電壓表范文
時(shí)間:2023-03-20 02:02:16
導(dǎo)語(yǔ):如何才能寫好一篇電壓表,這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn),歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文,供你借鑒。
篇1
一、巧用電壓表測(cè)電阻
電阻的測(cè)量有多種方法,伏安法是中學(xué)物理常用的方法.測(cè)量時(shí)運(yùn)用電壓表和電流表分別測(cè)出待測(cè)電阻的電壓和電流,再根據(jù)歐姆定律計(jì)算出阻值.若只有電壓表而沒(méi)有電流表,也可以用電壓表和一個(gè)定值電阻代替電流表來(lái)達(dá)到測(cè)量的目的,電路如圖1所示.
1.閉合開關(guān)S,待測(cè)電阻RX被短路,測(cè)得電壓表的示數(shù)為U,即為電源電壓;
2.再斷開開關(guān)S,則定值電阻R0與RX相串聯(lián),用電壓表測(cè)出R0兩端的電壓,若其示數(shù)為U0,則
UX=U-U0,IX=I0=.
3.求得待測(cè)電阻阻值為RX==R0.
在上述方案中,若將電壓表與開關(guān)S的位置相互交換,經(jīng)過(guò)步驟1和2,同樣也可以求得待測(cè)電阻的阻值.若如圖2將定值電阻R0換成一個(gè)滑動(dòng)變阻器,也可以求得待測(cè)電阻的阻值.請(qǐng)根據(jù)這兩種新的方案自己試一試,看能不能求出待測(cè)電阻的阻值.
二、巧用電壓表測(cè)功率
測(cè)量小燈泡的額定功率是初中物理的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn),根據(jù)公式P=UI,分別運(yùn)用電壓表和電流表測(cè)量出電壓和電流即可算得功率.若實(shí)驗(yàn)中只給出電壓表,通過(guò)運(yùn)用電路中的電壓關(guān)系或開關(guān)等實(shí)驗(yàn)器材,也可以較方便地達(dá)到要求.
例1現(xiàn)有電壓表、滑動(dòng)變阻器、已知阻值的定值電阻R0、額定電壓為2.5V的待測(cè)燈泡、電池組、開關(guān)各一個(gè),導(dǎo)線若干.利用以上器材測(cè)量小燈泡的額定功率.要求:(1)畫出電路圖;(2)寫出實(shí)驗(yàn)步驟;(3)寫出測(cè)量小燈泡的額定功率的表達(dá)式.
解析利用開關(guān)的特殊性,想辦法通過(guò)開關(guān)的通斷來(lái)測(cè)出兩個(gè)元件的電壓.
(1)電路圖如圖4所示.
(2)實(shí)驗(yàn)步驟:
①將開關(guān)S撥到a處,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使電壓表指針指到2.5V處.
②保持滑動(dòng)變阻器滑片P的位置不變,將開關(guān)S撥到b處,然后觀察電壓表的示數(shù)U,則定值電阻R0上的電壓為(U-2.5).
(3)小燈泡的額定功率為P額=.
三、巧用電壓表分析電纜的故障
例2一段電纜總長(zhǎng)L,因故在電纜某處兩根導(dǎo)線之間發(fā)生了漏電故障,請(qǐng)運(yùn)用電壓表查出該電纜故障點(diǎn)的位置.
解析電纜的基本結(jié)構(gòu)相當(dāng)于兩條相互平行的導(dǎo)線,導(dǎo)線之間相互絕緣,若某處兩根導(dǎo)線之間發(fā)生了漏電故障,則該處兩導(dǎo)線之間就不再絕緣,相當(dāng)于兩根導(dǎo)線之間連接了一個(gè)電阻,其等效電路如圖5中EF之間的情形,此時(shí)運(yùn)用一個(gè)電源和一只電壓表即可查找出故障位置.
方法將電壓一定的電源接到電纜的AB端,電壓表接到CD端,測(cè)得CD間電壓為U1,再將電源和電壓表的位置交換,測(cè)得AB間電壓為U2.
