一种自动量程数显直流电压表制造技术

本实用新型专利技术公开了一种自动量程数显直流电压表，包含数字电压测量电路单元，电压放大单元，电压检测单元，转换控制单元，执行分压单元，组成具有自动量程高精度数显直流电压表，可取代磁电系直流指针式电压表(C31‑V)，具有操作方便，测量正确，使用安全等优点。

An automatic range digital display DC voltmeter

The utility model discloses an automatic range digital display direct current voltmeter, which comprises a digital voltage measuring circuit unit, a voltage amplifying unit, a voltage detecting unit, a conversion control unit, and an executive voltage dividing unit. The digital display direct current voltmeter with automatic range and high precision is composed, and can replace the direct current pointer voltmeter (C31_V) of the electromagnetic system. It has the advantages of convenient operation, correct measurement and safe use.

【技术实现步骤摘要】
一种自动量程数显直流电压表
本技术涉及一种电压测量工具，尤其涉及一种自动量程数显直流电压表。
技术介绍
磁电系直流指针式电压表(C31-V)具有电路简单、测量方便等特点，但受表头精度的限制，测量精度较差，并且电压表的输入阻抗不高，测高内阻源时精度明显下降；测量中若过量程或反向，易于损坏表头而影响测量精度。尤其用于大学物理实验，损坏较多。数字电压表作为现代电子测量中最基础与核心的一种测量仪器，对其测量的精度和功能要求也越来越高。由于电压测量最普遍，涉及范围广，特别是在微电压、高电压以及待测信号强弱相差极大的情况下，既要保证弱信号的测量精度又要兼顾强信号的测量范围，传统的手动转换量程的电压表在测量技术上有一定的难度；同时，若量程选择不当，不但会造成测量精度下降甚至仪表损坏。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种自动量程数显直流电压表。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：包含数字电压测量电路单元，电压放大单元，电压检测单元，转换控制单元，执行分压单元。所述转换控制单元包括电阻R6～R18，二极管D3～D6，三极管Q1～Q4，运放A3～A4，所述D3正极与数字电压测量电路单元的过量程输出端相连，D4正极与D3负极相连，D4负极与A4正输入端相连；所述R14一端与A4的正输入端相连，另一端与地相连；所述D5、D6正极与数字电压测量电路单元的欠量程输出端相连，D5负极连接R11后接地，D6负极连接R12后接地；所述R9一端与+5V输入电压相连，另一端与D5负极相连；所述R10一端与+5V输入电压相连，另一端与D6负极相连；所述R7一端与电压检测单元的输出端相连，另一端与Q1的基极相连；所述Q1的集电极与D3负极相连，Q1的发射极与A3正输入端相连；所述R8一端与Q1的基极相连，另一端接地；所述A3负输入端与D6负极相连；所述R13一端与A3正输入端相连，另一端接地；所述R15的一端与A3的正输入端相连，另一端与A3的输出端相连；所述R16的一端与A4的正输入端相连，另一端与A4的输出端相连；所述R17的一端与A3的输出端相连，另一端与三极管Q3的基极相连；所述Q3的集电极与继电器K1相连，发射极与地相连；所述Q4的集电极与继电器K2相连，发射极与地相连；所述R6的一端与电压检测单元的输出端相连，另一端与Q2的基极相连；所述Q2的集电极与A4的负输入端相连，发射极与地相连。所述执行分压单元包括电阻R22～R24，两个双刀双掷继电器K1、K2。所述K1包括静触点1～4，动触头1～2，其一端与+5V输入电压相连，另一端与Q3的集电极相连；所述K2包括静触点1～4，动触头1～2，其一端与+5V输入电压相连，另一端与Q4的集电极相连；所述R21与K2的静触点4相连，另一端与R22的一端相连；所述R22的一端与R21的一端相连，另一端与K1的静触点4相连；所述R23的一端与R22的一端相连，另一端与K1的静触点3相连；所述R24的一端与R23的一端相连，另一端与地相连；所述K1的动触头2与K2的静触点3相连，动触头1与K1的静触点2相连；所述K2的动触头2与A5的正输入端相连；所述K2的静触点4通过R21与电压检测单元的输入端以及整机输入端IN相连。所述电压放大单元包括运算放大器A5，电阻R19、R20、R25，电容C1，稳压二极管D7、D8。所述D8的负极与D7负极相连，另一端与地相连；所述D7正极与A5的正输入端相连；所述A5的正输入端与执行分压单元中的K2的动触头2相连，负输入端通过R19与地相连，输出端通过R25与数字电压测量电路单元的测量输入端相连；所述R20的一端与A5的负输入端相连，另一端与A5的输出端相连；所述C1的一端与数字电压测量电路单元的测量输入端相连，另一端接地。由于采用上述技术方案，该技术具有如下有益效果：1.组成的自动量程高精度数显直流电压表，可以取代磁电系直流指针式电压表；2.数显直流电压表具有操作方便，测量正确，使用安全；附图说明图1是本技术实施例图；图中：数字电压测量电路单元1、电压检测单元2、转换控制单元3、执行分压单元4、电压放大单元5。