智能数显电压表是一种采用微处理器进行控制运算的电压测量仪表,通过配合不同的互感器,可以满足各种测量量程的要求,对电压进行高精度的显示、控制及变送输出。它不仅能够实时显示电压值,还具备多重保护、隔离设计、抗干扰能力强、可靠性高等特点。采用先进的微处理器技术,配合高精度的互感器,能够满足各种测量量程的要求,提供高精度的电压显示、控制及变送输出。
1、输入与测量电路
输入保护电路:
作用:防止被测电压过高或极性接反时损坏内部电路。
组成:通常包含压敏电阻、TVS二极管(瞬态抑制二极管)或保险丝,用于吸收过压能量或切断异常电流。
量程转换电路:
作用:通过继电器或电子开关切换不同的分压电阻,扩展测量范围(如自动量程功能)。
组成:精密电阻网络、模拟开关(如MOS管或继电器)。
信号调理电路:
作用:将输入电压信号转换为适合ADC(模数转换器)处理的电平,可能包括放大、滤波和衰减。
组成:运算放大器、RC滤波器、仪表放大器(如INA系列)。
2、模数转换(ADC)与微控制器(MCU)
ADC模块:
作用:将模拟电压信号转换为数字信号,便于后续处理和显示。
特点:通常采用高精度ADC(如12位、16位或更高),支持快速采样和低噪声性能。
微控制器(MCU):
作用:控制整个仪表的逻辑,包括量程选择、数据采集、校准、通信和显示驱动。
常见型号:STM32、PIC、AVR等嵌入式芯片,内置ADC和通信接口(如I²C、SPI、UART)。
3、显示与用户接口
显示屏:
类型:通常为液晶显示屏(LCD)或OLED屏,显示电压值、单位(V/mV)、量程、电池状态等信息。
驱动方式:通过MCU的GPIO或SPI/I²C接口控制显示内容。
按键与输入接口:
作用:用户设置量程、校准、调出菜单等功能。
组成:机械按键、触摸屏(高d型号)或旋钮编码器。
4、电源管理
电源输入:
来源:电池供电(如AA/AAA电池、锂电池)或外部直流电源(如USB、AC-DC适配器)。
稳压与供电电路:
作用:将输入电压转换为稳定的直流电,供内部电路使用。
组成:线性稳压器(如7805、LM317)或开关电源芯片,搭配滤波电容和电感。
低功耗设计:
特点:通过MCU休眠模式、屏幕背光调节等方式降低待机功耗,延长电池寿命。
5、通信与扩展接口
通信接口:
类型:支持RS-232、RS-485、I²C、SPI、USB或蓝牙等通信协议,用于数据传输或远程控制。
作用:将测量数据上传至PC、PLC或其他设备,或实现多机联动。
扩展接口:
功能:部分型号提供外部传感器接口或继电器输出,用于扩展功能(如报警、数据采集)。
6、结构与外壳
机械结构:
组成:PCB板(印刷电路板)、壳体(塑料或金属)、按键面板、显示屏框架、接线端子等。
特点:紧凑设计,防护等级可能达到IP40-IP67(防尘防水),适用于工业环境。
散热与屏蔽:
散热:通过壳体散热或内部散热片防止元器件过热。
电磁屏蔽:金属外壳或屏蔽层减少外部干扰(如EMI/RFI)。
7、软件与功能模块
核心算法:
电压计算:根据ADC采样值和量程参数计算实际电压。
校准功能:通过软件补偿传感器误差(如零点校准、增益校准)。
附加功能:
数据记录:存储历史测量数据(需配备存储器,如EEPROM或SD卡)。
报警功能:设置上限/下限阈值,触发声音或视觉报警。
人机交互:菜单系统、单位切换、自动关机等。