設(shè)電源的電壓為U,故障點(diǎn)E到A點(diǎn)之間的距離為x,導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的電阻值為r,漏電處兩導(dǎo)線間的電阻值為R,則有
U1/R=U/(2xr+R),
U2/R=U/[(2L-2x)r+R],
由上兩式可解得
x=(U-U1)U2L/(UU1+UU2-2U1U2).
四、巧用電壓表擴(kuò)大量程
在電壓測(cè)量中,經(jīng)常碰到所測(cè)電壓大于電壓表的量程,而中學(xué)里往往儀表種類較少,不易找到合適量程的儀表,這時(shí)可采用串接電壓表的方法,將幾個(gè)小量程的電壓表串接,就能很方便地測(cè)出電壓的大小.顯然待測(cè)電壓等于各表讀數(shù)之和.
我們知道,電壓表本身實(shí)際相當(dāng)于一個(gè)大電阻,且不同的表往往有不同的內(nèi)阻.對(duì)一個(gè)多量程電壓表,量程越大,內(nèi)阻則越大.電壓表的內(nèi)阻作為表的主要參數(shù)之一,一般均寫在表頭內(nèi),表示為kΩ/V,意為每伏具有的歐姆數(shù).
按圖6將幾只電壓表串接后接至電源的兩端,這時(shí)各電壓表所指示的電壓,必與各自的內(nèi)阻成正比.若幾只電壓表的內(nèi)阻相同,量程相同,則指示必相同,這就直接定量地驗(yàn)證了串聯(lián)電路的電壓分配關(guān)系.
用上述方法測(cè)量高電壓時(shí),若采用的幾只電壓表內(nèi)阻相同,量程相同,則串接后的量程為幾只表量程之和,當(dāng)幾只電壓表量程相同而內(nèi)阻不等時(shí),則應(yīng)依據(jù)接入線路后,通過(guò)電壓表串接電路的電流不超過(guò)內(nèi)阻較高的那只電壓表允許通過(guò)的電流為準(zhǔn),來(lái)確定總的量程.例如,用兩只量程為150V的電壓表V1(內(nèi)阻為1800Ω)和V2(內(nèi)阻為1500Ω)串接起來(lái)測(cè)一未知電壓,這時(shí)的總量程不能誤認(rèn)為是300V,而是
Umax=(1800+1500)×(V)=275(V).
用電壓表串接法測(cè)高于電壓表量程的電壓,具有接線簡(jiǎn)單,讀數(shù)方便,精度較高等優(yōu)點(diǎn).
由上述不難看出,根據(jù)并聯(lián)電路的電流分配關(guān)系,用并接電流表法也可以測(cè)量高于電流表量程的大電流.請(qǐng)參照上述方法進(jìn)行分析.
五、巧用電壓表顯示其他量
當(dāng)某個(gè)非電學(xué)量發(fā)生變化時(shí),若能夠引起電路中的電阻發(fā)生變化,從而導(dǎo)致電路中電壓表的讀數(shù)也隨之發(fā)生改變,此時(shí),我們就可以根據(jù)該非電學(xué)量與電壓表讀數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,改造電壓表的表盤刻度來(lái)直接顯示該非電學(xué)量的大小.
如圖7是某同學(xué)自行設(shè)計(jì)的一個(gè)電子秤的原理圖,當(dāng)在托盤中放一物體時(shí),滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭會(huì)隨彈簧向下移動(dòng)到某一位置,于是電壓表就指示出相應(yīng)的示數(shù),從而就可以用電壓表的讀數(shù)來(lái)顯示物體質(zhì)量的大小.
篇2
1.“十分法”
最小分度為“1”的電表,誤差出現(xiàn)在最小刻度下一位,讀數(shù)時(shí)要估讀到最小刻度下一位,下一位按1/10估讀.
例如,量程為3 A的電流表和量程為3 V的電壓表,其最小分度為0.1 A和0.1 V,用目測(cè)將這一小格分成十等份,每一等份為0.01 A,0.01 V.如果占這一小格的1/10,估讀為0.01;如果占這一小格的2/10,估讀為0.02;……;如果占這一小格的9/10,估讀為0.09.若分別以安培、伏特為單位,小數(shù)點(diǎn)后有兩位數(shù).
