专利名称：一种直流微电压/微电流检测装置及其检测方法
技术领域：
本发明涉及一种直流电压/电流检测装置，特别是涉及一种可以对微伏级的直流 电压或微安级的直流电流进行检测的检测装置及其检测方法。
背景技术：
目前，欲测量一个未知电压或电流，数字万用表无疑是一较佳的选择，通过数字万 用表既可以实现快速测量，又可以很直观地看出测量结果。然而，由于数字万用表在20安 培时也只能显示到0. 01安，因而其精度有限，只适于测量较大的电流或电压，而对于微安 级的电流或微伏级的电压，却是无能为力。除了数字万用表，比较器也是一个不错的选择。 但使用比较器时，需用一个已知的电压或电流做基准，这就容易出现偏差，从而影响精度， 特别的，目前通用的比较器只有0.01伏的精度，同样存在精度有限的问题，因而用比较器 同样不适于测量微安级的电流或微伏级的电压。此外，霍尔器件也可以用来测量未知电压 或电流，但由于霍尔器件只能测量到毫安、毫伏级，做不到微安、微伏级，因而同样无法用来 测量微电压或微电流。显然，对直流微电压、微电流的检测技术目前基本是空白。发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种直流微电压/微电流检测装置 及其检测方法，采用将待检信号转化为振荡频率，再经过放大、比较、换算的检测方法，从而 判断出是否有直流微电压或微电流输入，进而填补了现有技术中直流微电压/微电流检测 技术的空白。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种直流微电压/微电流检测装 置，包括一振荡电路、一数字信号放大电路、一减法器和一数值换算电路；该振荡电路包括 两个参数完全相同的第一压控振荡器和第二压控振荡器，该第一压控振荡器的输入接待检 信号输出端或接地，第二压控振荡器的输入接地或接待检信号输出端，该第一压控振荡器 和第二压控振荡器的输出分别与数字信号放大电路的输入相连接；该数字信号放大电路的 输出与减法器的输入相连接，减法器的输出接数值换算电路的输入。
所述的数字信号放大电路包括两个参数安全相同的第一计数器和第二计数器；第 一计数器的输入接所述第一压控振荡器的输出，第二计数器的输入接所述第二压控振荡器 的输出；该第一计数器和第二计数器的输出分别与所述减法器的输入相连接。
所述的振荡电路、数字信号放大电路、减法器和数值换算电路集成在一控制芯片 上；该控制芯片的第6引脚为所述第一压控振荡器的输入端，该控制芯片的第6引脚接所述 待检信号输出端；该控制芯片的第5引脚为所述第二压控振荡器的输入端，该控制芯片的 第5引脚接地；该控制芯片的第7引脚为所述数值换算电路的输出端；该控制芯片的第8引 脚接外接电源。
进一步的，还包括第一电容、第二电容、第一电阻和第二电阻；第一电阻连接在所 述控制芯片的第6引脚和所述待检信号输出端之间；第一电容和第二电阻并联连接在所述控制芯片的第5引脚和所述待检信号输出端之间；第二电容的一端与所述外接电源相连 接，第二电容的另一端接地；所述控制芯片的第4引脚与所述控制芯片的第5引脚相连接。
所述的控制芯片的第5引脚和第6引脚可以对调使用。
一种直流微电压/微电流检测装置的检测方法，该检测装置包括振荡电路、数字 信号放大电路、减法器和数值换算电路；该振荡电路包括两个参数完全相同的第一压控振 荡器和第二压控振荡器，该第一压控振荡器的输入接待检信号输出端，第二压控振荡器的 输入接地，该第一压控振荡器和第二压控振荡器的输出分别与数字信号放大电路的输入相 连接；该数字信号放大电路的输出与减法器的输入相连接，减法器的输出与数值换算电路 的输入相连接；它包括如下检测步骤
