智能直流电量计制造技术

一种用来测量直流电量、电流、电压的智能电量计，它是由八位单片机、程序存贮器、模数转换器、Ｉ／Ｏ扩展接口、电子多路开关、前置通道放大器，显示器、键盘、驱动及控制电路、串行接口，四色微型打印机组成。它用八位单片微处理机测量直流电量的累积值，配合Ａ／Ｄ转换电路实现多路测量。通过键盘达到人机对话和控制测量参数。本仪器配打印机打印测量数据。附加电子钟为使用者计时，并留有串行接口备用。（*该技术在1998年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术专利技术属于电气仪表测量领域。直流电量计是为直流供电系统，太阳能、风力发电系统，蓄电池生产、使用单位，以及电镀、电解工业中计量充电、放电电量的仪器。已有的电量计存在着测量范围窄，精度低，功能单一，无法与微机系统连机等缺点。如BT8208型、AHB－01型，其原理框图见图2。上述两种直流电量计主要由数字电路组成，使用V－F变换器进行A／D转换。这就决定了这种类型的电量计应用范围窄，缺乏有效的精确控制能力，性能价格比低。本专利技术的目的是将8031单片微处理机应用于直流电量计中，并使电流测量范围定为零到100安培，电流分辨率为1毫安，电量计量范围扩大到99999.999安时。而且还增加了精确的充电、放电电量自动控制，直流电压测量，打印测量参数，电子钟计时，与PC机通讯的RS－232C串行接口，使仪器具备了开机自检及零点自校等功能，同时留有一定的扩展功能余地。本技术是将8031单片微机应用于直流电量计之后，使其技术性能指标大大提高，增加了功能，扩大了应用范围。智能电量计的原理框图见图1，其中通道放大器LF347，用来放大从传感器拾取到的信号，4097多路开关在8031的控制下对多路模拟量信号进行选择，4052、LF347、LM311在8031的配合下对各路输入模拟信号进行双积分A／D转换，8031单片机将A／D送来的数字量进行运算、处理及累积，然后将数据送入I／O扩展接口8255，通过8255送出到显示器及打印机。8255还同时负责键盘的扫描管理和数据传送。我们知道电量是直流电流对时间的积分值，本电量计的电量测量传感器使用工业标准额定压降为75mV的分流器。串接于电流回路中的分流器将某一路取样信号送出，经低漂移直流放大器放大后，通过多路开关的选择，在单片机的配合下进行双积分A／D转换。其具体转换过程是，8031通过P1.0～P1.2发出的选址信号使积分器的输入端接此路被测模拟信号，与此同时8031向定时器1送定时值，并启动定时器1，积分时间T由8031的定时器1控制，T的长短与所需A／D转换的精度有关。当定时时间一到，定时器1产生溢出信号，这时，将P1.7取为1，积分器输入端接到负标准电压上，开始反向积分。当积分器的输出端由负到正经过零值时，比较器检测到这一过零信号，并翻转，使8031的P3.2端口变为低电平，此时8031停止定时器1的计数，这时读出定时器1中的计数值t，就是所需要的这一路模拟信号的A／D转换结果。实际被测电压值为V＝－ (VREF·t)/(T) 式中VREF定为负2.5V本机扫描测量周期为0.2秒，设每个周期测量的电量基本值为△QT，则有△QT＝ (Ii)/3600 ×0.2 AH(安时)其中Ii为每个测量周期内的电流值，根据上式，任意时刻的电量累积值为Qt＝ (Ii)/3600 ×0.2(AH)(i＝0，1，2…k)式中i＝t／0.2(当时间t不是0.2的整倍数时，累积值Qt不增加)，根据抽样定理，采样频率fs要大于信号频率ft的2倍，即fs≥2ft，本机所测量的信号基本近似直流，完全满足抽样定理的要求，保证了电量累积的准确性及高精度。使用智能直流电量计时，首先插入电源插销，然后按下电源开关，这时电源指示灯亮，显示器显示出PrESS－A(按A键)的提示，仪器开始工作。在仪器前面板上有两排按键，其中数字键0～9用来输入各种数字，另外还有自检键A，清除键C，打印键P，工作测量键R，显示选择键S，及编程参数输入键U。按A键通过自检后，显示器显示出PrESS－U(按U键)表示仪器正常，可以输入编程予置参数。U键是一个多功能键，当不断按下U键时，显示器将依次显示出U－1，U－2，U－3，U－F，U－P，U－L，U－H。