如圖1所示,電流表量程為3 A,指針恰好在刻度上,讀數(shù)為1.20 A.
如圖2所示,若電流表所選量程為3A,指針在兩刻度之間,占3/10,估讀為0.03,則讀數(shù)為0.83A.
如圖3所示,電壓表量程為3 V,指針恰好在刻度上,讀數(shù)為0.90 V.
如圖4所示,若電流表所選量程為3 V,指針在兩刻度之間,占8/10,估讀為0.08,讀數(shù)為1.88 V.
2.“二分法”
最小刻度為“2”的電表,誤差出現(xiàn)在最小刻度本位,讀數(shù)時(shí)只在本位上按1/2估讀.
例如,量程為0.6 A的電流表,其最小分度為0.02 A,用目測(cè)將這一小格分成兩等份,每一等份為0.01 A.不足半格的舍去,在半格附近的算半格,接近一格的算一格.即指針在中間附近估讀為0.01,其他情況靠近哪條刻度就按那哪條刻度的數(shù)值讀出.若以安培為單位,小數(shù)點(diǎn)后有兩位.
如圖5所示,電流表量程為0.6 A,指針恰好在刻度上,讀數(shù)為0.52 A.
如圖6所示,若電流表所選量程為0.6 A,指針在兩刻度之間,不到半格,靠近前一刻度,讀數(shù)為0.16 A.
3.“五分法”
最小刻度為“5”的電表,誤差出現(xiàn)在最小刻度本位,讀數(shù)時(shí)只在本位上按1/5估讀.
例如,量程為15 V的電壓表,其最小分度為0.5 V,用目測(cè)將這一小格分成五等份,每一等份為0.1 V.如果占這一小格的1/5,估讀為0.1;如果占這一小格的2/5,估讀為0.2;……;如果占這一小格的4/5,估讀為0.4.若以伏特為單位,小數(shù)點(diǎn)后有一位.
篇3
【關(guān)鍵詞】單片機(jī);數(shù)字電壓表;A/D轉(zhuǎn)換
前言:現(xiàn)在,由各種型號(hào)單片和A/D轉(zhuǎn)換器等構(gòu)成的數(shù)字電壓表,因其性能優(yōu)越,被廣泛使用。數(shù)字電壓表是通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器把連續(xù)的直流輸入電壓轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量通過(guò)LDE數(shù)碼管顯示出來(lái)的儀表,從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化測(cè)量。模擬部分和數(shù)字部分是數(shù)字電壓表的兩個(gè)組成部分,前者的作用是獲取電壓,并把取得的電壓轉(zhuǎn)化成數(shù)字量,傳給數(shù)字部分。后者的作用是實(shí)現(xiàn)邏輯控制運(yùn)算、譯碼過(guò)程、數(shù)字顯示等一些列功能。
一、工作原理
本系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為核心控制器。電壓測(cè)量電路與ADC0809相連,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換將得的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入給單片機(jī),經(jīng)單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理后,形成精度較高的數(shù)字信號(hào)輸出到LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示,并留有一定的接口,供擴(kuò)展用。
二、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
用A/D轉(zhuǎn)換器測(cè)量各路電壓值,測(cè)得相對(duì)應(yīng)的數(shù)字量,然后按模擬量與數(shù)字量成正比的關(guān)系,計(jì)算出對(duì)應(yīng)的模擬電壓值,把模擬值通過(guò)顯示器顯示出來(lái)就完成測(cè)量。設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定待測(cè)的輸入電壓為8路,電壓值的測(cè)量范圍為0v一5v,測(cè)量的最小分辨率5.255,測(cè)量誤差-0.02一0.02。
控制系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī),A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC0809,ADC0809是8位的A/D轉(zhuǎn)換器。當(dāng)輸入電壓為V5時(shí),輸出的電壓為255(OFFH),因此最大分辨率為0.0196V(5.255)。ADC0809包括8路模擬量輸入端口,由3位地址輸入端對(duì)8路中的任選其中一路進(jìn)行轉(zhuǎn)換。每隔一段時(shí)間依次改變3位地址輸入端的地址,就能實(shí)現(xiàn)8路輸入電壓的測(cè)量。LDE數(shù)碼管采用軟件譯碼動(dòng)態(tài)顯示。
三、電路的硬件設(shè)計(jì)
(一)單片機(jī)主控制模塊的設(shè)計(jì)
