专利名称：智能型数字万用表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电气测量仪表，特别是用数字电路装配的万用表。
万用表是测量电压、电流、电阻、电感等电量参数和电气设备安装维修的重要仪表，传统使用的万用表为电动式仪表，它由机壳、装在机壳内的电池、电容、电感、转换开关、设在机壳表面的电动式指针显示表及插孔、与之相配套的表笔构成，使用时根据测量的对象不同，先将转换开关切换到电阻、或电压、电流挡，调零后将表笔放在测量元件或电路上，即可从电动式指针显示表中读到读数。这种电器仪表存在的不足之处是测量参数有限，测量精度不高、转换开关使用一段时间磨损后容易产生误差，仪表体积大。此外，在使用过程中如果错将电阻挡测量电压时显示表会烧坏。所以目前人们对老式的电动万用表进行了改进，但有的成本较高，测量参数也未能增加。
本实用新型的目的是提供一种测量参数多、精度高、性能好的智能型数字万用表。
本实用新型以下面方式实现智能型数字万用表包括机壳、装在机壳内的电池、测量电路、显示器和插孔，以及相配套的插头(表笔)，其特点是测量电路由CPU和电平转换电路芯片，多路信号响应芯片、A/D数摸芯片构成，显示器采用液晶显示管，CPU还接有信号控制接口，CPU输出端接液晶显示管，提供工作电源的电池接到测量电路及显示管上。
上面所述的信号控制接口接有量程选择按键和测量参数选择按键，机壳表面也设有用电薄膜开关做成的测量参数和量程的两个按键。
上面所述的液晶显示管上设有被测量参数显示屏和测量量程显示屏以及时钟。
上面所述与万用表相配套的插头使用普通插头或者双芯插头，钳型电流测量线、带鳄鱼夹的电压测量线。
上面所述CPU采用80C552单片机，电平转换电路主要采用74S139芯片和同相放大器，多路信号响应采用INA110芯片，A/D数摸转换采用TLV1570芯片。
测量电路用集成块和单片机组合而成，机壳表面设有若干种测量参数插孔，如电压插孔、电阻插孔、电流插孔，公共端插孔，还设有测量三极管的插孔。机壳表面还设有用电薄膜开关做成的测量参数和量程的两个按键，上面所述的测量电路的连接方式为测量参数插孔与若干个同相放大器组成的电路连接，再接到电平转换集成电路，经放大电路将测量的信号放大，再与多路信号响应集成块相接，然后经A/D转换模块输入到单片机CPU中，CPU将信号进行运算和处理，输出到液晶显示板，在CPU的另一接口设有信号控制集成块，将人工输入的量程开关和测量参数的信号输入CPU中，电路和显示管的工作电源由电池供应。
本智能数字型万用表的工作原理是1、从测量参数插孔的测得的信号在CPU的控制下，将现场模拟量滤波衰减至需要的电平值，即进行量程选择。
2、多路信号响应摸块在CPU的控制下，对多路输入模拟量进行高速采样，在将模拟量通过数控增益可编程放大后送到A/D摸块。
3、A/D摸块完成模拟量转换成数字信号送到CPU的存储器内。
4、CPU根据测量的电量参数、测量量程和已输入的程序，对各个电路摸块进行控制，并根据现场操作，执行相应的计算程序。
5、液晶显示器显示被测量参数的数值及单位。
6、信号控制接口根据操作人员输入的测量参数和量程指令送入CPU。
本发明具有以下优点1、属于一种可编程序，文字显示的智能化仪器，它采用单片机控制及数据处理，集数字化、智能化于一体，能够完成电气数据的采集，电能计量、数字显示等功能。
2、对电参数进行实时采样，并且通过CPU进行电量计算，可测量电阻，单相和三相交流电压，单相和三相交流电流，直压电压、电流，单相和三相有功功率和无功功率，视在功率，有功电能、无功电能、功率因数、电源频率、电压相位、电容量、电感量、晶体管放大倍数。
3、可显示被测的参数的波型，相当于小型示波器。也可测量温度，有时间显示，大大方便了现场操作。
4、测量精度高，达到1.5级。
5、不用挡位开关和电位器，部件无机械磨擦，不容易发生故障。
6、电压、电流、电阻插孔和插头分开，插孔尺寸不同，不会插错插孔而损坏仪表。
7、测量参数和量程在按键使用时依次出现，操作者按动一次，CPU即作出快速准确判断，立即在显示板上显示，准确、方便。
