專利名稱：智能直流電量計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型發(fā)明屬于電氣儀表測量領(lǐng)域。
直流電量計是為直流供電系統(tǒng)，太陽能、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，蓄電池生產(chǎn)、使用單位，以及電鍍、電解工業(yè)中計量充電、放電電量的儀器。已有的電量計存在著測量范圍窄，精度低，功能單一，無法與微機(jī)系統(tǒng)連機(jī)等缺點。如BT8208型、AHB－01型，其原理框圖見圖2。
上述兩種直流電量計主要由數(shù)字電路組成，使用V－F變換器進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。這就決定了這種類型的電量計應(yīng)用范圍窄，缺乏有效的精確控制能力，性能價格比低。
本發(fā)明的目的是將8031單片微處理機(jī)應(yīng)用于直流電量計中，并使電流測量范圍定為零到100安培，電流分辨率為1毫安，電量計量范圍擴(kuò)大到99999.999安時。而且還增加了精確的充電、放電電量自動控制，直流電壓測量，打印測量參數(shù)，電子鐘計時，與PC機(jī)通訊的RS－232C串行接口，使儀器具備了開機(jī)自檢及零點自校等功能，同時留有一定的擴(kuò)展功能余地。
本實用新型是將8031單片微機(jī)應(yīng)用于直流電量計之后，使其技術(shù)性能指標(biāo)大大提高，增加了功能，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。
智能電量計的原理框圖見圖1，其中通道放大器LF347，用來放大從傳感器拾取到的信號，4097多路開關(guān)在8031的控制下對多路模擬量信號進(jìn)行選擇，4052、LF347、LM311在8031的配合下對各路輸入模擬信號進(jìn)行雙積分A／D轉(zhuǎn)換，8031單片機(jī)將A／D送來的數(shù)字量進(jìn)行運算、處理及累積，然后將數(shù)據(jù)送入I／O擴(kuò)展接口8255，通過8255送出到顯示器及打印機(jī)。8255還同時負(fù)責(zé)鍵盤的掃描管理和數(shù)據(jù)傳送。
我們知道電量是直流電流對時間的積分值，本電量計的電量測量傳感器使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)額定壓降為75mV的分流器。串接于電流回路中的分流器將某一路取樣信號送出，經(jīng)低漂移直流放大器放大后，通過多路開關(guān)的選擇，在單片機(jī)的配合下進(jìn)行雙積分A／D轉(zhuǎn)換。其具體轉(zhuǎn)換過程是，8031通過P1.0～P1.2發(fā)出的選址信號使積分器的輸入端接此路被測模擬信號，與此同時8031向定時器1送定時值，并啟動定時器1，積分時間T由8031的定時器1控制，T的長短與所需A／D轉(zhuǎn)換的精度有關(guān)。當(dāng)定時時間一到，定時器1產(chǎn)生溢出信號，這時，將P1.7取為1，積分器輸入端接到負(fù)標(biāo)準(zhǔn)電壓上，開始反向積分。當(dāng)積分器的輸出端由負(fù)到正經(jīng)過零值時，比較器檢測到這一過零信號，并翻轉(zhuǎn)，使8031的P3.2端口變?yōu)榈碗娖?，此時8031停止定時器1的計數(shù)，這時讀出定時器1中的計數(shù)值t，就是所需要的這一路模擬信號的A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果。實際被測電壓值為V＝－ (VREF·t)/(T) 式中VREF定為負(fù)2.5V本機(jī)掃描測量周期為0.2秒，設(shè)每個周期測量的電量基本值為△QT，則有△QT＝ (Ii)/3600 ×0.2 AH(安時)其中Ii為每個測量周期內(nèi)的電流值，根據(jù)上式，任意時刻的電量累積值為Qt＝
(Ii)/3600 ×0.2(AH)(i＝0，1，2…k)式中i＝t／0.2(當(dāng)時間t不是0.2的整倍數(shù)時，累積值Qt不增加)，根據(jù)抽樣定理，采樣頻率fs要大于信號頻率ft的2倍，即fs≥2ft，本機(jī)所測量的信號基本近似直流，完全滿足抽樣定理的要求，保證了電量累積的準(zhǔn)確性及高精度。
使用智能直流電量計時，首先插入電源插銷，然后按下電源開關(guān)，這時電源指示燈亮，顯示器顯示出PrESS－A(按A鍵)的提示，儀器開始工作。在儀器前面板上有兩排按鍵，其中數(shù)字鍵0～9用來輸入各種數(shù)字，另外還有自檢鍵A，清除鍵C，打印鍵P，工作測量鍵R，顯示選擇鍵S，及編程參數(shù)輸入鍵U。
