专利名称：通用数字式直流电压表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种通用数字式直流电压表，尤其涉及一种通用数字指针式直流
电压表。
背景技术：
传统的指针式直流电压表均是模拟仪表，采用磁电式原理驱动其指针，即指针机 构在载流线圈互相作用下产生安培力矩，该力矩克服游丝弹簧等阻尼部件的扭转力矩后， 推动指针偏转，其指针偏转角度的大小与指针机构所受的扭转力矩有关，而扭转力矩的大 小由通过线圈电流的大小决定，因此其指针机构特别容易受到材料、环境温度和湿度、制造 工艺等综合因素的影响，导致有较大误差，而脆弱的游丝等部件特别容易损坏，可靠性不 高。
发明内容本实用新型的目的是提供了一种数字式直流电压表，而且是采用指针指示的经久
耐用的数字式直流电压表。该仪表采用单片机为核心控制部件，以微型步进电机的转动轴
来带动指针，从而完全摈弃了磁电式原理的模拟指针驱动方案，实现直流电压的数字化测
量和数字化指针指示，该仪表可直接嵌入电气控制柜或仪表机箱的外表面，完全可以替代
传统的模拟直流电压表。 本实用新型采取的技术方案是 —种通用数字式直流电压表，包括面板盖、刻度面板、PCB电路板、底壳、指针、微 型步进电机、单片机，其特征在于方形的刻度面板上镂刻有一个刻度表盘，底壳上有一个 空心的圆柱形台阶，台阶内安装有一个微型步进电机，指针由微型步进电机的转动轴带动。 所述的通用数字式直流电压表，其面板盖与底壳均为方形结构，面板盖与底壳相 连，在面板盖与底壳之间包含有方形的刻度面板和PCB电路板。 所述的通用数字式直流电压表，其方形的刻度面板上镂刻有一个半圆弧形的刻度
表盘，半圆弧形的刻度表盘上的所有刻度都是均匀的，最小刻度分辨率为0. 5V。 所述的通用数字式直流电压表，其底壳向外侧伸出一个中间为空心的圆柱形台
阶，一个具有单转动轴的微型步进电机嵌入并安装在空心的圆柱形台阶内，微型步进电机
由单片机控制，两者均焊接在PCB电路板上。 所述的通用数字式直流电压表，在面板盖与刻度面板之间有一根指针，指针的一 端穿过刻度面板后直接插入微型步进电机的转动轴上，由微型步进电机的转动轴带动其偏 转。 所述的通用数字式直流电压表，其底壳上有一个用于RS-485通信的DB9芯接插 件。 所述的通用数字式直流电压表，其底壳的圆柱形台阶上还有两个用于直流电压输 入的端子，一个是直流电压(+)的输入端子、另一个是直流电压(_)的输入端子。[0012] 所述的通用数字式直流电压表，其直流电压输入信号从两个端子引入，经分压网 络后， 一路进入信号调理电路，再送单片机的A/D端，另一路送电荷泵供电电路，该电路与 单片机的电源端口相连。 所述的通用数字式直流电压表，其底壳的四角上的分别有四个安装螺丝，可以直 接将直流电压表安装固定在电控柜或仪表箱的外壳上。
与传统的模拟指针式直流电压表相比，本实用新型的有益效果如下 本实用新型采用数字化指针指示技术，仪表内部没有游丝等易损部件，直流电压
输入信号通过分压网络后送信号调理电路进行数字滤波等量化处理，再送单片机的A/D转
换端，经计算后由单片机I/O端口直接驱动微型步进电机的转动轴带动指针，其指针在直
流电压数字刻度盘上指示当前的直流电压测量值，具有测量精度高、寿命长、可靠性好、满
足人们观察习惯的特点，可广泛应用于各类直流电源、开关电源箱、直流屏控制柜和工业控
制领域。
图1是本实用新型的外形图；图2是本实用新型的正视图；图3是本实用新型的侧视图；图4是本实用新型的后视图；图5是本实用新型的爆炸外形图；图6是本实用新型的指针、面板与步进电机装配位置侧视图图7是本实用新型的电原理框图。
具体实施方式
以下结合附图说明本实用新型的具体实施方式
。 本实用新型所公开的通用数字式直流电压表包括面板盖(1)、刻度面板(2) 、PCB 电路板(3)、底壳(4)、镂刻在刻度面板(2)上的半圆弧形的数字刻度表盘(5)、指针(6)、 DB9接插件(7)、直流电压(+)输入端(8)、直流电压(_)输入端(9)、底壳上向外伸展的一 个空心圆柱形台阶(10)、底壳四角上的安装螺丝(11) (12) (13) (14)、单转动轴的微型步进 电机(15)、单片机(16)、步进电机转动轴(17)。 本实用新型结构上是由面板盖(1)、刻度面板(2) 、 PCB电路板(3)、底壳(4)四大 部分连接而成，其中，面板盖(1)、刻度面板(2)与底壳(4)均为方形结构，在结构上，面板盖 (1)与底壳(4)相连，在面板盖(1)与底壳(4)之间包含有方形的刻度面板(2)和PCB电路 板(3)，在其方形的刻度面板(2)上镂刻有一个半圆弧形的刻度表盘(5)，半圆弧形的刻度 表盘(5)上的所有刻度都是均匀的，最小刻度分辨率为0.5V。在底壳(4)上向外侧伸出一 个中间为空心的圆柱形台阶(IO)，一个具有单转动轴的微型步进电机(15)嵌入安装在空 心的圆柱形台阶(10)内，微型步进电机(15)由单片机(16)控制，两者均焊接在PCB电路 板(3)上。