A.第一压控振荡器和第二压控振荡器分别对输入其中的信号进行处理，输出振荡 频率，并分别将该振荡频率输出给数字信号放大电路；
B.数字信号放大电路分别对第一压控振荡器和第二压控振荡器的振荡频率进行 处理，输出放大的振动频率，并将该振荡频率输出给减法器；
C.减法器对输入其中的两个振荡频率做减运算，得到振荡频率差值，并将该振荡 频率差值输出给数值换算电路；
D.数值换算电路对该振荡频率差值进行换算处理，输出数字信号；若该数字信号 大于数值换算电路预先设定的阈值，则确认第一压控振荡器有直流微电压或直流微电流输 入；若该数字信号小于或等于数值换算电路预先设定的阈值，则确认第一压控振荡器没有 直流微电压或直流微电流输入。
将数字信号放大电路分成两个参数完全相同的第一计数器和第二计数器；第一计 数器连接在所述第一压控振荡器和所述减法器之间；第二计数器连接在所述第二压控振荡 器和所述减法器之间；所述步骤B是通过第一计数器和第二计数器分别对所述第一压控振 荡器和第二压控振荡器所输出的振动频率进行高频计数。
本发明的有益效果是，由于包括振荡电路、数字信号放大电路、减法器、数值换算 电路，且振荡电路包括两个参数完全相同的第一压控振荡器和第二压控振荡器，第一压控 振荡器的输入接待检信号输出端或接地，第二压控振荡器的输入接地或接待检信号输出 端，第一压控振荡器和第二压控振荡器的输出分别接数字信号放大电路的输入，数字信号 放大电路的输出接减法器的输入，减法器的输出接数值换算电路，使得第一压控振荡器和 第二压控振荡器分别能够将输入量转化为振荡频率，并依次经数字信号放大电路进行放大 处理、经减法器做减法运算、经数值换算电路进行换算处理，从而得以判断出第一压控振荡 器是否有直流微电压或直流微电流输入。显然，本发明以简单、有效的检测装置及检测方 法，填补了现有技术中直流微电压、微电流检测技术的空白，这对自动控制精度和方式而 言，是一个质的提高。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种直流微电压 /微电流检测装置及其检测方法不局限于实施例。
图1是实施例本发明的原理框图2是实施例本发明的电路连接示意图。
具体实施方式
实施例，请参见图1所示，本发明的一种直流微电压/微电流检测装置，包括一振 荡电路、一数字信号放大电路、一减法器5和一数值换算电路6 ；该振荡电路包括两个参数 完全相同的第一压控振荡器1和第二压控振荡器2 ；数字信号放大电路包括两个参数完全 相同的第一计数器3和第二计数器4 ；该第一压控振荡器1的输入接待检信号输出端，第二 压控振荡器2的输入接地，即接0输入端；该第一压控振荡器1和第二压控振荡器2的输出 分别对应与第一计数器3和第二计数器4的输入相连接；该第一计数器3和第二计数器4 的输出分别与减法器5的输入相连接，减法器5的输出接数值换算电路6的输入。
上述直流微电压/微电流检测装置的检测方法，它包括如下检测步骤
Si.第一压控振荡器1和第二压控振荡器2分别对输入其中的信号进行处理，输出 振荡频率，并分别将该振荡频率输出给第一计数器3和第二计数器4 ；
S2.第一计数器3和第二计数器4分别对第一压控振荡器1和第二压控振荡器2 的振荡频率进行高频计数，输出放大的振动频率，并将该振荡频率输出给减法器5 ；
S3.减法器5对输入其中的两个振荡频率做减运算，得到振荡频率差值，并将该振 荡频率差值输出给数值换算电路6 ；
S4.数值换算电路6对该振荡频率差值进行换算处理，输出数字信号；若该数字信 号大于数值换算电路6预先设定的阈值，则确认第一压控振荡器1有直流微电压或直流微 电流输入；若该数字信号小于或等于数值换算电路6预先设定的阈值，则确认第一压控振 荡器1没有直流微电压或直流微电流输入。
