一种用于光电流检测的微电流计制造技术

一种用于光电流检测的微电流计，属光电流检测技术领域。包括微电流放大、模数转换、单片机控制、数码显示单元和直流电源，其特征在于微电流放大单元的输入端和光电转换器相连接，输出端和模数转换模块的输入端相连接；模数转换模块的输出端连接到单片机控制单元上，单片机控制单元和数码显示单元相连接；单片机控制单元上连接了清零开关；直流电源连接到上述各个单元为其提供所需的直流电。本实用新型专利技术采用了单片机进行控制，有利于维护和进一步的升级，放大倍数连续可调，可使仪器具有更大的灵活性，使在量程范围内，数据结果与实际结果成正比，能保证用于定性分析的精度；使用数字清零，比模拟清零更有效地减小外界杂光的干扰，电路结构简单。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
所属
本技术涉及一种用于光电流检测的微电流计，属光电流检测

技术介绍
现在用于光电流检测的微电流计的种类较多，精度不一，精度的不同，价格也相差较大，但是实验室所需要的用于光电检测微电流计常用于定性分析问题，精度有较高要求，但在数值上并不严格要求，但电流计的测试结果要能够反映真实的电流变化情况。南京工学院学报(自然科学版)2003年3月第二卷第一期的文章新型微电流计的设计与应用介绍了一种用于实验室的微电流计的设计方案。该方案采用ICL7107CPL与模拟电路构成，为了提高测量精度该方案采用了多量程测量，通过开关切换量程，对于清零同样采用模拟电路的方式，电路较复杂，成本较高，该方案设计的微电流计量程切换开关容易损坏，而且由于常见的定性分析实验并不需要精确的数值结果，因此该方案在简单实用方面有些欠缺。
技术实现思路
针对
技术介绍
中所述的缺陷和不足，本技术提供了一种专门用于光电流检测的简单实用的微电流计。本技术的技术方案如下：一种用于光电流检测的微电流计，包括微电流放大单元、模数转换模块、单片机控制单元、数码显示单元和直流电源，其特征在于微电流放大单元的输入端和光电转换器相连接，输出端和模数转换模块的输入端相连接；模数转换模块的输出端连接到单片机控制单元上，单片机控制单元和数码显示单元相连接以显示所检测的微电流值；单片机控制单元上连接了清零开关能够实现清零功能；直流电源连接到微电流放大单元、模数转换模块、单片机控制单元和数码显示单元为其提供所需的直流电。该光电流计采用硅光电池完成光电装换，将光信号装化为微电流信号，然后转换为易于测量的电压信号，再经过微电流放大单元进行微信号放大后，通过模数转换芯片对转换放大后的电压信号进行数据采集，最后将数据送至单片机控制单元，并通过数码显示单元的数码管显示测量数据。微电流计的量程为0.1uA-0.1mA，放大倍数连续可调，在保证精度的情况下去除了量程切换开关，为排除环境影响，电流计设置了软件清零功能，可以有效的排除环境影响。本技术电流计设计中ICL7135模数转换器使用其BUSY信号端作为信号输出端。BUSY端口输出的信号的高电平的宽度等于积分和反积分时间之和。ICL7135内部规定积分时间固定为10001个时钟脉冲时间，反积分时间长度与被测电压的大小成比例。利用这个特点可以用单片机对高电平的长度进行测量，从而计算出模拟信号的电压。采用的ICL7135的时钟信号是由单片机的ALE引脚信号经过74HC161的16分频得到的。单片机内部定时器的计时脉冲频率为单片机片内振荡频率的1/12，而ALE引脚输出信号是单片机片内振荡频率的1/6。ICL7135时钟信号是定时器计时脉冲频率是ICL7135时钟信号的1/8。-->电压计算公式：count为单片机内部定时器的计时脉冲的个数。本技术微电流计进行测量时单片机控制单元的运行方法为：开机进行初始化，显示初始值，等待信号到来，检测到有信号以后，启动定时器，计算由模数转换模块送来的信号的高电平长度，通过计算公式计算电压值，然后将电压值转化为四位的数字编码，送到数码管进行动态扫描显示，同时还要继续扫描信号端口，以便于随时显示实时数值。清零采用中断方式处理，在光电流为零时，按下清零按钮，通过单片机内部计算，改变需要显示的数值，达到清零的目的。再次按下清零可以恢复原来的显示。需要注意，每次改变增益旋钮都要进行重新清零。本技术的创新之处在于，采用了单片机进行控制，有利于维护和进一步的升级，放大倍数连续可调，可以使仪器具有更大的灵活性，使在量程范围内，数据结果与实际结果成正比，能够保证用于定性分析的精度，使用数字清零，比模拟清零更有效地减小外界杂光的干扰，电路结构简单。附图说明图1为本技术微电流计的电路结构示意图。