专利名称：便携式数字功率、电能测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电工测量仪器，尤其是一种便携式数字功率、电能测量仪，可广泛用于电业部门、企事业单位、学校、家庭等。
公告号为CN2364467Y公开了一种“高精度数字功率、电度表”，该表由外壳、手提把、指示灯、功率显示屏、电度计数器、透明片、交直流选择开关、双量程选择开关、电源开关、电压输入正、负极端钮、电流输入正、负极端钮、线路板、后盖等组成，它主要是在壳体内上线路板上装有一模拟乘法器，下面线路板上有一压频变换器。该功率电度表交直流通用，能进行功率、电度的同步测量，精度高、安全性能好、双量程选择。但是该实用新型还存在以下不足(一)采用模拟乘法器方式，因此线性度和精度的稳定性比较差；(二)采用步进电机等机械部件，可靠性欠佳；(三)电路功耗大，只能采用交流供电方式，使用不够方便。
本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种便携式数字功率、电能测量仪，并使之电路结构简单先进、精度高、性能稳定；携带、操作、简单方便；生产成本低。
实现本实用新型之目的的技术方案是便携式数字功率、电能测量仪含有仪器外壳、键盘、液晶显示器，其特征在于它还具有数字功率转换电路、单片计算机及液晶驱动电路和电源及低电压检测电路，数字功率转换电路之集成块U1的四个模拟输入脚分别与四个外接测量接线端子相连接，数字功率转换电路将电流和电压取样信号转换为数字量并输出至单片计算机及液晶驱动电路，单片计算机及液晶驱动电路的输出接液晶显示器，键盘与单片计算机及液晶驱动电路相连接，电源及低电压检测电路采用电池稳压供电方式，分别向数字功率转换电路和单片计算机及液晶驱动电路提供直流稳压电压和低电压检测信号。
本实用新型所述数字功率转换电路主要包括集成块U1，其模拟输入脚5、6、7、8分别接四个外接测量接线端子1、2、3、4，其中输入脚5、6为电流输入，输入脚7、8为电压输入，数字电源脚1和模拟电源脚3并接后接直流电源，高通滤波器选择脚2接单片计算机及液晶驱动电路之集成块U2的输出脚22，复位脚9接直流电源，基准电压脚10接电容C7后与模拟接地脚11并接后接地，校准频率输出选择脚12和校准频率选择脚13、14并接后接直流电源，模拟输入通道增益选择脚15、16接集成块U2的输出脚23、24，脚17、18接晶体振荡器X1，功率极性输出脚20接集成块U2的输入脚18，数字地21接地，校准频率逻辑输出脚22接集成块U2的输入脚17。
本实用新型所述单片计算机及液晶驱动电路主要包括集成块U2，其中显示器公共信号输出脚1～4和显示段信号输出脚53～64接液晶显示器的输入脚1～16，集成块U2的显示器电源控制脚5～8接由电阻R11、R12、R13、R14组成的分压电路，电源输入脚9接直流电源，脚10接地，主系统时钟输入脚11、12接电阻R9，测试信号脚13接地，子系统时钟输入脚14、15接晶体振荡器X2，复位脚16接电阻R8和电容C9的公共点，输入输出脚17、18、22、23、24分别与数字功率转换电路之集成块U1的校准频率逻辑输出脚22、功率极性输出脚20、高通滤波器选择脚2、模拟输入通道增益选择脚15、16相连接，输入脚27接电源及低电压检测电路中低电压检测电路之三极管T的发射极，输入输出脚29～32接键盘。
本实用新型所述电源及低电压检测电路包括由电池BAT，电源开关K，直流稳压集成块U3和电容C5、C6组成电池直流稳压电路；由电阻R5、R6、R7和三极管T组成的电池低电压检测电路。