具体实施方式如图1所示，一种自动量程数显直流电压表，其特征在于，包括数字电压测量电路单元1、电压检测单元2、转换控制单元3、执行分压单元4、电压放大单元5。各个单元以虚线框划分。所述数字电压测量电路单元1采用高精度41/2位的ICL7135A/D转换器，根据厂方提供的标准电路，配加译码器，数码显示器，驱动器及电阻电容等元件，组成一个满量程为2V的数字电压测量单元。该数字电压测量单元性能很高，具有自动极性转换功能，每次A/D转换前，内部电路都自动进行调零操作；在±2000字(2V满量程)范围内，保证转换精度±1字；特别具有当输入电压超出量程范围，过量程(OR)电位将会变高和当输入电压等于或低于满量程的9％，欠量程(UR)将会变高的标志信号输出，可为自动量程转换提供控制信号。所述电压放大单元5采用高精度ICL7650运算放大器，它具有输入偏置电流小、失调小、增益高、共模抑制能力强、响应快、漂移低、性能稳定。本单元输入端g连接执行分压单元4的分压输出端g’，输入端g连接运算放大器A5的+输入端，对输入电压信号进行放大，然后运算放大器A5输出端通过R20、C1连接本单元输出端h’输送至数字电压测量单元1输入端h(ICL7135的第10脚)，去进行电压测量。转换控制单元3采用LM324运算放大器加上电阻、二极管和三极管组成信号放大控制电路，本单元的c输入端连接数字电压测量电路单元1的输出端c’(ICL7135的过量程(OR)输出端(第27脚))和二极管D3；输入端d连接数字电压测量电路单元1的输出端c’(ICL7135的欠量程(UR)输出端(第28脚))和二极管D5和D6；另一个输入端b连接的电压检测单元2输出端b’和电阻R6及R7。电压检测单元2采用LM324运算放大器加上电阻和二极管组成电压比较器，本单元输入端a连接整机的输入端IN和电阻R1，输出端b’连接转换控制单元3输入端b和二极管D1及D2。改R2与R3、R4与R5比值调设定范围。输入端IN的待测电压不达设定范围，本单元输出端b’保持低电位输出；若达设定范围内，输出端b’变高电位输出。执行分压单元4由电阻、二个双刀双掷继电器K1、K2组成，二个输入端e、f连接转换控制单元3二个输出端e’、f’，根据这二个输出端电位的高低，决定二个继电器的通电状况，继电器的双刀双掷连接电阻分压电路，继电器的通电状况改变，分压状况随之改变，设计每挡分压系数为10，可使数字测量电路的量程以每挡扩大10倍扩大量程。具体电路如下：所述转换控制单元包括电阻R6～R18，二极管D3～D6，三极管Q1～Q4，运放A3～A4，所述D3正极与数字电压测量电路单元的过量程输出端相连，D4正极与D3负极相连，D4负极与A4正输入端相连；所述R14一端与A4的正输入端相连，另一端与地相连；所述D5、D6正极与数字电压测量电路单元的欠量程输出端相连，D5负极连接R11后接地，D6负极连接R12后接地；所述R9一端与+5V输入电压相连，另一端与D5负极相连；所述R10一端与+5V输入电压相连，另本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动量程数显直流电压表，其特征在于，包括数字电压测量电路单元(1)、电压检测单元(2)、转换控制单元(3)、执行分压单元(4)和电压放大单元(5)；所述转换控制单元(3)包括电阻R6～R18，二极管D3～D6，三极管Q1～Q4，运放A3～A4，所述D3正极与数字电压测量电路单元(1)的过量程输出端相连，D4正极与D3负极相连，D4负极与A4正输入端相连；所述R14一端与A4的正输入端相连，另一端与地相连；所述D5、D6正极与数字电压测量电路单元(1)的欠量程输出端相连，D5负极连接R11后接地，D6负极连接R12后接地；所述R9一端与+5V输入电压相连，另一端与D5负极相连；所述R10一端与+5V输入电压相连，另一端与D6负极相连；所述R7一端与电压检测单元(2)的输出端相连，另一端与Q1的基极相连；所述Q1的集电极与D3负极相连，Q1的发射极与A3正输入端相连；所述R8一端与Q1的基极相连，另一端接地；所述A3负输入端与D6负极相连；所述R13一端与A3正输入端相连，另一端接地；所述R15的一端与A3的正输入端相连，另一端与A3的输出端相连；所述R16的一端与A4的正输入端相连，另一端与A4的输出端相连；所述R17的一端与A3的输出端相连，另一端与三极管Q3的基极相连；所述Q3的集电极与继电器K1相连，发射极与地相连；所述Q4的集电极与继电器K2相连，发射极与地相连；所述R6的一端与电压检测单元(2)的输出端相连，另一端与Q2的基极相连；所述Q2的集电极与A4的负输入端相连，发射极与地相连；所述执行分压单元(4)包括电阻R22～R24，两个双刀双掷继电器K1、K2；所述K1包括静触点1～4，动触头1～2，其一端与+5V输入电压相连，另一端与Q3的集电极相连；所述K2包括静触点1～4，动触头1～2，其一端与+5V输入电压相连，另一端与Q4的集电极相连；所述R21与K2的静触点4相连，另一端与R22的一端相连；所述R22的一端与R21的一端相连，另一端与K1的静触点4相连；所述R23的一端与R22的一端相连，另一端与K1的静触点3相连；所述R24的一端与R23的一端相连，另一端与地相连；所述K1的动触头2与K2的静触点3相连，动触头1与K1的静触点2相连；所述K2的动触头2与A5的正输入端相连；所述K2的静触点4通过R21与电压检测单元(2)的输入端以及整机输入端IN相连；所述电压放大单元(5)包括运算放大器A5，电阻R19、R20、R25，电容C1，稳压二极管D7、D8；所述D8的负极与D7负极相连，另一端与地相连；所述D7正极与A5的正输入端相连；所述A5的正输入端与执行分压单元(4)中的K2 的动触头2相连，负输入端通过R19与地相连，输出端通过R25与数字电压测量电路单元(1)的测量输入端相连；所述R20的一端与A5的负输入端相连，另一端与A5的输出端相连；所述C1的一端与数字电压测量电路单元(1)的测量输入端相连，另一端接地。...

