CN2566276Y - 无源数字电源电压表 - Google Patents
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Abstract
无源数字电源电压表，含电源电路(1)、测量电路(2)和显示电路(5)，测量电路(2)和电源电路(1)共输入端，以零线为公共端，相线的正负半周整流为正负电流向A/D模数转换芯片(5.1)供电，被测交流电压在电源电路(1)中经降压电路降压、二极管整流、稳压管稳压、电解电容滤波后输入并启动A/D模数转换芯片(5.1)；被测交流电压在正半周时，二极管导通、电阻分压和电解电容滤波后的电信号输入A/D模数转换芯片(5.1)，经A/D模数转换芯片(5.1)输出到LCD液晶器(5.2)显示出被测交流电压值。本实用新型不必外加工作电源，即被测电压同时也作为电源电压，简化了电压表的工作电路，并消除了外加工作电源受外部因素干扰而给电压表带来的影响。
Description
技术领域
本实用新型汲及一种电压表，特别是无源数字电源电压表。
背景技术
在数字时代，各种仪器仪表的读数正由数字显示逐步取代传统的指针读数。然而数字显示也受制造成本高和使用麻烦等因素的制约。目前数字显示表除数字万用表仍使用电池供电外，在需要实时监测各种数据的数字显示表，大都使用外加电源提供工作电流，在使用上造成不便；有的数字显示表使用带电源变压器的整流稳压电路提供工作电流，其电路较为复杂，且在有振动的地方，电源易受到噪声等因素的干扰。
实用新型内容
为了解决上述数字显示表工作电源所存在的问题，本实用新型提出无源数字电源电压表，大大简化了数字电压表工作电路，并提高了电压表抗干扰能力。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案：无源数字电源电压表，含电源电路、测量电路和显示电路，其特征在于：测量电路和电源电路共输入端，以零线为公共端，相线的正负半周整流为正负电流向A/D模数转换芯片(5.1)供电，被测交流电压在电源电路中经降压电路降压、二极管整流、稳压管稳压、电解电容滤波后输入并启动A/D模数转换芯片；被测交流电压在正半周时，二极管导通、电阻分压和电解电容滤波后的电信号输入A/D模数转换芯片，经A/D模数转换芯片输出到LCD液晶器显示出被测交流电压值。
所述的A/D模数转换芯片为ICL7106芯片系列或芯片ICL7107芯片；测量电路由电阻R4、R5、R6和二极管D3串联构成一回路，电解电容C5与电阻R6并联；电源电路1由降压电路和整流稳压滤波电路串联而成，降压电路由降压电容C1和泄放电阻R1并联，限流电阻R2与降压电容C1串联。并联的电解电容C2和稳压管ZD1与二极管D1串联，并联的电解电容C3和稳压管ZD2与二极管D2串联，这两小部份并联连接成整流稳压滤波电路第一级滤波电路；电阻R3、R4和电解电容C4串联连接成整流稳压滤波电路第二级滤波电路，两级滤波电路串联连接；被测交流电压正半周时，第一级滤波电路滤波后的输出电压信号经第二级滤波电路滤波输入到A/D模数转换芯片；被测交流电压为90V～450V，频率为50Hz～60Hz，降压电容电容值为C1＝0.1μf～1μf。
本实用新型的有益效果：本实用新型不必外加工作电源，即被测电压同时也作为电源电压，且大大简化了电压表的工作电路，并消除了外加工作电源易受外部因素干扰而给电压表带来的影响。
附图说明
图1为本实用新型的实施例一电路图。
图2为本实用新型的实施例二电路图。
图1中：1.电源电路，2.测量电路，3.降压电路，4.整流稳压滤波电路，5.显示电路，5.1.ICL7106芯片，5.2.LCD液晶显示器。
图2中：1.电源电路，2.测量电路，3.降压电路，4.整流稳压滤波电路，5.显示电路，5.1.ICL7107芯片，5.2.LED数码管。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
实施例一(以ICL7106芯片为例)
如图1所示：无源数字电源电压表，电源电路1、测量电路2和显示电路5电连接而成，电源电路1由降压电路3和整流稳压滤波电路4串联而成，降压电路3由降压电容C1和泄放电阻R1并联，限流电阻R2与降压电容C1串联。整流稳压滤波电路4由两级滤波电路连接，并联的电解电容C2和稳压管ZD1与二极管D1串联，并联的电解电容C3和稳压管ZD2与二极管D2串联，这两小部份并联连接成整流稳压滤波电路4第一级滤波电路；电阻R3、R4和电解电容C4串联连接成整流稳压滤波电路4第二级滤波电路；两级滤波电路串联连接。测量电路2由电阻R5、R6、R4和二极管D3串联、电解电容C5与电阻R6并联连接而成。电源电路1、测量电路2并联连接。显示电路5由ICL7106芯片5.1和三位半LCD液晶显示器5.2连接而成。