其中U－1表示第1路被测回路所需要控制的电量(安时)值，如第1路电量累积值达到1000AH时，需要切断回路或给出指示信号，则可通过键盘在出现U－1显示之后输入数字1000，并按一次U键，这样控制参数就被输入。经过一定时间之后，实际累积电量值达到1000AH时，8031驱动继电器动作，切断回路开关K，打印机打印出当时时间及测量参数，同时，机箱中蜂鸣器发声，复位键中的发光管显示，达到了自动测量及控制的要求。接着出现的U－2表示第2路所需控制的电量值，输入及控制过程同上，如不需要控制，则不必输入。我们再介绍U－3，这是要求输入日、时、分、秒值。也可以从零算起。第四个出现的U－F表示要求输入所选用的分流器规格，输入01表示使用1安培的分流器，输入50则表示使用50安培的分流器，每次只能根据需要选用其中一种规格。在U－F之后的U－P是为打印机而设的打印年、月，可依次输入所属年月。最后两项U－L，及U－H，是专为防止蓄电池过充电及过放电而设的控制参数。例如某12V蓄电池过充电到15V或过放电到8V时，都将使电池损坏。那么就可将蓄电池两端接于电压测量端，并在显示U－L后输入低限值8，显示U－H时输入高限值15。这样，一旦蓄电池电压低于8V或高于15V，仪器都将自动接通充电回路，或切断充电回路，同时打印出当时测量参数，给出声光显示。S键是显示功能选择键，按下S键之后，显示器显示出提示SELEC，可以通过输入数字代号选择显示各路电量累积值，电流值，电压值及时间值等。其中01表示选择第1路电量值显示。02表示选择第1路电流值显示。03表示选择第2路电量值显示。04表示选择第2路电流值显示。05表示选择电压测量值显示。06表示选择时间值显示。最后按下R键，这时仪器进入测量工作状态，并根据所选择输入的功能键值，显示相应的测量数据。当需要改变显示内容时。可通过使用C键(清除键)，进行重新选择。如需要打印时，可按下P键。智能电量计与传统的机电式，常规数字式等电量计相比较，前者一机多能，一台电量计可同时测量两路电量、两路电流及一路电压，使控制充放电两个回路变得可靠方便。它还有很大的灵活性和扩充性，可根据用户需要进行修改，亦由于A／D转换精度为12位，因而测量精度高。附图说明智能直流电量计原理图图1说明1、分流器2、前置通道放大器LF3473、电子多路开关4、积分状态转换控制器40525、积分器LF3476、比较器(门开关)LM3117、单片微型机80318、锁存器74LS3739、程序存贮器273210、I／O扩展接口825511、键盘12、LED显示器13、PP40四色微型打印机14、控制及驱动电路15、RS－232C电平转换电路16、电源电路常规型数字电量计的原理图图2说明17、分流器18、前置放大器19、电压——频率转换器20、计数、译码电路21、显示器22、电流放大及电流指示器权利要求1.一种用来测量电流电量、电流、电压的智能直流电量计，它是由单片机，程序存贮器、分流器、前置放大器、模数转换器、电子开并和I/O扩展接口组成，其特征在于，电流部分、驱动继电器也焊装于电路板上，电路板固定在机箱的底座上，链盘和显示器焊装于扩展电路板上，固定于前面板内侧，上述各件是通过数据总线和控制信号线相联结。2.根据权利要求1所述的智能直流电量计，其特征在于模数转换器中使用双积分A／D转换器。3.根据权利要求1所述的智能直流电量计，其特征在于，单片机控制双积分A／D转换器，对输入信号积分，并使定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来测量电流电量、电流、电压的智能直流电量计，它是由单片机，程序存贮器、分流器、前置放大器、模数转换器、电子开并和Ｉ／Ｏ扩展接口组成，其特征在于，电流部分、驱动继电器也焊装于电路板上，电路板固定在机箱的底座上，链盘和显示器焊装于扩展电路板上，固定于前面板内侧，上述各件是通过数据总线和控制信号线相联结。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：严卫民，
申请(专利权)人：严卫民，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]