液晶高精度電位差計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種液晶高精度電位差計(jì)，屬于電子技術(shù)應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電位差計(jì)是一種用途很多的常用測量儀器，它可以用來測量電源電動勢和電位差，配上標(biāo)準(zhǔn)電阻還可以測量電流和電阻等物理電學(xué)量，傳統(tǒng)的電位差計(jì)實(shí)驗(yàn)更是采用十一線電位差計(jì)，儀器較多，要自組電路，電路聯(lián)接復(fù)雜，測量方法繁瑣，使用步驟較多，使用不便。同時(shí)傳統(tǒng)的電位差計(jì)，還易受工作電源不穩(wěn)定、檢流計(jì)靈敏度、標(biāo)準(zhǔn)電池與環(huán)境溫度等有關(guān)因素影響。
[0003]目前普通實(shí)驗(yàn)儀器內(nèi)的電源多用電位器調(diào)節(jié)，電位器易磨損，對精確輸出電壓會有一定的影響。本實(shí)用新型電位差計(jì)內(nèi)設(shè)置有高精度可調(diào)電源，采用鍵盤輸入的方式，以微處理器控制代替電位器，使得輸出更為精確。本實(shí)用新型可通過鍵盤設(shè)置預(yù)輸出電壓，微處理器輸出控制信號，經(jīng)基準(zhǔn)與檢測和電壓調(diào)整電路，去控制輸出功率管，以輸出不同的電壓，并將輸出電壓通過液晶屏顯示。
[0004]本實(shí)用新型采用新的電子技術(shù)設(shè)計(jì)出一種液晶高精度電位差計(jì)，采用微處理器芯片來主要完成電壓的檢測，電路中用高穩(wěn)定性的可調(diào)電源來取代過去的干電池和標(biāo)準(zhǔn)電池，用高靈敏度的電子檢流計(jì)取代機(jī)械檢流計(jì)，同時(shí)結(jié)合液晶顯示，通過與標(biāo)準(zhǔn)電壓的比較，即可測量出待測電動勢值。測量結(jié)果精度高，本實(shí)用新型的液晶高精度電位差計(jì)與傳統(tǒng)式的電位差計(jì)相比較，它具有體積小、重量輕、價(jià)格低、操作方便、精確度高等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于各級學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有的測量和實(shí)驗(yàn)儀器的不足，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的液晶高精度電位差計(jì)，采用了微處理器技術(shù)和高穩(wěn)定性的可調(diào)電源，并可由液晶顯示直接讀出輸出的電壓或測量的未知電壓值。而電位差計(jì)內(nèi)附有了高精度電源，省去了標(biāo)準(zhǔn)電池，同時(shí)省去了反復(fù)校準(zhǔn)工作電流的要求，方便了操作。
[0006]本液晶高精度電位差計(jì)上設(shè)置有液晶屏、電壓輸入端口、電壓輸出端口、標(biāo)準(zhǔn)與測量旋鈕、功能選擇旋鈕和4*4數(shù)字鍵盤;電位差計(jì)內(nèi)具有微處理器，以及隔離放大、A/D轉(zhuǎn)換、PffM控制、基準(zhǔn)與檢測、電壓調(diào)整、驅(qū)動和液晶顯示的電路。
[0007]本實(shí)用新型電位差計(jì)內(nèi)采用的微處理器是TI公司生產(chǎn)的MSP430F479。它是一款超低功耗的微處理器，它基于真正的正交16位RISCCPU內(nèi)核，具有16個(gè)可單周期全尋址的16位寄存器，3個(gè)不同的時(shí)鐘信號，6種工作模式，耗電電流很小，并可置于省電模式，以中斷的方式喚醒，盡可能地降低功耗。MSP430F479具有強(qiáng)大的運(yùn)算性能、片內(nèi)包括有精密硬件乘法器、具有60KB的FLASH、2KB的RAM、A/D轉(zhuǎn)換器、高精度比較器等常用資源。通過片內(nèi)的JTAG調(diào)試接口即可完成系統(tǒng)編碼的調(diào)試，開發(fā)環(huán)境方便高效。