电源电路1中，为了防止电源再次接通时因产生瞬间电压叠加而损坏器件，在电容C1间并联上泄放电阻R1，用于泄放电源开路时残存在电容C1上的电荷；电容C1对尖峰电压的容抗很小，当被测交流电压的波形上出现尖峰电压时，电源电路1中出现尖峰电流，限流电阻R2可缓解尖峰电流对稳压管ZD1、ZD2的冲击，避免稳压管ZD1、ZD2过载击穿；根据设计要求，测量电压(同时也是电源电压)是90～450V，所以降压电容C1的耐压应大于或等于√2×450≈630V。电容C1其容量受两个方面的约制，一方面在低电压时应保证提供足够的电流；另一方面在高电压的情况，应考虑稳压管的功耗能力。低电压时，要求最低测量电压为90V；ICL7106芯片5.1工作电流小于2mA，按1.5mA计，稳压管的最小稳定电流按1.5mA计(小功率稳压管)，这就是说在90V时通过C1的电流应大于或等于3mA(R1、R2的影响很小忽略不计)，这就要求C1的容抗应小于或等于90V/3mA＝30KΩ，根据容抗与容量的倒数关系，其容量应大于或等于1000000μf/(2π×50×30×1000)≈0.1μf，这一数值就是在芯片及稳压管参数条件下为测量90V低端电压的最小值。另一方面，在高端电压450V时不应有太大的电流以致损坏稳压管ZD1、ZD2(因电压升高所增加的电流全由ZD1、ZD2吸收)，设稳压管功耗0.5W，因两管轮流工作，总耗散功率为1W，其稳定电压5.6V，所以电流应小于或等于1W/5.6V＝0.18A，这样其容抗应大于或等于450V/0.18A＝2.5KΩ，从稳压管功耗考虑容量应小于或等于1000000μf/(2π×50×2.5×1000)≈1.2μf，若按频率60Hz计算，其容量不应超过1μf，降压电容电容值为C1＝0.1μf～1μf是根据被测交流电压为90V～450V、频率为50Hz～60Hz及稳压管功率算出的取值范围，若要扩展测量下限，就要增大C1的容量及稳压管ZD1、ZD2的功率。ICL7106芯片5.1是以第1脚为公共点进行稳压的，通过ICL7106芯片5.1的第36脚调节基准电压，基准电压是取自第1脚与第32脚之间的电压，其间不应有各种干扰，经过电阻R3、R4和电解电容C4组成第二级滤波电路对稳压后的电压进行再次滤波，可使LCD液晶显示器5.2显示的读数稳定。
当把交流电压表的两输入端A、B接上被测交流电压，被测交流电压经降压电路3降压后，其正半周时，二极管D1导通、D2截止，电压经ZD1、C2滤波稳压后输出正电平，其负半周时，二极管D2导通，D1截止，电压经ZD2、C3滤波稳压后输出负电平，正、负电平经第二级滤波电路输入到ICL7106芯片5.1的第1脚和第26脚，启动ICL7106芯片5.1。同时被测交流电压在负半周时D3截止，测量电路2断开，正半周时，D3导通，被测交流电压由R5、R6分压后的电信号经C5滤波输入ICL7106芯片5.1的第31脚和第30脚进行模数转换，经模数转换后的电信号输入到LCD液晶显示器5.2后，显示出与被测交流电压相同的电压值，测量电路2虽经过R4，但R4＜＜R5，影响不大，通过ICL7106芯片5.1的第36脚调整基准电压即可消除被测交流电压的损失。
实施例二(以ICL7107芯片为例)
如图2所示，把实施例一的显示电路5替换成ICL7107芯片5.1及LED数码管5.2，对电源电路1中的元件参数作些调整，其余实施方式与实施例一同。
Claims (6)
1.无源数字电源电压表，含电源电路(1)、测量电路(2)和显示电路(5)，其特征在于：
①测量电路(2)和电源电路(1)共输入端，以零线为公共端，相线的正负半周整流为正负电流向A/D模数转换芯片(5.1)供电；
②被测交流电压在电源电路(1)中经降压电路(3)降压、二极管整流、稳压管稳压、电解电容滤波后输入并启动A/D模数转换芯片(5.1)；被测交流电压在正半周时，二极管导通、电阻分压和电解电容滤波后的电信号输入A/D模数转换芯片(5.1)，经A/D模数转换芯片(5.1)输出到LCD液晶器(5.2)显示出被测交流电压值。
2.根据权利要求1所述的无源数字电源电压表，其特征在于：所述的A/D模数转换芯片(5.1)为ICL7106芯片系列或芯片ICL7107芯片。
3.根据权利要求1所述的无源数字电源电压表，其特征在于：测量电路(2)由电阻R5、R6、R4和二极管D3串联构成一回路，电解电容C5与电阻并联。
4.根据权利要求1所述的无源数字电源电压表，其特征在于：电源电路(1)由降压电路(3)和整流稳压滤波电路(4)串联而成，降压电路(3)由降压电容C1和泄放电阻R1并联，限流电阻R2与降压电容C1串联；并联的电解电容C2和稳压管ZD1与二极管D1串联，并联的电解电容C3和稳压管ZD2与二极管D2串联，这两部份并联组成整流稳压滤波电路(4)第一级滤波电路；电阻R3、R4和电解电容C4串联连接成整流稳压滤波电路(4)第二级滤波电路；两级滤波电路串联连接。
5.根据权利要求1或3或4所述的无源数字电源电压表，其特征在于：被测交流电压正半周时，第一级滤波电路滤波后的输出电压信号经第二级滤波电路滤波输入到A/D模数转换芯片(5.1)。
6.根据权利要求1或3或4所述的无源数字电源电压表，其特征在于：被测交流电压为90V～450V，频率为50Hz～60Hz，降压电容电容值为C1＝0.1μf～1μf。
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