁输出电压V₁′上升，从而使BG₁、BG₂工作电流增大，使C₅两端输出电压V₁上升，直到500V止，当C₅两端输出电压V₁高于500V时，IC₁反相输入电压上升，输出电压V₁下降，BG₁、BG₂工作电流减小，使C₅两端输出电压V₁下降，直到500V止。

启动电路的作用是给三极管BG₁、BG₂一个初始工作电流，使振荡电路起振，并使稳压管D₁₀及比较放大器IC₁能够工作。当低压直流电源供电后，电容器C₂通过电阻R₂和三极管BG₁、BG₂的发射极被充电，同时也就给BG₁、BG₂提供了一个偏置工作电流使振荡电路起振。随着充电电流的逐渐减小，偏置电流也逐渐减小，此时由于稳压管D₁₀上已产生了一个稳定电压，比较放大器IC₁开始工作，IC₁的输出电压V₁′经反馈回路输入到BG₁的基极。当C₂充电完毕，启动过程终止，BG₁、BG₂的工作状态完全由IC₁控制。启动电路中二极管D₁，电阻R₁的作用是在关断电源开关后，给C₂提供一个快速放电回路，为下次相距短时间的开机作准备。

由24V直流电压V₂作各级运算放大器（IC₁－IC₄）的工作电压是为了使运算放大器有一个较大的电压动态范围，以使低压直流电源供电电压有较大范围的变化时，仍可保证C₅两端电压输出的高稳定度。

参照图2、图3、图5，0.25V稳压输出电路由0.25V基准电压产生，0.25V输出电压取样，比较放大及电流放大等电路组成。

由6V基准电压V₃经电阻R₆、R₇分压后，在R₇两端产生一个0.25V的基准电压；IC₂为比较放大器；三极管BG₃、BG₄组成电流放大器；0.25V电流电压V₄由BG₄的集电极输出。由BG₄集电极输出的0.25V直流电压V₄经电阻R₁₆反馈输入到比较放大器IC₂的反相输入端，0.25V基准电压同时送入IC₂的同相输入端进行比较放大，放大后输出的误差电压经转换开关K1－1的1点输入到三极管BG₃的基极，对三极管BG₃、BG₄的工作状态进行控制，实现0.25V直流电压V₄的稳定输出，其工作过程如下：

当BG₄输出电压V₄低于0.25V时，IC₂反相输入电压下降，输出电压上升，从而使BG₃、BG₄的工作电流增大，使BG₄输出电压V₄上升，直到0.25V止；当BG₄输出电压V₄高于0.25V时，IC₂反相输入电压上升，输出电压下降，BG₃、BG₄工作电流减小，使BG₄输出电压V₄下降，直到0.25V止。

由BG₄输出的0.25V直流稳定电压供给毫欧表头作测试电压。

参照图2、图3、图6，毫欧表头和兆欧表头均采用电阻串联分压电路，并共用一块100uA电流表，由转换开关K1－2进行转换。

毫欧表头电路由已知电阻R₁₉、R₂₀，被测电阻R×1及100uA电流表组成。当转换开关K1－2处于位置1时，表头接通工作：由被测电阻R×1和已知电阻19对0.25V测试电压V₄分压，分压输出电压送到由电阻R₂₀和100uA电流表头组成的0.25V满偏电压表中，根据表头指针偏转角度，即可得出R×1的电阻值。图3中L₂为毫欧表（＋）输出端，E₂为（－）输出端。

兆欧表头电路由已知电阻R₂₁、R₂₂，待测电阻R×2及100uA电流表（与毫欧表共用）组成。当转换开关K1－2处于位置2时，表头电路接通工作：由被测电阻R×2和已知电阻R₂₂对500V（或100V、250V、1000V、2500V）测试电压V₁分压，分压输出电压送到由电阻R₂₁和100uA电流表组成的满偏500V（或100V、250V、1000V、2500V）的电压表中，根据表头指针偏转角度，即可得出R×2的电阻值。图3中L₁、G、E₁为兆欧表的各输出端，L₁为电路极，G为屏蔽极，E₁为接地极。

参照图2、图3、图7、电池电压状态指示电路由2V基准电压产生，电源电压取样，电压比较和电源电压状态显示等电路组成。

由6V基准电压V₃经电阻R₈、R₉分压，得到一个2V的基准电压送入电压比较器IC₃的同相输入端；同时低压直流电源供电电压经电阻R₂₃、R₂₄分压取样，取样电压送入IC₃的反相输入端，当反相输入电压高于同相输入电压时，IC₃输出低电位，使三极管BG₅截止，发光二极管LED红不亮；当电源电压跌落到4V以下时，IC₃反相输入电压低于同相输入电压，输出高电位，使BG₅导通，发光二极管红发光，指示电源电压已跌落至极限，应更换电池，以保证仪器正常工作。