本发明的一种直流微电压/微电流检测装置及其检测方法，采用第一压控振荡器 将待检信号(直流微电压或直流微电流)转变为振荡频率，并将第二压控振荡器的输入接 0，输出振荡频率作为基准，与第一压控振荡器的振荡频率作差值运算，既可以将两者的误 差通过减运算减去，又可以通过差值看出两者的区别；在振荡电路的输出端连接数字信号 放大电路，特别是连接两个参数完全相同的计数器，一方面可以分别对两个压控振荡器的 振动频率进行高频计数，并间接放大振荡频率，另一方面可以提高减法器的运算速度；在减 法器的输出端接数值运算电路，则可以用来判断第一压控振荡器是否有直流微电压或微电 流输入。
请参见图2所示，本发明将上述振荡电路、数字信号放大电路、减法器和数值换算 电路集成在一控制芯片ICl上；该控制芯片ICl的第6引脚为所述第一压控振荡器1的输 入端，该控制芯片ICl的第6引脚接所述待检信号输出端；该控制芯片ICl的第5引脚为所 述第二压控振荡器2的输入端，该控制芯片ICl的第5引脚接地GND ；该控制芯片ICl的第 7引脚为所述数值换算电路的输出端；该控制芯片ICl的第8引脚接外接电源VDD;这里，控 制芯片ICl的第5引脚和第6引脚可以对调使用；当控制芯片ICl的第5引脚和第6引脚 对调使用时，集成于控制芯片ICl中的减法器的运算结果为负值，则集成于控制芯片ICl中 的数值运算电路还具有一个功能将减法器运算结果的负值变为绝对值。
进一步的，图2中还包括第一电容Cl、第二电容C2、第一电阻Rl和第二电阻R2 ；第 一电阻Rl连接在所述控制芯片ICl的第6引脚和所述待检信号输出端之间；第一电容Cl 和第二电阻R2并联连接在所述控制芯片ICl的第5引脚和所述待检信号输出端之间；第二电容C2的一端与所述外接电源VDD相连接，第二电容C2的另一端接地GND ；所述控制芯片 ICl的第4引脚与所述控制芯片的第5引脚相连接。
图2中，控制芯片ICl除了连接上述第一电容Cl、第二电容C2、第一电阻Rl和第 二电阻R2外，其第7引脚还通过一第三电阻R3接一三极管BGl的基极，其第8引脚还与一 继电器JK的一线圈输入端相连接；其中，三极管BGl的发射极接地GND，三极管BGl的集电 极接继电器JK的另一线圈输入端；在继电器JK的两线圈输入端之间还连接有一第三电容 C3。该控制芯片ICl在工作过程中，当检测到有直流微电压或直流微电流输入时，该控制芯 片ICl通过其第7引脚将处理后的信号输出给三极管BG1，使三极管BGl对该信号进行放大 处理，以驱动继电器JK的动静触点断开或保持断开的状态。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种直流微电压/微电流检测装置及其 检测方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的 任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种直流微电压/微电流检测装置，其特征在于包括一振荡电路、一数字信号放大 电路、一减法器和一数值换算电路；该振荡电路包括两个参数完全相同的第一压控振荡器 和第二压控振荡器，该第一压控振荡器的输入接待检信号输出端或接地，第二压控振荡器 的输入接地或接待检信号输出端，该第一压控振荡器和第二压控振荡器的输出分别与数字 信号放大电路的输入相连接；该数字信号放大电路的输出与减法器的输入相连接，减法器 的输出接数值换算电路的输入。
2.根据权利要求1所述的直流微电压/微电流检测装置，其特征在于所述的数字信 号放大电路包括两个参数安全相同的第一计数器和第二计数器；第一计数器的输入接所述 第一压控振荡器的输出，第二计数器的输入接所述第二压控振荡器的输出；该第一计数器 和第二计数器的输出分别与所述减法器的输入相连接。