【技术特征摘要】
1.一种自动量程数显直流电压表，其特征在于，包括数字电压测量电路单元(1)、电压检测单元(2)、转换控制单元(3)、执行分压单元(4)和电压放大单元(5)；所述转换控制单元(3)包括电阻R6～R18，二极管D3～D6，三极管Q1～Q4，运放A3～A4，所述D3正极与数字电压测量电路单元(1)的过量程输出端相连，D4正极与D3负极相连，D4负极与A4正输入端相连；所述R14一端与A4的正输入端相连，另一端与地相连；所述D5、D6正极与数字电压测量电路单元(1)的欠量程输出端相连，D5负极连接R11后接地，D6负极连接R12后接地；所述R9一端与+5V输入电压相连，另一端与D5负极相连；所述R10一端与+5V输入电压相连，另一端与D6负极相连；所述R7一端与电压检测单元(2)的输出端相连，另一端与Q1的基极相连；所述Q1的集电极与D3负极相连，Q1的发射极与A3正输入端相连；所述R8一端与Q1的基极相连，另一端接地；所述A3负输入端与D6负极相连；所述R13一端与A3正输入端相连，另一端接地；所述R15的一端与A3的正输入端相连，另一端与A3的输出端相连；所述R16的一端与A4的正输入端相连，另一端与A4的输出端相连；所述R17的一端与A3的输出端相连，另一端与三极管Q3的基极相连；所述Q3的集电极与继电器K1相连，发射极与地相连；所述Q4的集电极与继电器K2相连，发射极与地相连；所述R6的一端与电压检测单元(2)的输出端相连...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏斌，王凤鸣，乐培界，谢文明，
申请(专利权)人：华北理工大学，杭州精科仪器有限公司，
类型：新型
国别省市：河北,13