参照图2、图3、图8，G、L电阻状态指示电路由极限比较电压产生，G、L电阻状态采样、电压比较和G、L电阻状态显示等电路组成。

使用兆欧表对线路的绝缘电阻进行测试时，在需要使用屏蔽极G的情况下，如果屏蔽极G和电路极L之间被测物表面因潮湿等原因电阻太小，将使比较放大器IC₁的输出电压V₁′上升，以保持C₅两端500V（或100、250V、1000V、2500V）直流电压V₁输出的稳定，如果IC₁输出电压V₁′上升到接近24V工作电压V₂时，仍不能使V₁稳定，此时该电路中的电压比较器IC₄工作，其过程如下：

比较放大器IC₁的输出电压V₁′作为G、L电阻状态取样电压送入电压比较器IC₄的同相输入端，同时由电阻R₂₇、R₂₈对24V电压V₂分压得到的20V左右的极限比较电压送入IC₄的反相输入端。当IC₄同相输入电压低于反相输入电压时，IC₄输出低电位，三极管BG₆截止，发光二极管LED黄不亮；当IC₄同相输入电压高于反相输入电压时，IC₄输出高电位，三极管BG₆导通，LED黄发光，指示此时500V（或100V、250V、1000V、2500V）电压V₁不稳定，测出的电阻值不准，须将屏蔽极G和电路极L之间被测物表面情况处理后再测，方可测出准确电阻值。

参照图3，本实用新型主要元件选择如下：比较放大器IC₁、IC₂和电压比较器IC₃、IC₄选用LM324，四个运算放大器集中在一个集成块内，使用方便，功耗小，放大倍数高，价格低。稳压管D₄选用2DW232系列，其稳压值在6V左右，处于稳压管的齐纳击穿与雪崩击穿区的最小温度系数区间，而且其本身又采取了温度补偿等降低温度系数的措施，稳压精度高。100uA电流表采用普通磁电式表头，亦可使用比率表头。二极管D₂－D₅，电容器C₅工作在高压区，D₂－D₅选用型号为2CZ82H，C₅根据其两端输出电压的高低要求耐压为500V－3000V。图3中其它元件的型号，参数如下：三极管BG₁、BG₃、BG₅、BG₆，选用3DG12，BG₂选用DD01，BG₄选用3AD₆；二极管D₆－D₉选用2CZ82D。R₁＝10K，R₂＝3K，＊R₃＝4.7K＊R₄＝1K，R₅＝3.6K，R₆＝23K，R₇＝1K，R₈＝47K，R₉＝24K，R₁0＝1M，R₁₁＝1K，R₁₂＝5.1M，R₁₃＝10K，R₁₄＝10K，R₁₅＝3.6M，R₁₆＝1K，R₁₇＝300K，R₁₈＝30M，R₁₉＝1.008K，R₂₀＝1.4K，R₂₁＝5M，R₂₂＝1.25M，R₂₃＝130K，R₂₄＝130K，R₂₅＝22K，R₂₆＝200，R₂₇＝ 20K，R₂₈＝100K，R₂₉＝22K，R₃₀＝ 200，R₃₁＝300；C₁＝220UF，C₂＝100UF，C₃＝1UF，C₄＝0.047UF，C₅＝0.047UF，C₆＝100UF，C₇＝22UF，C₈＝0.01UF，C₉＝0.015UF，C₁0＝22UF，C₁₁＝0.01UF，L₁＝18匝，L₂＝18匝，L₃＝3200匝，L₄＝160匝；

参照图9，本实用新型的全部电路和供电电池置于表盒（1）中，在表盒（1）的外部有提手（2），表盘（3）、转换开关旋钮（4），兆欧表的电路极L输出插孔（5）、屏蔽极G输出插孔（6），接地极E输出插孔（7）和毫欧表的（＋）输出插孔（8），（－）输出插孔（9）。

在表盘（3）中，兆欧档与毫欧档用同一刻度线，在刻度线上、下分别标出兆欧级电阻值和毫欧电阻值。被测电阻数值及表头指示值参照下表：

表1 被测电阻数值及表头指示值

兆欧档R×2＝	毫欧档R×1	100uA表头上指示位置（uA)
			62.5KΩ	62.5mΩ	93.9
125kΩ	125mΩ	88.9
			250kΩ	250mΩ	80
500kΩ	500mΩ	66.7
			MΩ	1Ω	50
2MΩ	2Ω	33.3
			4MΩ	4Ω	20
8MΩ	8Ω	11.1
			16MΩ	16Ω	5.9