其中：1、微电流放大单元，2、模数转换模块，3、单片机制单元，4、数码显示单元，5、直流电源。图2为本技术微电流计中微电流放大单元的电路图。图3为本技术微电流计中模数转换模块的电路图。图4为本技术微电流计中的单片机控制单元的电路图。图5为本技术微电流计中数码显示单元的电路图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的说明，但不限于此。实施例1：本技术实施例1如附图1所示，包括微电流放大单元1、模数转换模块2、单片机控制单元3、数码显示单元4和直流电源5，其特征在于微电流放大单元1的输入端和光电转换器相连接，输出端和模数转换模块2的输入端相连接；模数转换模块2的输出端连接到单片机控制单元3上，单片机控制单元3和数码显示单元4相连接以显示所检测的微电流值；单片机控制单元3上连接了清零开关能够实现清零功能；直流电源5连接到微电流放大单元1、模数转换模块2、单片机控制单元3和数码显示单元4为其提供所需的直流电。图2为本技术实施例1微电流计中微电流放大单元的电路图，它是用三个芯片a、b和OP07构成，其中芯片a、b为两个相同的LF353运算放大器，都是双运放，即包括A，B两个单元。a放大器的3脚接地，2脚微输入电流信号，并通过电阻R1接到1脚，经过a放大器的A单元，微电流信号经过放大并转换为电压信号从1脚输出，8脚和4脚分别接正负电源，并通过电容C1，C2耦合接地，1脚接到a放大器B单元的5脚，6脚与7脚短接，7脚将输出信号。a通过7脚与OP07相连，OP07构成巴特沃斯二阶低通滤波器，OP07的4脚和7脚分别接正负电源，并通过电容C7，C9耦合接地，a放大器的7脚通过两个串联电阻-->R2和R3接到OP07的3脚，OP07的3脚通过1000pF电容C8接地，OP07的2脚通过1K电阻R4接地，并通过1K电阻R5接到OP07的6脚，6脚通过1000pf电容C6接到两个串联电阻R2、R3的接点处，OP07的6脚作为输出信号接到b放大器的3脚。b放大器是双运放，也包括A，B两个单元，8脚和4脚分别接正负电源并通过电容C10，C11耦合接地，2脚接到1脚，1脚通过1k电阻R(6)接到B单元的6脚，5脚接地，6脚通过1K电阻R7和变阻器W1接到7脚，7脚作为输出端接ICL7135的7135_INPUT信号端。其中芯片集成运算放大器芯片是LF353。图3：模数转换模块，包括ICL7135模数转换电路和74HC161分频电路。ICL7135电路连接情况如下，1脚接-5V电源，5V电源通过稳压管D1和分压电阻W2得1V的基准电压接到2脚，3脚接模拟地，4脚为积分器输入端，接积分电容C11；5脚为积分器和比较器反相输入端，接自零电容C12；6脚为缓冲器输出端，接积分电阻R12；7脚接基准电容C13正端；8脚为基准电容C13负端；9脚为被测信号负输入端此处接地，10脚位被测信号正输入端接图2微电流放大单元的b的7脚，11脚接+5V电源端，21脚：busy忙状态输出端，通过非门74LS04输出，22脚为时钟信号输入端，24脚接数字地端，其他脚空接。74HC161为分频器，为ICL7135提供时钟信号，图3中74HC161的CLK接单片机ALE接口，为74HC161提供基频信号，然后Q3脚输出16分频信号，接ICL7135的CLKIN端，为ICL7135提供时钟信号。图4：单片机电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光电流检测的微电流计，包括微电流放大单元、模数转换模块、单片机控制单元、数码显示单元和直流电源，其特征在于微电流放大单元的输入端和光电转换器相连接，输出端和模数转换模块的输入端相连接；模数转换模块的输出端连接到单片机控制单元上，单片机控制单元和数码显示单元相连接以显示所检测的微电流值；单片机控制单元上连接了清零开关能够实现清零功能；直流电源连接到微电流放大单元、模数转换模块、单片机控制单元和数码显示单元为其提供所需的直流电。

【技术特征摘要】
1.一种用于光电流检测的微电流计，包括微电流放大单元、模数转换模块、单片机控制单元、数码显示单元和直流电源，其特征在于微电流放大单元的输入端和光电转换器相连接，输出端和模数转换模块的输入端相连接；模数转换模块的输出端连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：连洁，王永胜，武振国，马跃进，于晓红，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：实用新型
国别省市：88[中国|济南]