CN2556651Y

CN2556651Y - 一种自动量程的数字式交/直流钳形万用表

Info

Publication number: CN2556651Y
Application number: CN 02204593
Authority: CN
Inventors: 徐先
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-01-24
Filing date: 2002-01-24
Publication date: 2003-06-18
Anticipated expiration: 2012-01-24

Abstract

一种数字式钳形表，由两节1.5V干电池供电。它可以测量交流电流、直流电流、交流电压、直流电压、电阻、频率、电容、二极管、蜂鸣器。具有自动换档，自动调整零点的功能，并且可以显示被测量的电量的量纲及电学符号。它使用霍尔元件做传感器，并采用了与A/D转换器结合在一起的特殊的霍尔元件激励电路和放大器供电电源；可确保供电电池电压从3V下降到2V也不会影响测量准确度。

Description

一种自动量程的数字式交/直流钳形万用表

所属技术领域

本实用新型涉及一种数字钳形表。

背景技术

已有的6056型交/直流数字钳形表可以测量交/直流电流、电压、电阻，它采用旋钮及按钮切换不同的测量档位，测量直流电流时用电位器来调整零点，改变量程或调整零点都需要手工操作，使用比较麻烦；这种钳形万用表没有量纲及电学符号显示，读数不直观。这种表使用霍尔元件做传感器，用9V层叠电池供电；由于霍尔元件消耗的电流比较大，9V层叠电池容量有限，只能维持较短的工作时间(连续工作时间小于20小时)。此外，6056的传感器霍尔元件采用单端激励的供电方式，如图4，这种方式的输出电压中含有较大的共模分量，对于直流信号的表现为线性度差，对交流信号表现为共模抑制能力差。

发明内容

为了克服现有交/直流数字钳形表存在的不足，本实用新型提供一种能够自动转换量程、自动调整零点、读数方便的数字式钳形表；它可以测量交/直流电流、电压、电阻、频率、电容、蜂鸣器、二极管等功能，并且能显示被测电量的量纲及电学符号。它使用两节1.5V干电池供电，可以工作较长时间，具有良好的线性度和共模抑制能力。本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：

整机使用两节1.5V干电池供电，钳头[1]由铁芯和霍尔元件构成，霍尔元件安装在垂直于铁芯平面的横截面上，如图2所示；霍尔元件的输出经过放大器[2]放大后送到功能切换开关[3]；功能切换开关根据测试项目的需要将A/D转换器[5]与放大器[2]接通或将A/D转换器与V/Ω输入插孔[4]接通。A/D转换后的数据最终送到LCD显示器[7]显示出读数、量纲及电学符号来。功能选择按钮[6]可以根据需要选择将仪器设定成交流或直流工作状态、自动量程或手动量程状态、自动调零、数据锁定；霍尔元件采用对称的正、负电源双端激励，霍尔元件激励电源[8]就是用于产生霍尔元件工作时所需要的激励电源，它由两个运放及一只PNP，一只NPN三极管组成，其参考基准取自FS9711的V_RO端子；放大器负电源[9]则产生放大器工作所需要的V-(-3V)电源。

本实用新型的有益效果是，可以测量交/直流电流。交/直流电压，电阻，电容，频率，蜂鸣器、二极管，同时还具有自动调零，自动换档，自动显示量纲，并且有数据锁定功能。这种表钳头的霍尔元件由于采用了双端激励，在无输入电流信号时，其输出共模电压为零，有效地改善了线性度和共模抑制比指标，其各项指标均优于6 056；供电电池电压从3V下降到2V也不会影响测量准确度。两节1.5V干电池可以连续工作200小时。它可以作为电工随身携带的工具，用于电器设备的安装维修及供电线路维护。