[0008]本電位差計(jì)內(nèi)的隔離放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理器和驅(qū)動電路依次相連；其恒壓電源電路、基準(zhǔn)與檢測電路和電壓調(diào)整電路依次相連，同時(shí)電壓調(diào)整電路與微處理器相連，微處理器通過PWM控制電路和基準(zhǔn)與檢測電路相連。
[0009]本電位差計(jì)在功能上可取代傳統(tǒng)的電位差計(jì)，但仍然設(shè)置有電壓輸出端口，可以同原有的傳統(tǒng)十一線電位差計(jì)等儀器混合使用，增強(qiáng)對測量原理的理解，同時(shí)由于內(nèi)部具有高精度可調(diào)電源和檢流計(jì)，可對熱電偶和動圈式儀表等一般的測量儀器進(jìn)行檢測。
【附圖說明】
[0010]圖1是液晶高精度電位差計(jì)外觀圖，其中的I是液晶屏、2是電壓輸入端口、3是電壓輸出端口、4是功能選擇旋鈕、5是標(biāo)準(zhǔn)與測量旋鈕、6是4*4數(shù)字鍵盤
[0011]圖2是系統(tǒng)電路原理圖。
[0012]圖3是電壓調(diào)整電路圖
【具體實(shí)施方式】
[0013]結(jié)合附圖，下面具體說明液晶高精度電位差計(jì)的工作和電路情況。
[0014]本實(shí)用新型的電路以微處理器為核心，恒壓電源部分提供整個(gè)電路工作所需要的工作電壓。微處理器通過PWM功能輸出占空比可調(diào)的高分辨率的PffM波，微處理器產(chǎn)生的PWM波送給電壓調(diào)整電路，經(jīng)驅(qū)動功率開關(guān)管，輸出準(zhǔn)確的電壓。A/D轉(zhuǎn)換實(shí)時(shí)測量輸出電壓，并把測量的數(shù)據(jù)送到微處理器，微處理器比較預(yù)設(shè)電壓和實(shí)際輸出電壓，通過比較電壓差不停地調(diào)整PffM波的占空比，從而使輸出電壓與預(yù)設(shè)電壓一致。輸出電壓可在液晶屏上顯示。
[0015]MSP430F413的工作頻率最大是16MHz，P麗計(jì)數(shù)器可按400計(jì)算，P麗波的頻率就是40kHz，這個(gè)頻率剛好是目前開關(guān)電源和常用頻率范圍之內(nèi)，比較容易購買開關(guān)元器件。所以在輸入18V電壓的情況下，占空比取為1/400?399/400，理論輸出直流電壓為0.045?17.955V，滿足設(shè)計(jì)要求。
[0016]本液晶高精度電位差計(jì)的電源采用高穩(wěn)定可調(diào)整電源，液晶高精度電位差計(jì)A/D電路的AD轉(zhuǎn)換器選用美國AD公司的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD1674，它具有的采樣和轉(zhuǎn)換能力，片上自帶采樣與保持放大器，能夠滿足系統(tǒng)的速度和精度要求。AD1674把電壓信號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)送往微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示。
[0017]本電位差計(jì)的4*4鍵盤包含菜單、清除、返回和確認(rèn)4個(gè)功能按鍵和10個(gè)數(shù)字輸入按鍵以及〉按鍵和小數(shù)點(diǎn)按鍵。在使用中，結(jié)合數(shù)字和功能按鍵可以輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓及實(shí)驗(yàn)要求的準(zhǔn)確電壓。
[0018]本電位差計(jì)的電壓調(diào)整電路中，采用Q2、Q3組成復(fù)合管，其中Q2采用NPN三極管，Q3采用大功率MOSFET管。而運(yùn)算放大器選為NE5532、R16、R17和R18構(gòu)成取樣比較放大電路，在電路中，由NE5532和Q2、Q3及取樣電路構(gòu)成負(fù)反饋，用以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓和電壓調(diào)節(jié)輸出。而R11、Ql XD4013觸發(fā)器和可控硅SCR構(gòu)成過流保護(hù)電路，當(dāng)電流過大時(shí)，Rll兩端的壓降使Ql導(dǎo)通，通過CD4013觸發(fā)可控硅使調(diào)整管基極接地，電壓輸出為零，達(dá)到過流保護(hù)的目的。