本实用新型与现有技术相比所具有的优点和积极效果是采用先进的数字乘法器原理的大规模集成电路的方法来简化设计电路，显然数字电路比模拟电路性能稳定，线性度好而且生产成本低；采用电池供电的稳压电路和低电压检测电路来保证电源的稳定，从而保证更高的精度和稳定性，且电池供电携带操作方便；使用单片计算机和液晶显示使得仪器性能可靠，操作灵活，只要调整软件就可满足不同用户的需要。
下面通过具体实施例并对照附图对本实用新型进行说明
图1是本实用新型的电路方框图。
图2是本实用新型实施例的电原理图。
如图1所示，本实用新型包括仪器外壳1、键盘2、液晶显示器3、数字功率转换电路4、单片计算机及液晶驱动电路5及电源及低电压检测电路6。
仪器外壳1为便携式仪器，键盘2有四个按键K1、K2、K3、K4，LCD液晶显示器3为测量结果的显示终端。本例数字功率转换电路4主要包括集成块U1，其模拟输入脚5、6、7、8分别接四个外接测量接线端子1、2、3、4，其中输入脚5、6为电流输入，输入脚7、8为电压输入，R10是电流取样电阻，R20与R3形成分压电路对被测电路的电压取样，R1C1、R2C2、R3C3、R4C4组成滤波电路。数字电源脚1和模拟电源脚3并接后接5V直流，高通滤波器选择脚2接集成块U2的输出脚22，脚4为空脚，复位脚9接5V直流，基准电压脚10接电容器C7后与模拟接地脚11并接后接地，校准频率输出选择脚12和校准频率选择脚13、14并接后接直流5V，模拟输入通道增益选择脚15、16接集成块U2的输出脚23、24，脚17、18接晶体振荡器X1，脚19为空脚，功率极性输出脚20接集成块U2的输入脚18，数字地21接地，校准频率逻辑输出脚22接集成块U2的输入脚17，脚23、24为空脚。
单片计算机及液晶驱动电路5主要包括集成块U2，其中显示器公共信号输出脚1～4和显示段显示信号输出脚53～64接LCD液晶显示器3的输入脚1～16，集成块U2的显示器电源控制脚5～8接由电阻R11、R12、R13、R14组成的分压电路，电源输入脚9接5V直流，脚10接地，主系统时钟输入脚11、12接电阻R9，测试信号脚13接地，子系统时钟输入脚14、15接晶体振荡器X2，复位脚16接电阻R8与电容C9的公共点，输入输出脚17、18、22、23、24分别与集成块U1的校准频率逻辑输出脚22、功率极性输出脚20、高通滤波器选择脚2、模拟输入通道增益选择脚15、16相连接，输入脚27接电源及低电压检测电路6中低电压检测电路之三极管T的发射极，输入输出脚29～32接键盘2的四个按键，其余脚为空脚。
电源及低电压检测电路6由两部分组成，直流电源稳压部分由电池BAT、电源开关K、直流稳压集成块U3及电容C5、C6组成，电池低电压检测部分由电阻R5、R6、R7及三极管T组成。
本实用新型的工作原理是电源相线(或正极)接入仪器的电流取样接线端子2和电压取样接线端子4，电源的中线(或负极)接入仪器的电压取样接线端子3和负载R，负载R的另一端接仪器的电流取样接线端子1，电流、电压取样信号经R1C1、R2C2、R3C3、R4C4组成的信号滤波电路后，进入数字功率转换集成电路U1，将电流和电压取样信号转换为数字量，用数字乘法方式得到被测电路的瞬时功率值，并将该功率数字量输出至单片计算机及液晶驱动电路5，单片机内含有软件程序，它可按用户的要求将瞬时功率信号转换成易于观察的平均功率和电能信号，并通过液晶显示器显示。用户可通过键盘2来选择所需要的功能，如量程选择、读数保持等，单片机接受键盘操作信号后输出控制各工作状态的控制信号。电源及低电压检测电路6为其它各电路提供稳定的直流工作电源，并且将电池即将耗尽的低电压检测信号输出至单片计算机。