AT89C51單片機(jī)為40引腳雙列直插芯片,有四個(gè)I/O口P0、P1、P2、P3,每一條I/O線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。AT89C51還含有4kb的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器(PEROM)和128字節(jié)(Byte)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM),兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng),內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和FLASH存儲(chǔ)單元。
單片機(jī)的最小系統(tǒng)主要由AT89C51、電容C1-C3、電阻R1-R2、晶振X1等組成。AT89C51的18腳(XTAL2)和19腳(XTAL1)接時(shí)鐘電路,其中19腳是AT89C51內(nèi)部振蕩器倒相放大器的輸入端,用于接外部晶振和微調(diào)電容的一端;18腳是AT89C51內(nèi)部振蕩器倒相放大器的輸出端,用于接外部晶振和微調(diào)電容的另一端。
(二)A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
A/D轉(zhuǎn)換電路采用目前常用的8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809。ADC0809具有8路模擬量輸入信號(hào)IN0-IN7(1-5、26-28腳),地址線C、B、A(23-25腳)確定哪一路模擬輸入信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,本電路將地址線C、B、A接地,即選擇0號(hào)通道輸入模擬量電壓信號(hào)。ADC0809的22腳(ALE)為地址鎖存允許控制端,當(dāng)輸入為高電平時(shí),對(duì)地址信號(hào)進(jìn)行鎖存。ADC0809的6腳(START)為啟動(dòng)控制端,當(dāng)輸入為高電平時(shí),A/D轉(zhuǎn)換開始。
(三)顯示電路設(shè)計(jì)
顯示電路采用LED數(shù)碼管顯示,由于單個(gè)LED數(shù)碼管占用單片機(jī)接口線較多,而本設(shè)計(jì)中需要四個(gè)LED數(shù)碼管顯示不同信息,因而利用人眼的視覺(jué)暫留特性采用LED數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描原理進(jìn)行顯示。另外LED數(shù)碼管價(jià)格適中,適合顯示數(shù)字,而且采用動(dòng)態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時(shí),占用的單片機(jī)接口線少,方便進(jìn)行程序編寫與控制。
四、誤差分析
對(duì)于任何系統(tǒng),誤差是不可避免的!本設(shè)計(jì)的輸出信號(hào)誤差主要來(lái)自于以下幾個(gè)方面:
(一)D/A,A/D轉(zhuǎn)換器件的非理想性誤差
雖然我們?cè)谠O(shè)計(jì)中充分考慮到了精度要求,但轉(zhuǎn)換器件本身存在的固有量化誤差是不可能克服的,同時(shí)轉(zhuǎn)換器件的轉(zhuǎn)換速率、溫度系數(shù)、輸入輸出電平的差異等因素都造成了轉(zhuǎn)換器件的非理想特性。
(二)運(yùn)算放大器,電阻電容引起的誤差
設(shè)計(jì)中采用的運(yùn)放和電阻電容等一些常用元件,在實(shí)際應(yīng)用中,都或多或少的存在著誤差,如,隨著溫度的變化,電阻阻值的變動(dòng)以及運(yùn)放的漂移,電容的非理想性造成了系統(tǒng)頻率響應(yīng)的改變。
(三)電源噪聲"數(shù)字信號(hào)跳變引起的噪波和布線中的分布電容和感生電感
在 PCB 布線中由于跡線和部分元件的非理想性,在高頻工作時(shí),這些器件產(chǎn)生分布電容感生電感。電網(wǎng)電壓的變化引起的欠壓、過(guò)壓以及在線路傳輸中隨機(jī)竄入的高頻噪聲等都有可能通過(guò)電源引入到系統(tǒng)中,設(shè)計(jì)中使用大量數(shù)字芯片高頻工作時(shí)的電平跳變以及單片機(jī)晶振都是誤差的產(chǎn)生源。我們?cè)陔娐返膶?shí)際設(shè)計(jì)中,采用了多種措施來(lái)減少這種誤差的滲入,如,電源的濾波,線間的去耦,重干擾源的屏蔽,加寬電源線和地線以減少噪聲的傳輸路徑。
五、結(jié)語(yǔ)
由于使用的是高效單片機(jī)作為核心的測(cè)量系統(tǒng),以及靈敏度和精度較高的A/D轉(zhuǎn)換器,使本直流電壓表具有精度高、靈敏度強(qiáng)、性能可靠、電路簡(jiǎn)單、成本低的特點(diǎn)。隨著單片機(jī)的日益發(fā)展,它必將在未來(lái)顯示出更大的活力,為電子設(shè)計(jì)增加更多精彩。
參考文獻(xiàn):
[1]李秋生,劉小燕.基于AT89C51的某數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息,2008,24(25):19~200,233.