按A鍵通過自檢后，顯示器顯示出PrESS－U(按U鍵)表示儀器正常，可以輸入編程予置參數(shù)。U鍵是一個多功能鍵，當(dāng)不斷按下U鍵時，顯示器將依次顯示出U－1，U－2，U－3，U－F，U－P，U－L，U－H。其中U－1表示第1路被測回路所需要控制的電量(安時)值，如第1路電量累積值達(dá)到1000AH時，需要切斷回路或給出指示信號，則可通過鍵盤在出現(xiàn)U－1顯示之后輸入數(shù)字1000，并按一次U鍵，這樣控制參數(shù)就被輸入。經(jīng)過一定時間之后，實際累積電量值達(dá)到1000AH時，8031驅(qū)動繼電器動作，切斷回路開關(guān)K，打印機(jī)打印出當(dāng)時時間及測量參數(shù)，同時，機(jī)箱中蜂鳴器發(fā)聲，復(fù)位鍵中的發(fā)光管顯示，達(dá)到了自動測量及控制的要求。接著出現(xiàn)的U－2表示第2路所需控制的電量值，輸入及控制過程同上，如不需要控制，則不必輸入。我們再介紹U－3，這是要求輸入日、時、分、秒值。也可以從零算起。第四個出現(xiàn)的U－F表示要求輸入所選用的分流器規(guī)格，輸入01表示使用1安培的分流器，輸入50則表示使用50安培的分流器，每次只能根據(jù)需要選用其中一種規(guī)格。在U－F之后的U－P是為打印機(jī)而設(shè)的打印年、月，可依次輸入所屬年月。最后兩項U－L，及U－H，是專為防止蓄電池過充電及過放電而設(shè)的控制參數(shù)。例如某12V蓄電池過充電到15V或過放電到8V時，都將使電池?fù)p壞。那么就可將蓄電池兩端接于電壓測量端，并在顯示U－L后輸入低限值8，顯示U－H時輸入高限值15。這樣，一旦蓄電池電壓低于8V或高于15V，儀器都將自動接通充電回路，或切斷充電回路，同時打印出當(dāng)時測量參數(shù)，給出聲光顯示。
S鍵是顯示功能選擇鍵，按下S鍵之后，顯示器顯示出提示SELEC，可以通過輸入數(shù)字代號選擇顯示各路電量累積值，電流值，電壓值及時間值等。其中01表示選擇第1路電量值顯示。
02表示選擇第1路電流值顯示。
03表示選擇第2路電量值顯示。
04表示選擇第2路電流值顯示。
05表示選擇電壓測量值顯示。
06表示選擇時間值顯示。
最后按下R鍵，這時儀器進(jìn)入測量工作狀態(tài)，并根據(jù)所選擇輸入的功能鍵值，顯示相應(yīng)的測量數(shù)據(jù)。當(dāng)需要改變顯示內(nèi)容時?？赏ㄟ^使用C鍵(清除鍵)，進(jìn)行重新選擇。如需要打印時，可按下P鍵。
智能電量計與傳統(tǒng)的機(jī)電式，常規(guī)數(shù)字式等電量計相比較，前者一機(jī)多能，一臺電量計可同時測量兩路電量、兩路電流及一路電壓，使控制充放電兩個回路變得可靠方便。它還有很大的靈活性和擴(kuò)充性，可根據(jù)用戶需要進(jìn)行修改，亦由于A／D轉(zhuǎn)換精度為12位，因而測量精度高。

智能直流電量計原理圖圖1說明1、分流器2、前置通道放大器LF3473、電子多路開關(guān)4、積分狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制器40525、積分器LF3476、比較器(門開關(guān))LM3117、單片微型機(jī)80318、鎖存器74LS3739、程序存貯器273210、I／O擴(kuò)展接口825511、鍵盤12、LED顯示器13、PP40四色微型打印機(jī)14、控制及驅(qū)動電路15、RS－232C電平轉(zhuǎn)換電路16、電源電路常規(guī)型數(shù)字電量計的原理圖圖2說明17、分流器18、前置放大器19、電壓——頻率轉(zhuǎn)換器20、計數(shù)、譯碼電路21、顯示器22、電流放大及電流指示器
權(quán)利要求1.一種用來測量電流電量、電流、電壓的智能直流電量計，它是由單片機(jī)，程序存貯器、分流器、前置放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、電子開并和I/O擴(kuò)展接口組成，其特征在于，電流部分、驅(qū)動繼電器也焊裝于電路板上，電路板固定在機(jī)箱的底座上，鏈盤和顯示器焊裝于擴(kuò)展電路板上，固定于前面板內(nèi)側(cè)，上述各件是通過數(shù)據(jù)總線和控制信號線相聯(lián)結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能直流電量計，其特征在于模數(shù)轉(zhuǎn)換器中使用雙積分A／D轉(zhuǎn)換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能直流電量計，其特征在于，單片機(jī)控制雙積分A／D轉(zhuǎn)換器，對輸入信號積分，并使定時器計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器達(dá)到某定值時，使積分器開始對標(biāo)準(zhǔn)電壓積分，同時，定時器同時計數(shù)，當(dāng)積分器的輸出重新過零時，比較器翻轉(zhuǎn)，停止計數(shù)，定時器計數(shù)值即雙積分A／D所測值。
專利摘要一種用來測量直流電量、電流、電壓的智能電量計，它是由八位單片機(jī)、程序存貯器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、I/O擴(kuò)展接口、電子多路開關(guān)、前置通道放大器，顯示器、鍵盤、驅(qū)動及控制電路、串行接口，四色微型打印機(jī)組成。它用八位單片微處理機(jī)測量直流電量的累積值，配合A/D轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)多路測量。通過鍵盤達(dá)到人機(jī)對話和控制測量參數(shù)。本儀器配打印機(jī)打印測量數(shù)據(jù)。附加電子鐘為使用者計時，并留有串行接口備用。
文檔編號G01R19/00GK2045856SQ8820565
公開日1989年10月11日 申請日期1988年5月18日 優(yōu)先權(quán)日1988年5月18日
發(fā)明者嚴(yán)衛(wèi)民 申請人:嚴(yán)衛(wèi)民