數(shù)字式電位差計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字式電位差計(jì)，屬于電子技術(shù)應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電位差計(jì)是一種用途很多的常用測(cè)量?jī)x器，它可以用來(lái)測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和電位差，配上標(biāo)準(zhǔn)電阻還可以測(cè)量電流和電阻等物理電學(xué)量，傳統(tǒng)的電位差計(jì)實(shí)驗(yàn)更是采用十一線電位差計(jì)，儀器較多，要自組電路，電路聯(lián)接復(fù)雜，測(cè)量方法繁瑣，使用步驟較多，使用不便。同時(shí)傳統(tǒng)的電位差計(jì)，還易受工作電源不穩(wěn)定、檢流計(jì)靈敏度、標(biāo)準(zhǔn)電池與環(huán)境溫度等有關(guān)因素影響。
[0003]本實(shí)用新型采用新的電子技術(shù)設(shè)計(jì)出一種新型數(shù)字式的電位差計(jì)，采用單片機(jī)芯片來(lái)主要完成電壓的檢測(cè)，電路中用高穩(wěn)定性的可調(diào)電源來(lái)取代過(guò)去的干電池和標(biāo)準(zhǔn)電池，用高靈敏度的電子檢流計(jì)取代機(jī)械檢流計(jì)，同時(shí)結(jié)合數(shù)碼顯示，通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)電壓的比較，即可測(cè)量出待測(cè)電動(dòng)勢(shì)值。測(cè)量結(jié)果精度高，本實(shí)用新型的數(shù)字式電位差計(jì)與傳統(tǒng)式的電位差計(jì)相比較，它具有體積小、重量輕、價(jià)格低、操作方便、精確度高等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于各級(jí)學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有的測(cè)量和實(shí)驗(yàn)儀器的不足，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的數(shù)字式電位差計(jì)，采用了單片機(jī)技術(shù)和高穩(wěn)定性的可調(diào)電源，并可由數(shù)碼顯示直接讀出輸出的電壓或測(cè)量的未知電壓值。而電位差計(jì)內(nèi)附有了精密電源，省去了標(biāo)準(zhǔn)電池，同時(shí)省去了反復(fù)校準(zhǔn)工作電流的要求，方便了操作。
[0005]本數(shù)字式電位差計(jì)上設(shè)置有五位數(shù)顯電壓表，五位數(shù)顯電流表、電壓輸入端口、電壓輸出端口、電壓調(diào)節(jié)旋鈕、標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)量旋鈕、電流調(diào)節(jié)旋鈕、功能選擇旋鈕、開關(guān)和電源顯示，電位差計(jì)內(nèi)具有單片機(jī)，隔離放大、Α/D轉(zhuǎn)換、基準(zhǔn)和檢測(cè)、電壓調(diào)整和驅(qū)動(dòng)的電路。
[0006]電位差計(jì)內(nèi)的單片機(jī)采用AT89S52芯片，AT89S52美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS的8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能:256字節(jié)RAM，32位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)具有晶振及時(shí)鐘電路。
[0007]本數(shù)字式電位差計(jì)內(nèi)的隔離放大電路、Α/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路依次相連；其恒壓電源電路、基準(zhǔn)和檢測(cè)電路和電壓調(diào)整電路依次相連，同時(shí)基準(zhǔn)和檢測(cè)電路與單片機(jī)相連。
[0008]本電位差計(jì)在功能上可取代傳統(tǒng)的電位差計(jì)，但仍然能同原有的傳統(tǒng)^^一線電位差計(jì)等儀器混合使用，增強(qiáng)對(duì)測(cè)量原理的理解，同時(shí)由于內(nèi)部具有精密電源和檢流計(jì)，可對(duì)熱電偶和動(dòng)圈式儀表等一般的測(cè)量?jī)x器進(jìn)行檢測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是數(shù)字式電位差計(jì)外觀圖，其中的I是五位數(shù)顯電流表，2是五位數(shù)顯電壓表，3是電源顯示，4是電壓輸入端口，5是電壓輸出端口，6是電壓調(diào)節(jié)旋鈕，7是標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)量旋鈕，8是電流調(diào)節(jié)旋鈕，9是功能選擇旋鈕，10是開關(guān)。
[0010]圖2是系統(tǒng)電路原理圖。
[0011]圖3是電壓調(diào)整電路圖
【具體實(shí)施方式】
[0012]結(jié)合附圖，下面具體說(shuō)明數(shù)字式電位差計(jì)的工作和電路情況。
[0013]本數(shù)字式電位差計(jì)采用的五位數(shù)顯電壓和電流表，其驅(qū)動(dòng)與顯示芯片采用的是專用芯片MAX7219，MAX7219是八位串行共陰LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描驅(qū)動(dòng)芯片，其峰值段電流可達(dá)40mA，最高串行掃描速率為1MHz，典型掃描速率為1300Hz，僅使用很少的I/O 口，即可完成對(duì)數(shù)碼管的顯示控制和驅(qū)動(dòng)，線路非常簡(jiǎn)單，控制方便。