篇4
關(guān)鍵詞: 單片機(jī)(AT89C51) 電壓 A/D轉(zhuǎn)換 ADC0809
數(shù)字電壓表(Dligita Voltmeter)簡(jiǎn)稱DVM,是利用A/D轉(zhuǎn)換原理,把連續(xù)的模擬量(直流輸入電壓)轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。通常數(shù)字電壓表都采用大規(guī)模的A/D轉(zhuǎn)換集成電路,測(cè)量精度高,讀數(shù)方便,在體積、重量、耗電、穩(wěn)定性及可靠性等方面性能指標(biāo)均明顯優(yōu)于指針式萬(wàn)用表。其中,A/D轉(zhuǎn)換器將輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,邏輯控制電路產(chǎn)生控制信號(hào),按規(guī)定的時(shí)序?qū)/D轉(zhuǎn)換器中各組模擬開關(guān)接通或斷開,保證A/D轉(zhuǎn)換正常進(jìn)行。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果通過(guò)計(jì)數(shù)譯碼電路變換成段碼,最后驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)值。目前,由各種單片A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表,已被廣泛用于電子及電工測(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等智能化測(cè)量領(lǐng)域,顯示出強(qiáng)大的生命力。本方案以單片機(jī)AT89C51為系統(tǒng)的控制核心,結(jié)合A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表,能夠測(cè)量0―5V之間的直流電壓值,通過(guò)四位數(shù)碼顯示。數(shù)字電壓表的電路圖設(shè)計(jì)在Proteus軟件中進(jìn)行,執(zhí)行程序用C語(yǔ)言在Keil中編寫、調(diào)試。
1.數(shù)字電壓表硬件電路設(shè)計(jì)
數(shù)字電壓表由AT89C51單片機(jī)控制電路、12MHz時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、數(shù)碼管顯示電路、AD轉(zhuǎn)換電路和電源電路等主要電路組成,總體組成框圖如圖1所示。
1.1時(shí)鐘電路
時(shí)鐘電路也稱為振蕩電路,在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中起著非常重要的作用,是保證系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。80C51單片機(jī)芯片機(jī)集成了振蕩電路,只要在芯片的第18、19腳外接晶體振蕩器即可工作。如圖4中的晶體振蕩器(X1)、電容C1和C2即構(gòu)成了單片機(jī)所需的時(shí)鐘電路。
1.2復(fù)位電路
復(fù)位電路的作用是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在初始狀態(tài),并從初始狀態(tài)開始工作。單片機(jī)的復(fù)位電路是由外部電路來(lái)執(zhí)行的,在RST引腳上加上持續(xù)二個(gè)機(jī)器周期以上的高電平就執(zhí)行狀態(tài)復(fù)位。通常采用上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位二種方式。如圖4中單片機(jī)第9腳與R1、R2、C3和按鍵開關(guān)構(gòu)成了單片機(jī)的復(fù)位電路。
1.3電源電路
電源電路是給數(shù)字電壓表提供+5V的供電電路,保證各電路正常工作。
1.4數(shù)碼管顯示電路
數(shù)碼管顯示電路的作用是顯示輸入0.00―5.00V的電壓值。系統(tǒng)通過(guò)對(duì)LED燈的動(dòng)態(tài)顯示及不停的輪流給數(shù)碼管位選端加驅(qū)動(dòng)電壓,在給其中一個(gè)數(shù)碼管位選段加驅(qū)動(dòng)電壓的時(shí)候它才能變亮,而其他的是暗的,由于數(shù)碼管暗下來(lái)需要一定的時(shí)間,人眼具有視覺(jué)暫留特點(diǎn),同時(shí)系統(tǒng)又給其他的施加驅(qū)動(dòng)電壓,因此我們看到的就是穩(wěn)定的亮著的數(shù)字了,如圖4所示。
1.5A/D轉(zhuǎn)換電路
A/D轉(zhuǎn)換電路的作用是將所輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),然后進(jìn)行處理。A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度對(duì)測(cè)量電路極其重要,它的參數(shù)關(guān)系到測(cè)量電路性能。A/DC0809轉(zhuǎn)換器的性能比較穩(wěn)定,轉(zhuǎn)換精度高,具有很高的抗干擾能力,電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。ADC08098路模擬信號(hào)的分時(shí)采集,片內(nèi)有8路模擬選通開關(guān),以及相應(yīng)的通道抵制鎖存用譯碼電路,其轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs左右,圖2為0809引腳圖。