主要元器件清单集成块U1AD7755集成块U2KS57P2304集成块U378L05LCD 6N451MUF
权利要求1．一种便携式数字功率、电能测量仪，含有仪器外壳(1)、键盘(2)、液晶显示器(3)，其特征在于它还具有数字功率转换电路(4)、单片计算机及液晶驱动电路(5)和电源及低电压检测电路(6)，数字功率转换电路(4)之集成块U1的四个模拟输入脚分别与四个外接测量接线端子相连接，数字功率转换电路将电流和电压取样信号转换为数字量并输出至单片计算机及液晶驱动电路(5)，单片计算机及液晶驱动电路的输出接液晶显示器(3)，键盘(2)与单片计算机及液晶驱动电路相连接，电源及低电压检测电路(6)采用电池稳压供电方式，分别向数字功率转换电路(4)和单片计算机及液晶驱动电路(5)提供直流稳压电源和低电压检测信号。
2．如权利要求1所述的便携式数字功率、电能测量仪，其特征在于所述数字功率转换电路(4)主要包括集成块U1，其模拟输入脚5、6、7、8分别接四个外接测量接线端子1、2、3、4，其中输入脚5、6为电流输入，输入脚7、8为电压输入，数字电源脚1和模拟电源脚3并接后接直流电源，高通滤波器选择脚2接单片计算机及液晶驱动电路(5)之集成块U2的输出脚22，复位脚9接直流电源，基准电压脚10接电容器C7后与模拟接地脚11并接后接地，校准频率输出选择脚12和校准频率选择脚13、14并接后接直流电源，模拟输入通道增益选择脚15、16接集成块U2的输出脚23、24，脚17、18接晶体振荡器X1，功率极性输出脚20接集成块U2的输入脚18，数字地21接地，校准频率逻辑输出脚22接集成块U2的输入脚17。
3．如权利要求1所述的便携式数字功率、电能测量仪，其特征在于所述单片计算机及液晶驱动电路(5)主要包括集成块U2，其中显示器公共信号输出脚1～4和显示段信号输出脚53～64接液晶显示器(3)的输入脚1～16，集成块U2的显示器电源控制脚5～8接由电阻R11、R12、R13、R14组成的分压电路，电源输入脚9接直流电源，脚10接地，主系统时钟输入脚11、12接电阻R9，测试信号脚13接地，子系统时钟输入脚14、15接晶体振荡器X2，复位脚16接电阻R8和电容C9的公共点，输入输出脚17、18、22、23、24分另与数字功率转换电路(4)之集成块U1的校准频率逻辑输出脚22、功率极性输出脚20、高通滤波器选择脚2、模拟输入通道增益选择脚15、16相连接，输入脚27接电源及低电压检测电路(6)中低电压检测电路之三极管T的发射极，输入输出脚29～32接键盘(2)。
4．如权利要求1所述的便携式数字功率、电能测量仪，其特征在于所述电源及低电压检测电路(6)包括由电池BAT，电源开关K，直流稳压集成块U3和电容C5、C6组成的电池直流稳压电路；由电阻R5、R6、R7和三极管T组成的电池低电压检测电路。
专利摘要本实用新型涉及便携式数字功率、电能测量仪,其特点是其数字功率转换电路之集成块的模拟输入脚与外接测量接线端子连接,转换电路的输出接单片机及液晶驱动电路,该电路的输出接液晶显示器,键盘与单片机及液晶驱动电路相连接,电源及低电压检测电路采用电池稳压供电并向数字功率转换电路和单片机及液晶驱动电路提供直流稳压电压和低电压检测信号,该仪器结构简单、性能稳定、精度高、操作方便、成本低。
文档编号G01R21/00GK2417478SQ0020831
公开日2001年1月31日 申请日期2000年4月12日 优先权日2000年4月12日
发明者姚伟联 申请人:姚伟联