Claims

1、一种自动稳压输出直流-直流变换电源式毫欧、兆欧表，是由表盒(1)和置于表盒(1)中的电路所组成，其特征是：

a.毫欧、兆欧表电路由自动稳压输出直流-直流变换电压源，毫欧和兆欧表头，电池电压状态指示电路和G.L电阻状态指示电路组成，

b.自动稳压输出直流-直流变换电压源输出一个500V(或100V、250V、1000V、2500V)稳定的直流电压V₁，供给兆欧表头作测试电压；输出一个0.25V的直流电压V₄，供给毫欧表头作测试电压，

c.电路各主要元件的选择为：比较放大器IC₁、IC₂和电压比较器IC₃、IC₄元件选用型号为LM324，四个运算放大器集中在一个集成块内；稳压管D₁₀选用2DW232系列；二极管D₂-D₅，电容器C₅根据变压器B次级线圈L₃输出电压的高低要求耐压1000V-3000V；100UV电流表采用普通磁电式，也可使用比率表头，

d.在表盒(1)的外部有提手(2)，表盘(3)，转换开关旋钮(4)；兆欧表的电路集L输出插孔(5)，屏蔽极J输出插孔(6)；接地极E输出插孔(7)和毫欧表(+)输出插孔(8)，(-)输出插孔(9)，

2、根据权利要求1所述的毫欧、兆欧表，其特征是：

a.自动稳压输出直流一直流变换电压源是由低压直流电源，升压型稳压输出直流一直流变换电路和0.25V稳压输出电路组成，

b.低压直流电源由4节镉镍电池或4节1号（或2号）干电池组成，供电电压V＝5V或6V，

c.升压型稳压输出直流一直流变换电路与低压直流电源正、负极相接，

d.0.25V稳压输出电路与低压直流电源正、负极相接。

3、根据权利要求1所述的毫欧、兆欧表，其特征是：

a.毫欧和兆欧表头均采用已知电阻和未知电阻串连分压电路毫欧表头由已知电阻R₁₂、R₂₀，待测电阻R×1及100uA电流表组成：电阻R₁₂与待测电阻R×1串连；电阻R₂₀与100uA电流表串连一满偏为0.25V的电压表，0.25V直流测试电压V₄由电阻R₁₀和待测电阻R×1分压，分压电压输入R₂₀与100uA电流表组成的电压表。兆欧表头由已知电阻R₂₁、R₂₂，待测电阻R×2T100uA电流表（和毫欧表头共用），组成电阻R₂₂与待测电阻R×2串连；电阻R₂₁与100uA电流表串连组成一满偏为500V（或100V、250V、1000V、2500V）的电压表；500V（或100V、250V、1000V、2500V）直流测试电压V₁经电阻R₂₂和R×2分压，分压电压输入R₂₁与100uA电流表组成的电压表，

b.毫欧表头和兆欧表头共用一块1000uA的电流表，由转换开关K1－2进行转换，K1－2处于位置1时，毫欧表头接通；处于位置2时，兆欧表头接通。

4、根据权利要求2所述的毫欧，兆欧表，其特征是：

a.升压型稳压输出直流一直流变换电路由升压型直流一直流变换电路；6V基准电压产生电路；500V（或100V、250V、1000V、2500V）输出电压取样电路和比较放大器IC₁组成，

b.升压型直流一直流变换电路由启动电路、电感三点式振荡电路，变压器B和整流滤波电路组成，

c.电阻R₁、R₂、电容器C₁、C₂和二极管D₁组成启动电路，

d.三极管BG₁、BG₂，电阻R₃、R₄，电容器C₃、C₄和变压器B的初级线圈L₁、L₂组成电感三点式振荡电路。L₁、L₂的匝数相等为6－24圈，

e.变压器B的次级有两个绕组L₃和L₄，在绕组L₃后有由二极管D₂－D₅和电容器C₅组成的整流滤波电路，L₃的匝数的选择应使C₅两端输出的直流电压V₁＝500V（或选择不同的L₃的匝数，使V₁＝100V、250V、1000V、2500V）。在绕组L₄后有由二级管D₆－D₉和电容器C₆组成的整流滤波电路，L₄匝数的选择应使C₆两端输出的直流电压V₂＝24V，

f.24V直流电压V₂供给比较放大器IC₁、IC₂和电压比较器IC₃、IC₄作工作电压，

g.24V直流电压V₂经电压R₅限流和稳压管D₁₀稳压后在D₁₀两端输出一个6V的基准电压V₃，

h.500V（或100V、250V、1000V、2500V）直流电压V₁经电阻R₁₀和R₁3、R₁₄分压取样后，取样电压输入比较放大器IC₁的反相输入端；6V基准电压V₃输入比较放大器IC₁的同相输入端，IC₁的输出电压反馈到三极管BG₁的基极。

5、根据权利要求2所述的毫欧、兆欧表，其特征是：

a.0.25V稳压输出电路由0.25V基准电压产生电路，0.25V输出电压取样电路，比较放大器IC₂和电流放大电路组成，

b.由6V基准电压V₃经电阻R₆、R₇分压后在R₇两端产生一个0.25V的基准电压，

c.三极管BG₃、BG₄组成电流放大电路；0.25V直流电压V₄由BG₄的集电极输出，

d.0.25V基准电压输入到比较放大器IC₂的同相输入端；0.25V直流电压V₄输入到IC₂的反相输入端；IC₂的输出电压经转换开关K1－1的1点输入到三级管BG₃的基极。