专利名称：数字式电压表和电流表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种以数字形式显示被测电变量的数字式电压表和电流表，它带有一个数字显示器和测量取样电路，应用于对各种交直流机电设备输入或输出的电压或电流量值的指示。
现行各种测量电变量的数字仪表，一般由测量取样电路和A/D转换器等组成。此测量取样电路有四种方式。一是完成交流电压的取样，如
图1。二是完成直流电压的取样，如图2。三是完成直流电流的取样，如图3。四是完成交流电流的取样，如图4。各取样信号经A/D转换器转换后，送入数字显示电路显示。其不足是A/D转换器须由外加干电池供电才能正常工作，由此进一步限定了各种数字仪表只能用于测试和校正，不能象指针表那样联于电路中连续工作。
本实用新型的目的在于克服如上不足，提供一种A/D转换器不用外加干电池供电，能联在电路中连续工作的数字式电压表和电流表。
本实用新型的目的可以这样达到在包含数字显示器、测量取样电路的数字式电压表和电流表表壳内，设置一个单电源供电工作的A/D转换器及其相应的供电电路。该供电电路由供电输入电路、高/低压转换电路组成，供电输入电路包括整流、滤波、过压保护电路。高/低压转换电路包括高/低压稳压器及其输出电路。输出电路输出的直流电源直接与单电源供电工作的A/D转换器电源端相配接。
本实用新型的目的还可以这样达到在包含数字显示器、测量取样电路的数字式电压表和电流表表壳内，设置一个双电源供电工作的A/D转换器及其相应的供电电路。该供电电路由供电输入电路，高/低压转换电路，DC/DC直流变换电路构成。该供电输入电路由整流、滤波、过压保护电路组成。高/低压转换电路由高/低压稳压器及其输出电路构成。DC/DC直流变换电路由直流/交流变换电路、耦合电路、整流滤波电路及其输出电路组成。输出电路输出的两组电源直接与双电源供电工作的A/D转换器电源端相配接。
本实用新型下面将结合(附图)实施例作进一步详述图1是现有技术中一种交流电压测量取样电路。
图中1、2为测量输入端，3、4为取样输出端，输入端1、2并接在交流电路中，输入的交流电压信号经过电阻R1、二极管D1整流，电容C1虑波后得出与交流电压信号成比例的直流电压信号，经过电阻R2、电位器W1调整后输出。
图2是现有技术中直流电压测量取样电路。
图中5、6为测量输入端，7、8为取样输出端，输入端5、6是并接在直流电路中，经过电阻R3、R4、R5分压后由电阻R5两端输出。
图3是现有技术中直流电流测量取样电路。
图中9、10为测量输入端，11、12为取样输出端，输入端9、10是串在被测直流回路中，在分流器上产生与回路中电流大小成正比的大电压信号，由输出端11、12输出。
图4是现有技术中交流电流测量取样电路。
图中13、14为测量输入端，15、16为取样输出端，输入端13、14是串在被测交流回路中，在电流互感器次级端产生一个与被测交流电流成正比的交流电压信号，经过运算放大器放大后，由二级管D2、D3、D4，电解电容C3、C4，电容C2、C6，电阻R7、R8组成整流滤波电路，转换成正比于被测交流电流大小的直流电压信号，经电阻R9、R10、R11，电位器W2，电解电容C5组成的输出电路，电解电容C5两端输出。
图5是本实用新型采用单电源供电工作的A/D转换器时相应的电路方框图。
图中17、18是测量输入端，19、20是供电输入端。测量取样电路是将被测模拟量转化成适应于A/D转换器模拟端输入的模拟量。A/D转换器是将模拟端输入的模拟量转化成数字量。数字显示器是将A/D转换器输出的数字信号进行数字显示。
图6是本实用新型依照图5电路方框图而采用的供电电路具体电路图。
图中21、22是低压直流电压输出端，23、24是供电电路输入端。A是LR6系列八脚封装的集成电路，其中1脚输入、3脚接地、4脚输出。
图7是本实用新型采用双电源供电工作的A/D转换器时相应的电路方框图。
图中25、26是测量输入端，27、28为供电电路输入端。
图8是本实用新型依照图7电路方框图而采用的具体供电电路图。
图中29、30是供电电路输入端，31、32是低压负电源输出端，32、33是低压正电源输出端，C是直流/交流变换电路中选用的一种集成电路。