在面板盖(1)与刻度面板(2)之间，有一根指针(6)，指针(6)的一端穿过刻度 面板(2)，直接与微型步进电机(15)的转动轴相连。 底壳(4)上有一个用于RS-485通信的DB9芯接插件(7)，通过该接插件可直接与上位计算机之间实现主从通信，底壳(4)上还有两个用于直流电压信号输入的螺旋紧固端 子(8) (9)。 本实用新型中，待测量的直流电压输入信号分别从直流电压的(+)输入端(8)和 直流电压的(_)输入端(9)引入，经分压网络分压后分两路输出，其中一路进入信号调理电 路处理，然后送单片机(16)的A/D转换端进行采样，所述的单片机(16)是一款低功耗、低 电压驱动的芯片，可将当前测得的电压值经工程量变换后计算转换成为步进电机(15)转 动轴(17)偏转所需的角度位移量；另一路则送电荷泵供电电路，电荷泵供电电路的基本原 理是，通过电容对电荷的积累效应而产生高压，相当于一个存储的电源，既作为单片机(16) 和步进电机(15)的供电电源，又可保证在低电压输入或输入的直流电压为零时，电荷泵供 电电路内存储的电源可保证驱动微型步进电机(15)的转动轴偏转，或实现指针(6)归零动 作所需的能量，其所述的电荷泵供电电路、微型步进电机(15)、单片机(16)均焊接在PCB电 路板(3)上。 本实用新型利用底壳四角上的安装螺丝(11) (12) (13) (14)，可以直接方便地将其 安装固定在电控柜或仪表箱的外壳上。 本实用新型中，所述的实施方式只是体现本实用新型技术方案的优选方案，本技 术领域的技术人员对其中的某些局部所可能做出的一些变动均体现了本实用新型的原理， 属于本实用新型的保护范围。
权利要求一种通用数字式直流电压表，包括面板盖(1)、刻度面板(2)、PCB电路板(3)、底壳(4)、指针(6)、微型步进电机(15)、单片机(16)，其特征在于方形的刻度面板(2)上镂刻有一个刻度表盘(5)，底壳(4)上有一个空心的圆柱形台阶(10)，台阶内安装有一个微型步进电机(15)，指针(6)由微型步进电机(15)的转动轴带动。
2. 根据权利要求l所述的通用数字式直流电压表，其特征在于，面板盖(1)与底壳(4) 均为方形结构，面板盖(1)与底壳(4)相连，在面板盖(1)与底壳(4)之间包含有方形的刻 度面板(2)和PCB电路板(3)。
3. 根据权利要求l所述的通用数字式直流电压表，其特征在于，方形的刻度面板(2)上 镂刻有一个半圆弧形的刻度表盘(5)，半圆弧形的刻度表盘(5)上的所有刻度都是均匀的， 最小刻度分辨率为0. 5V。
4. 根据权利要求l所述的通用数字式直流电压表，其特征在于，底壳(4)上向外侧伸出 一个中间为空心的圆柱形台阶(IO)，一个具有单转动轴的微型步进电机(15)嵌入安装在 空心的圆柱形台阶(10)内，微型步进电机(15)由单片机(16)控制，两者均焊接在PCB电 路板(3)上。
5. 根据权利要求1或4所述的通用数字式直流电压表，其特征在于，在面板盖(1)与刻 度面板(2)之间有一根指针(6)，指针(6)的一端穿过刻度面板(2)后直接插入微型步进电 机(15)的转动轴(17)上，由微型步进电机(15)的转动轴带动其偏转。
6. 根据权利要求l所述的通用数字式直流电压表，其特征在于，底壳(4)上有一个用于 RS-485通信的DB9芯接插件(7)。
7. 根据权利要求l所述的通用数字式直流电压表，其特征在于，底壳(4)的圆柱形台阶 (10)上还有两个用于直流电压输入的端子，一个是直流电压(+)输入端子(8)、另一个是直 流电压(_)输入端子(9)。
8. 根据权利要求1所述的通用数字式直流电压表，其特征在于，电压输入信号从端子 (8) (9)引入，经分压网络后，一路进入信号调理电路，再送单片机(16)的A/D端，另一路送 电荷泵供电电路，该电路与单片机的电源端口相连。
9. 根据权利要求l所述的通用数字式直流电压表，其特征在于，底壳(4)的四角上的分 别有安装螺丝(11) (12) (13) (14)，可以直接将直流电压表安装固定在电控柜或仪表箱的外 壳上。
专利摘要本实用新型公开了一种通用数字式直流电压表，包括面板盖、刻度面板、PCB电路板、底壳、指针、微型步进电机、单片机，其特征在于，方形的刻度面板上镂刻有一个半圆弧形状的数字刻度表，底壳上有一个空心的圆柱形台阶，台阶内安装有一个微型步进电机，在面板盖与刻度面板之间有一根指针，指针穿过刻度面板后由微型步进电机的转动轴带动，微型步进电机则由单片机控制，底盖上有一个DB9芯接插件，可直接与上位计算机实现RS-485通信，还有两个用于直流电压输入的端子。该表可直接嵌入安装在直流电源、开关电源箱、电气控制柜的外壳，与传统的模拟指针式直流电压表相比，本实用新型具有测量精度高、寿命长、可靠性好的特点。
文档编号G01R19/25GK201548613SQ20092025953
公开日2010年8月11日 申请日期2009年12月8日 优先权日2009年12月8日
发明者彭希南, 彭程 申请人:彭希南