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是本实用新型的原理框图。

图2钳头原理图。

图3放大器。

图4霍尔元件单端激励电路。

图5霍尔元件双端激励电源。

图6放大器负电源。

图7FS9711电路图。

图中：1.钳头2.放大器3.功能切换开关4.V/Ω输入插孔5.A/D转换器6.功能选择按钮7.液晶显示器8.霍尔元件激励电源(双端)9.放大器负电源变换器。

具体实施方式

图2为本实施例的钳头结构图，

在图2中，钳头由铁芯与霍尔元件构成，钳头可以打开以便放入被测量的导线。铁芯中部有间隙，可以放入霍尔元件；两个霍尔元件分别放置在与铁芯磁路正交的位置；放大器[2]是一个仪器放大器，用于放大霍尔元件探测到的信号，放大器电路如图4所示，其中U3、U4、U5应选用特性相同的运放，可以合用一个四运放，如TL064；电阻应按如下配置R6＝R7，R8＝R9＝R10＝R11，R5是一个可调电阻它用于调整放大器的增益，使霍尔元件输出的电压与A/D转换器的量程能相匹配；功能切换开关[3]有两个输入端子，分别接到放大器输出端和V/Ω输入端；其内部有一组滑动开关，测量电流时，它将A/D转换器输入端接到放大器[2]的输出端；测量电压、电阻时，它将A/D转换器输入端接到V/Ω端子[4]。本实用新型采用FS9711型A/D转换集成电路，如图7。这种集成电路有多重综合功能，可以完成交、直流电压、电流、电阻、频率、电容，蜂鸣器、二极管等项测量功能。功能选择按钮[6]由四个按钮组成，它们分别用于设定交/直流工作状态(SELE)，量程(RANGE)，自动调零(REL).数据锁定(D.H.)；其中(SELE)按钮可用于在电阻档轮换设定使其工作于电阻、二极管、蜂鸣器三种测量状态之一；[RANGE]键用于手动设定量程；[REL]键是相对测量功能键，它可以将测试开始前的读数作为底数扣除掉，其作用和调整零点是一样的，本实用新型就是利用这项功能实现自动调零的；[D.H]键按下时，可以将测量数据一直保持在显示器上。液晶显示器[7]除显示读数外，还可以同时显示小数点和量纲、负号、相对测量、交/直流等电学符号。本实用新型由两节1.5V电池供电，为保证霍尔元件工作稳定，设置了霍尔元件双端激励电源[8]，如图4所示，它由两个运放(U1和U2)、一个PNP三极管Q1、一个NPN三极管Q2和四个电阻R1、R2、R3、R4构成；两个运放可以合并用一个双运放，如TL062，两个三极管可采用9012、9013；R1∶R2为7∶5，R3∶R4为1∶1；9711内部有一路+1.2V的基准电压V_RO输出，经R1、R2分压为+0.5V，由U1、Q1组成的跟随器输出+0.5V的稳定电压[VH+]；R3、R4、U2、Q2构成的反相器再将其反转成-0.5V的稳定电压[VH-]；为霍尔元件提供恒定的激励电压。该电路可以保证电池在使用过程中电压下降到2V(每节1V)时，仍不会影响测量的精度。由于采用了双端激励，霍尔元件在无输入电流信号时，其输出共模电压为零，有效地改善了线性度和共模抑制比指标。放大器工作电源也是双电源，正电源为V+(9711内的VDDA时)，另外需要一路-3V左右的负电源，无法由FS9711内部提供，为此本实用新型设置了一个放大器负电源变换器，它将9711的CB端输出的方波电压经D3、D4整流成V-(-3V)负电源，既简单，又实用。D3、D4采用硝基二极管可以减少整流管压降造成的输出电压损失，得到最佳的电压配合效果。

Claims

1.一种交/直流数字式钳形表，由钳头[1]铁芯和霍尔元件、放大器[2]、功能切换开关[3]、V/Ω输入插孔[4]、A/D转换器[5]、功能选择按钮[6]、LCD显示器[7]相互电连接，其特征在于：整机采用两节1.5V干电池供电；功能切换开关[3]按需要选择将A/D转换器[5]与放大器[2]接通或与V/Ω输入插孔[4]接通；功能选择按钮[6]有四个按钮；钳头中的霍尔元件由一个独立的对称性双端稳压电源[8]激励；放大器采用双电源供电，其供电负电源V-[9]由A/D转换器的方波输出端子变换获得；LCD显示器[7]显示读数、量纲及电学符号。

2.如权利要求1所述钳形表，其特征在于：A/D转换器[5]具有自动换档，并具有电容、频率、温度测量功能，可使用FS9711、9721。

3.如权利要求1所述钳形表，其特征在于：霍尔元件激励电源[8]由两个运放及一只PNP，一只NPN三极管组成，其参考基准取自FS9711的V_RO端子，两只运放合用一个TL062双运放，两只三极管用9012，9013，电阻R1、R2的配置比为7∶5，R3、R4配置比为1∶1。

4.如权利要求1所述钳形表，其特征在于：放大器[2]由三个运放构成，三个运放合用一只TL064四运放，电阻R6＝R7，R8＝R9＝R10＝R11。

5.如权利要求1所述钳形表，其特征在于：放大器供电的负电源V-[9]是由FS9711的CB端子经两只硝基二极管整流而获得的。

6.如权利要求1所述钳形表，其特征在于：功能选择按钮[6]由四个按钮组成，它们分别用于设定交/直流工作状态(SELE)，量程(RANGE)，自动调零(REL).数据锁定(D.H.)；其中(SELE)按钮用于在电阻档轮换设定使其工作于电阻、二极管、蜂鸣器三种测量状态之一；[RANGE]键用于手动设定量程；[REL]键是相对测量功能键，它将测试开始前的读数作为底数扣除掉，完成调整零点的功能；[D.H]键按下时，将测量数据一直保持在显示器上。