一种数字式直流钳形表的零点调节电路的制作方法

本实用新型属于电子测量技术领域，具体涉及一种数字式直流钳形表的零点调节电路。

背景技术：

数字式直流钳形表是利用霍尔传感器的磁电转换特性实现对直流电压进行测量的一种仪表。当被测（原边）导线经过电压传感器时，被测电压I会产生磁力线，原边磁力线集中在CT气隙周围，内置在磁芯气隙中的霍尔电片可产生和原边磁力线成正比的，大小仅为几毫伏的感应电压，通过后续电子电路把这个微小的信号放大并转换为相应数字，就可以测量出通电导线电压I的值。然而，霍尔元件和电子电路中运算放大器存在着偏移电压，使得当被测电压I为零时，运算放大器输出仍有一个微小电压。而且霍尔器件的特性使得其周边环境温度变化时，偏移电压也会产生变化。

因此，在使用霍尔传感器的数字式直流钳形表均需要对测量零点进行处理的方法和电路；然而，传统调零方法有2种：

一种是采用硬件调零方式，如图1，由VR1、R5、R4、R6组成零点调节电路，VR1接正负电源，滑道端取得一定电压，经R5\R6分压后，经R4输入差分放大器A调节Vo数值。由于滑道端可以取得正负电压，因此调节Vo为0。图1利用调节电位器对放大器零点进行调节，电位器旋钮设置于仪器外部，缺点：1、使用过程中易受仪表操作震动影响使零点偏移，造成读数误差，使用麻烦；2、霍尔器件一致性较差，零点调节范围需保持一定范围，生产时必须根据不同霍尔在仪器内部预调节，批量生产比较不易，效率低下。

另一种是采用软件件调零方式，如图2，是采用软件调零方式，由MCU直接读取零点数值并保存，应用MCU的运算功能，将测量后的放大器输出数值的读数直接扣除零点数值，即为电压数值，这种采用相对值测量的方法简单。但是采用相对值测量的方法，由于存在零点电压的输入有时会严重影响MCU测量范围，这个零点电压只能限定在很小范围内使用。因此其内部仍然需要有调零电路，使放大器的输出零点能在MCU测量范围内。与上一种比较，调零器件为仪器内部可变电阻，不易受仪器操作影响。所以其硬件电路在生产时仍然存在对零点进行预修正的操作，而且测量范围会受到零点操作的影响。例如FS9721测量的电压范围为±400mV, 输入Vo超过±400mV范围就无法测试，LCD显示”OL”(溢出),因此如果Vo不回零值为20mV时，仪器测量电压转换为电压最大只有380mV，使仪器测量范围变小。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种数字式直流钳形表的零点调节方法和调节电路，克服传统数字式直流钳形表的零点调节在使用和生产中操作的缺点，无需使用电位器进行调节，也不影响测量范围。

本实用新型的技术方案如下：

一种数字式直流钳形表的零点调节电路，包括霍尔传感器、运算放大器、集成芯片、显示屏LCD、零点调节单元和调零按键；所述集成芯片包括控制器MCU、A/D转换器、存储器、输出单元、键盘处理单元和LCD驱动单元，所述A/D转换器、存储器、输出单元、键盘处理单元和LCD驱动单元均与所述控制器MCU电连接；所述霍尔传感器的两输出端分别经电阻R1和R2接于所述运算放大器的正向输入端和反向输入端，所述运算放大器的输出端接于所述集成芯片的A/D转换器，所述运算放大器的输出端经电阻R3与运算放大器的正向输入端连接；所述输出单元经电阻R5和R4与所述运算放大器的反向输入端电连接，所述R4和R5之间的线路经电阻R6接于信号地。

进一步的，所述电阻R6两端并联一电容C1。

本实用新型具有如下有益效果：

1、电路无电位器，无需调节回零电路参数；

2、由于进入测试状态后Vo=0，整个测试电路不会影响MCU的测试范围；

3、电阻R5和R6对调零信号进行分压，使调零更精细准确；

4、增加电容C1，对调零信号进行滤波，使信号更稳定。

附图说明

图1为现有技术中第一种方案的实施电路图；

图2为现有技术中第二种方案的实施电路图；

图3为本实用新型一实施例的电路原理图；

图4为采用D/A转换器的电压波形；

图5为采用PWM发生器的电压波形。

图中附图标记表示为：

1、霍尔传感器；11、运算放大器；12、集成芯片；121、A/D转换器；122、存储器；123、输出单元；124、键盘处理单元；125、LCD驱动单元；13、零点调节单元；3、控制器MCU；4、零点按键；5、显示屏LCD。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本实用新型进行详细的说明。

参见图3至图5，一种数字式直流钳形表的零点调节电路，包括霍尔传感器1、运算放大器11、集成芯片12、显示屏LCD5、零点调节单元13和零点按键4；所述集成芯片12包括控制器MCU3、A/D转换器121、存储器122、输出单元123、键盘处理单元124和LCD驱动单元125，所述A/D转换器121、存储器122、输出单元123、键盘处理单元124和LCD驱动单元125均与所述控制器MCU3电连接；所述霍尔传感器1的两输出端分别经电阻R1和R2接于所述运算放大器11的正向输入端和反向输入端，所述运算放大器11的输出端接于所述集成芯片12的A/D转换器121，所述运算放大器11的输出端经电阻R3与运算放大器11的正向输入端连接；所述输出单元123经电阻R5和R4与所述运算放大器11的反向输入端电连接，所述R4和R5之间的线路经电阻R6接于信号地。

进一步的，所述电阻R6两端并联一电容C1，所述电容C1用于滤波。

实施例二的工作原理如下：

运算放大器11和电阻R1、R2、R3和R4组成差分放大电路，霍尔传感器1将检测到的电压输出至运算放大器11的两输入端进行放大，运算放大器11的输出端将放大后的电压输出至集成芯片12的A/D转换器121的输入端，A/D转换器121将模拟信号转化为数字信号后输送至控制器MCU3，控制器MCU3根据数字信号驱动LCD驱动单元125，驱动显示屏LCD5显示检测到的数值；

因为霍尔传感器1和运算放大器11之间存在偏移电压，当检测端没有被检测物时，运算放大器11仍然会输出一电压给集成芯片12，使显示屏LCD5上显示出数值，此数值为零点数值；

触发调零按键4后，控制器MCU3识别零点数值的大小和极性，并通过输出单元123输出一与零点数值极性相反、逐渐增大的电压，输出的电压经R5和R4分压后输出至运算放大器11的正向输入端，使运算放大器11两输入端的电压值逐渐接近至相等，直至运算放大器11的输出电压为0，控制器MCU3记录输出单元123输出的电压数值，并持续输出此数值，调整零点完成。

控制器MCU3通过向输出单元123发出连续增大的数字编码，如“0000 0001-0000 0010-0000 0011……”控制输出单元123发出连续增大的电压，输出单元123可以使用D/A转换器或者PWM发生器，当通过D/A转换器输出电压时，经过R5和R4分压后，电压从阶梯形的波形改为输出稳定的线性波形；当通过PWM发生器输出电压时，输出的电压经过R6和C1滤波后改为输出稳定的线性波形；使输出的电压更加精细准确。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。