3.根据权利要求1或2所述的直流微电压/微电流检测装置，其特征在于所述的振 荡电路、数字信号放大电路、减法器和数值换算电路集成在一控制芯片上；该控制芯片的第 6引脚为所述第一压控振荡器的输入端，该控制芯片的第6引脚接所述待检信号输出端；该 控制芯片的第5引脚为所述第二压控振荡器的输入端，该控制芯片的第5引脚接地；该控制 芯片的第7引脚为所述数值换算电路的输出端；该控制芯片的第8引脚接外接电源。
4.根据权利要求3所述的直流微电压/微电流检测装置，其特征在于进一步的，还包 括第一电容、第二电容、第一电阻和第二电阻；第一电阻连接在所述控制芯片的第6引脚和 所述待检信号输出端之间；第一电容和第二电阻并联连接在所述控制芯片的第5引脚和所 述待检信号输出端之间；第二电容的一端与所述外接电源相连接，第二电容的另一端接地； 所述控制芯片的第4引脚与所述控制芯片的第5引脚相连接。
5.根据权利要求3所述的直流微电压/微电流检测装置，其特征在于所述的控制芯 片的第5引脚和第6引脚可以对调使用。
6.一种直流微电压/微电流检测装置的检测方法，其特征在于该检测装置包括振荡 电路、数字信号放大电路、减法器和数值换算电路；该振荡电路包括两个参数完全相同的第 一压控振荡器和第二压控振荡器，该第一压控振荡器的输入接待检信号输出端，第二压控 振荡器的输入接地，该第一压控振荡器和第二压控振荡器的输出分别与数字信号放大电路 的输入相连接；该数字信号放大电路的输出与减法器的输入相连接，减法器的输出与数值 换算电路的输入相连接；它包括如下检测步骤A.第一压控振荡器和第二压控振荡器分别对输入其中的信号进行处理，输出振荡频 率，并分别将该振荡频率输出给数字信号放大电路；B.数字信号放大电路分别对第一压控振荡器和第二压控振荡器的振荡频率进行处理， 输出放大的振动频率，并将该振荡频率输出给减法器；C.减法器对输入其中的两个振荡频率做减运算，得到振荡频率差值，并将该振荡频率 差值输出给数值换算电路；D.数值换算电路对该振荡频率差值进行换算处理，输出数字信号；若该数字信号大于 数值换算电路预先设定的阈值，则确认第一压控振荡器有直流微电压或直流微电流输入； 若该数字信号小于或等于数值换算电路预先设定的阈值，则确认第一压控振荡器没有直流 微电压或直流微电流输入。
7.根据权利要求6所述的直流微电压/微电流检测装置的检测方法，其特征在于将数字信号放大电路分成两个参数完全相同的第一计数器和第二计数器；第一计数器连接在 所述第一压控振荡器和所述减法器之间；第二计数器连接在所述第二压控振荡器和所述减 法器之间；所述步骤B是通过第一计数器和第二计数器分别对所述第一压控振荡器和第二 压控振荡器所输出的振动频率进行高频计数。
全文摘要
本发明公开了一种直流微电压/微电流检测装置及其检测方法，该检测装置包括一振荡电路、一数字信号放大电路、一减法器和一数值换算电路；该振荡电路包括两个参数完全相同的第一压控振荡器和第二压控振荡器，该第一压控振荡器的输入接待检信号输出端或接地，第二压控振荡器的输入接地或接待检信号输出端，该第一压控振荡器和第二压控振荡器的输出分别与数字信号放大电路的输入相连接；该数字信号放大电路的输出与减法器的输入相连接，减法器的输出接数值换算电路的输入。该检测装置通过第一压控振荡器和第二压控振荡器分别将输入信号转化为振荡频率，并依次经放大处理、减法运算和换算处理，从而得以判断出是否有直流微电压或直流微电流输入。
文档编号G01R19/145GK102033157SQ20101053481
公开日2011年4月27日 申请日期2010年11月5日 优先权日2010年11月5日
发明者曾少南 申请人:漳州国绿太阳能科技有限公司