[0014]本數(shù)字式電位差計(jì)的電源采用高穩(wěn)定可調(diào)整電源，數(shù)字式電位差計(jì)Α/D電路的AD轉(zhuǎn)換器選用美國(guó)AD公司的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD1674，它具有的采樣和轉(zhuǎn)換能力，片上自帶采樣與保持放大器，能夠滿足系統(tǒng)的速度和精度要求。AD1674把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)送往單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示。
[0015]本電位差計(jì)的電壓調(diào)整電路中，采用Q2、Q3組成復(fù)合管，其中Q2采用S9013，Q3采用TIP41。而運(yùn)算放大器NE5532、R16、R17和R18構(gòu)成取樣比較放大電路，在電路中，由NE5532和Q2、Q3及取樣電路構(gòu)成負(fù)反饋，用以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓和電壓調(diào)節(jié)輸出。而R11、Q1、⑶4013觸發(fā)器和可控硅SCR構(gòu)成過(guò)流保護(hù)電路，當(dāng)電流過(guò)大時(shí)，Rll兩端的壓降使Ql導(dǎo)通，通過(guò)CD4013觸發(fā)可控硅使調(diào)整管基極接地，電壓輸出為零，達(dá)到過(guò)流保護(hù)的目的。
[0016]使用時(shí)，本數(shù)字式電位差計(jì)仍然保留有電壓輸入端和電壓輸出端，以方便在使用傳統(tǒng)電位差測(cè)量方式時(shí)使用，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)量旋鈕，可以選用在輸入端接入標(biāo)準(zhǔn)電池，在電壓輸出端用于輸出穩(wěn)定電壓，用以測(cè)量并顯示待測(cè)電動(dòng)勢(shì)。同時(shí)結(jié)合功能選擇旋鈕，利用標(biāo)準(zhǔn)電阻，還可利用本實(shí)用新型來(lái)測(cè)量電流或測(cè)量并計(jì)算出待測(cè)電阻阻值。
[0017]本數(shù)字式電位差計(jì)能實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)電動(dòng)勢(shì)和電阻的準(zhǔn)確測(cè)量和顯示等功能，同時(shí)還能對(duì)一般測(cè)量?jī)x器進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)構(gòu)合理，操作方便，教學(xué)效果好，適合于各級(jí)學(xué)校的物理、電磁學(xué)等課程的測(cè)量與教學(xué)實(shí)驗(yàn)及科研。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種數(shù)字式電位差計(jì)，其特征是:電位差計(jì)上設(shè)置有五位數(shù)顯電壓表(2)，五位數(shù)顯電流表(I)、電壓輸入端口(4)、電壓輸出端口(5)、電壓調(diào)節(jié)旋鈕(6)、標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)量旋鈕(7)、電流調(diào)節(jié)旋鈕(8)、功能選擇旋鈕(9)、開關(guān)(10)和電源顯示(3)，電位差計(jì)內(nèi)具有單片機(jī)，隔離放大、A/D轉(zhuǎn)換、基準(zhǔn)和檢測(cè)、恒壓電源、電壓調(diào)整和驅(qū)動(dòng)的電路；其電位差計(jì)內(nèi)的隔離放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路依次相連；其恒壓電源電路、基準(zhǔn)和檢測(cè)電路和電壓調(diào)整電路依次相連，同時(shí)基準(zhǔn)和檢測(cè)電路與單片機(jī)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式電位差計(jì)，其特征是:其電位差計(jì)內(nèi)的單片機(jī)采用AT89S52 芯片。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字式電位差計(jì)，電位差計(jì)上設(shè)置有五位數(shù)顯電壓表，五位數(shù)顯電流表、電壓輸入端口、電壓輸出端口、電壓調(diào)節(jié)旋鈕、標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)量旋鈕、電流調(diào)節(jié)旋鈕、功能選擇旋鈕、開關(guān)和電源顯示，電位差計(jì)內(nèi)具有單片機(jī)，隔離放大、A/D轉(zhuǎn)換、基準(zhǔn)和檢測(cè)、電壓調(diào)整和驅(qū)動(dòng)的電路。本實(shí)驗(yàn)儀采用單片機(jī)和高穩(wěn)定可調(diào)電源，能實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)電動(dòng)勢(shì)和電阻的準(zhǔn)確測(cè)量和顯示等功能，同時(shí)還能對(duì)一般測(cè)量?jī)x器進(jìn)行檢測(cè)，適合于各級(jí)學(xué)校的物理、電磁學(xué)等課程的測(cè)量與教學(xué)實(shí)驗(yàn)及科研。
【IPC分類】G01R27/08, G01R17/20
【公開號(hào)】CN204758675
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520554302
【發(fā)明人】汪建, 韓新鋒, 鄭萍, 吳敬花
【申請(qǐng)人】四川農(nóng)業(yè)大學(xué), 汪建
【公開日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年7月28日