以下结合附图描述本实用新型的实施结构图
图1是智能型数字万用表的机壳面结构示意图；图2是智能型数字万用表的电路结构图；图3是与智能型数字万用表的电流测量插头结构图；图4是智能型数字万用表的钳形电流测量插头结构示意图；图5是智能型数字万用表的鳄鱼夹电压测量插头结构示意图；从图1中看到，智能型数字万用表的表壳上部区域为若干个测量插头插孔，其中1为电流测量插孔，2为公共端插孔，6是电压和电阻插孔，7是电压插孔；中间的区域为液晶显示板，显示板显示四个参数，3为测量参数显示，4为测量量程显示，8和9分别为被测量参数读数及单位，11为时钟显示屏，并设有电能读数清零按键10；在显示板的下方还设有测量三极管的插孔；下部的区域设有两个按键，一个是测量参数按键5，另一个是量程按键12。
从图2中看到，本智能型数字万用表由CPU与相应的测量电路组成，CPU采用80C552单片机，也可采用性能相近的其它型号的单片机，从插孔中输入的信号经电平转换电路和放大后，接到多路信号响应电路，多中信号响应电路采用INA110芯片，然后通过A/D转换芯片输入CPU中，A/D转换芯片可选用TLV1570，单片机CPU通过相应管脚及连线，控制各电路模块工作；此外，CPU还有信号控制接口，主要是将量程按键、测量参数按键和清零按键输入CPU中，CPU的输出按液晶显示板，电路的电源由电池提供。
从图3～图5中看到，智能型数字万用表除采用普通表笔(插头)外，设计了专用的电流测量插座，如图3的双芯电流插座，图4的钳形电流测量线，图5的锷鱼夹式电压测量线。
测量电量举例1、测量工频正弦交流电流采集电流瞬时值取电流值的绝对值通过比较每一个瞬时值，获取半周期(电流每一次过零)电流最大值Im计算 送入存储器并显示。
2、测量功率因数测量电压半个周期的时间T1，即取电压每次过零之间的时间。
测量电压波形上升过零到电流波形上升过零之间的时间T2，计算COS 计算结果送入存储器并显示。
权利要求1.一种智能型数字万用表，包括机壳、装在机壳内的电池、测量电路、显示器和插孔，以及相配套的插头，其特征在于测量电路由CPU和电平转换电路芯片，多路信号响应芯片、A/D数摸芯片构成，显示器采用液晶显示管，CPU还接有信号控制接口，CPU输出端接液晶显示管，提供工作电源的电池接到测量电路及显示管上。
2.根据权利1要求所述的智能型数字万用表，其特征在于信号控制接口接有量程选择按键和测量参数选择按键，机壳表面也设有用电薄膜开关做成的测量参数和量程的两个按键。
3.根据权利要求1所述的智能型数字万用表，其特征在于液晶显示管上设有被测量参数显示屏(3)和测量量程显示屏(4)以及时钟(11)。
4.根据权利要求1所述的智能型数字万用表，其特征在于与万用表相配套的插头使用普通插头或者双芯插头，钳型电流测量线、带鳄鱼夹的电压测量线。
5.根据权利要求1所述的智能型万用表，其特征在于CPU采用80C552单片机，电平转换电路主要采用74S139芯片和同相放大器，多路信号响应采用INA110芯片，A/D数摸转换采用TLV1570芯片。
6.根据权利要求1所述的智能型万用表，其特征在于测量电路的连接方式为测量参数插孔与若干个同相放大器组成的电路连接，再接到电平转换集成电路，经放大电路将测量的信号放大，再与多路信号响应集成块相接，然后经A/D转换模块输入到单片机CPU中，CPU将信号进行运算和处理，输出到液晶显示板，在CPU的另一接口设有信号控制集成块，将人工输入的量程开关和测量参数的信号输入CPU中，电路和显示管的工作电源由电池供应。
专利摘要本实用新型提供了一种智能型数字万用表,它的测量电路由电平转换芯片,多路信号响应芯片,A/D转换芯片和单片机等组成,CPU还接有信号控制接口,CPU输出端接液晶显示板,这种万用表除测量交流、直流电压、电流,电感,功率外,还可测量晶体管参数,可作为小型示波器使用,测量参数多,精度高,性能好,是新一代的高级电工测量仪表。
文档编号G01R15/00GK2502277SQ01239759
公开日2002年7月24日 申请日期2001年4月10日 优先权日2001年4月10日
发明者郑华 申请人:郑华