图6所示的具体供电电路，其相应单电源A/D转换器选用ICL7106集成块。当输入交流电时，二级管D5和电解电容C7起整流滤波作用，当输入直流电时，二极管D5起极性保护作用，防止极性反接损坏A/D转换器等器件。电阻R12高压时起分压和限流件用，它与压敏电阻R13共同起过电压保护作用。这样就保证了高/低压稳压器A的输入直流电压处于15-450V之间。高/低压稳压器A和输出电容C8构成高/低压转换电路。高/低压稳压器A，选用LR645N4，其输入电压范围在15V-450V之间，输出电压范围是8V-15V，输出电流3mA，共有八个管脚。在本实施例中1脚输入，4脚输出，3脚接地，其余管脚皆悬空不用。经过高/低压转换电路将输入的直流电压15V-450V转换成8V-15V的低压直流电，直接与单电源供电工作的A/D转换器电源端相配接。
实际中，整流电路除了用半波整流外，还可以用来全波整流。滤波电路可以采用电感、电容组合电路滤波。压敏电阻也可用高压稳压二极管等保护器件。上述高/低压稳压器还可以用LR6其余型号，也可以用AIP5600稳压器，VI-AIM系列，AC/DC模块及S-405A交流直接转换成低压直流器件。
图8所示的具体供电电路，其相应的双电源A/D转换器选用ICL7107集成块。供电电路除了包括供电输入电路和高/低压转换电路外，还增设了一个DC/DC直流变换电路；它包括直流/交流变换电路，耦合电路、整流滤波电路及输出电路。高/低压稳压器A输出直流电压加到集成电路C的电源端，集成电路C采用CD4011，它的8、9、10、11、12、13脚连接成的两个与非门电路与电容C12，电阻R14、电阻R15构成交流振荡电路，然后经集成块C的1、2、3、4、5、6脚连接成的两个门推动后得到交流电信号，由电容C11耦合输出。这里电容C11起耦合作用的同时，还起隔直流的作用。整流滤波电路由两个二板管D6、D7和电解电容C9、C10组成，其中电解电容C9、C10为滤波电路，同时也作为输出电路。当由电容C11耦合输出的正极性信号到来时，二极管D7导通，向电解电容C10充电，形成正电压。当由电容C11耦合输出的负极性脉冲到来时，二极管D6导通，向电解电容C9充电，形成负电压。如此便形成两组正、负电源，向双电源A/D转换器供电。
在图8电路中的双电源也可以这样得到在高/低压稳压器输出电路中，其输出端作为一组正电源，与通过电容C11耦合输出交流电信号经整流滤波后获得的一组负电源，共同组成正、负电源，向A/D转换器供电。
在图8电路中，直流/交流交换电路，可以用其他方式将直流/交流变换电路取代；直流耦合隔直流电容也可用变压器等耦合隔离器件取代；整流、滤波输出电路也可以通过其他种类的电路来实现。
本实用新型相比现有技术具有如下优点1、读数直观、数字准确；功耗低、体积小、质量轻；2、指示范围大，工作状态稳定，连续工作时间长；3、可以安装在变动范围大的交流或直流电路中；4、不需手动调零和定期校正；5、不受磁场干扰；6、制作容易，便于推广。
权利要求1.一种数字式电压表和电流表，由数字显示器，测量取样电路等组成，其特征是在数字式电压表和电流表内部增设一个单电源供电的A/D转换器及其相应的供电电器；该供电电路由供电输入电路、高/低压转换电路组成；供电输入电路包括整流、滤波、过压保护电路；高/低压转换电路包括高/低压稳压器及其输出电路；输出电路输出的直流电源直接与单电源供电工作的A/D转换器电源端相配接。
2.根据权利要求1所述的数字式电压表和电流表，其特征是A/D转换器由一个双电源供电，相应的供电电路由供电输入电路，高/低压转换电路，DC/DC直流变换电路构成，供电输入电路由整流、滤波、过压保护电路组成；高/低压转换电路由高/低压稳压器及其输出电路构成；DC/DC直流换电路由直流/交流变换电路、耦合电路、整流滤波电路及其输出电路组成；该输出电路输出的两组电源直接与双电源供电工作的A/D转换器电源端相配接。
专利摘要本实用新型涉及一种数字式电压表和电流表,由测量取样电路,A/D转换电路,数字显示电路,供电输入电路,高/低压转换电路,DC/DC直流变换电路组成,解决了现有技术中各种数字仪表由外加干电池供电,不能连续在电路中工作的问题,具有读数直观,数字准确,功耗低,体积小,质量轻的优点。
文档编号G01R19/22GK2325781SQ9821279
公开日1999年6月23日 申请日期1998年4月14日 优先权日1998年4月14日
发明者丁金亮 申请人:丁金亮