[0019]本液晶高精度電位差計(jì)的液晶顯示電路采用低電壓、低功耗帶中文字庫、采用ST7920控制器的128 X 64液晶顯示屏。它具有4/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，其模塊接口方式靈活，操作指令簡單、方便，可以顯示8X4行16X16點(diǎn)陣的漢字，也可完成圖形顯示，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。
[0020]使用時(shí)，本液晶高精度電位差計(jì)仍然保留有電壓輸入端和電壓輸出端，以方便在使用傳統(tǒng)電位差測量方式時(shí)使用，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)與測量旋鈕，可以選用在輸入端接入標(biāo)準(zhǔn)電池，在電壓輸出端用于輸出穩(wěn)定電壓，用以測量并顯示待測電動勢。同時(shí)結(jié)合功能選擇旋鈕，利用標(biāo)準(zhǔn)電阻，還可利用本實(shí)用新型來測量電流或測量并計(jì)算出待測電阻阻值。
[0021 ]本液晶高精度電位差計(jì)能實(shí)現(xiàn)對待測電動勢和電阻的準(zhǔn)確測量和顯示等功能，同時(shí)還能對一般測量儀器進(jìn)行檢測，結(jié)構(gòu)合理，操作方便，教學(xué)效果好，適合于各級學(xué)校的物理、電磁學(xué)等課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)及科研測量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種液晶高精度電位差計(jì)，其特征是:電位差計(jì)上設(shè)置有液晶屏、電壓輸入端口、電壓輸出端口、標(biāo)準(zhǔn)與測量旋鈕、功能選擇旋鈕和4*4數(shù)字鍵盤;電位差計(jì)內(nèi)具有微處理器，以及隔離放大、A/D轉(zhuǎn)換、Pmi控制、基準(zhǔn)與檢測、電壓調(diào)整、驅(qū)動和液晶顯示的電路;其電位差計(jì)內(nèi)的隔離放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理器和驅(qū)動電路依次相連;其恒壓電源電路、基準(zhǔn)與檢測電路和電壓調(diào)整電路依次相連，同時(shí)電壓調(diào)整電路與微處理器相連，微處理器通過PffM控制電路和基準(zhǔn)與檢測電路相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶高精度電位差計(jì)，其特征是:其電位差計(jì)內(nèi)的微處理器采用TI公司生產(chǎn)的MSP430F479芯片。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種液晶高精度電位差計(jì)，電位差計(jì)上設(shè)置有液晶屏、電壓輸入端口、電壓輸出端口、標(biāo)準(zhǔn)與測量旋鈕、功能選擇旋鈕和4*4數(shù)字鍵盤；電位差計(jì)內(nèi)具有微處理器，以及隔離放大、A/D轉(zhuǎn)換、PWM控制、基準(zhǔn)與檢測、電壓調(diào)整、驅(qū)動和液晶顯示的電路。本電位差計(jì)采用微處理器和高穩(wěn)定可調(diào)電源，能實(shí)現(xiàn)對待測電動勢和電阻的準(zhǔn)確測量和顯示等功能，同時(shí)還能對一般測量儀器進(jìn)行檢測，適合于各級學(xué)校的物理、電磁學(xué)等課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)及科研測量。
【IPC分類】G01R19/25
【公開號】CN205210174
【申請?zhí)枴緾N201520914866
【發(fā)明人】汪建, 孫昌輝, 孫永健, 楊橙
【申請人】四川農(nóng)業(yè)大學(xué), 汪建
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年11月17日