1.5.1ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖如上圖3所示。
圖中多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道,允許8路模擬量分時(shí)輸入,共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換,這是一種經(jīng)濟(jì)的多路數(shù)據(jù)采集方法。地址鎖存與譯碼電路完成對(duì)A、B、C3個(gè)地址位進(jìn)行鎖存和譯碼,其譯碼輸出用于通道選擇,其轉(zhuǎn)換結(jié)果通過(guò)三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出,因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連,表1為通道選擇表。
1.5.2信號(hào)引腳
ADC0809芯片為28引腳為雙列直插式封裝,其引腳排列見圖3。對(duì)ADC0809主要信號(hào)引腳的功能說(shuō)明如下。
IN7~I(xiàn)N0――模擬量輸入通道。
ALE――地址鎖存允許信號(hào)。對(duì)應(yīng)ALE上跳沿,A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。
START――轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。START上升沿時(shí),復(fù)位ADC0809;START下降沿時(shí)啟動(dòng)芯片,開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換;在A/D轉(zhuǎn)換期間,START應(yīng)保持低電平。本信號(hào)有時(shí)簡(jiǎn)寫為ST。
A、B、C――地址線。通道端口選擇線,A為低地址,C為高地址,引腳圖中為ADDA,ADDB和ADDC。其地址狀態(tài)與通道對(duì)應(yīng)關(guān)系見表1。
CLK――時(shí)鐘信號(hào)。ADC0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路,所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供,因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳。通常使用頻率為500KHz的時(shí)鐘信號(hào)。
EOC――轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。EOC=0,正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換;EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號(hào)即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志,又可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。
D7~D0――數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式,可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。D0為最低位,D7為最高位。
OE――輸出允許信號(hào)。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=0,輸出數(shù)據(jù)線呈高阻;OE=1,輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。
Vcc――+5V電源。
Vref――參考電源參考電壓用來(lái)與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較,作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為+5V(Vref(+)=+5V,Vref(-)=-5V)。
1.5.3電路電路連接
ADC0809與單片機(jī)的電路連接主要涉及兩個(gè)問(wèn)題。一是8路模擬信號(hào)通道的選擇,二是A/D轉(zhuǎn)換完成后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送。根據(jù)表1中所示將ADC0809的地址線A、B、C接低電平即可選擇通道1(IN0),ADC0809的數(shù)據(jù)輸出線D7~D0接80C51的P0口,如圖4所示。
1.6測(cè)試電壓輸入電路
輸入電路的作用是把不同量程的被測(cè)的電壓規(guī)范到A/D轉(zhuǎn)換器所要求的電壓值。本電路設(shè)計(jì)所用電壓為0.00―5.00V,其大小通過(guò)滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)。
數(shù)字電壓表硬件電路如圖4所示。
2.數(shù)字式電壓表程序設(shè)計(jì)
2.1數(shù)字式電壓表程序流程圖
2.2Keil C51參考程序如下
#include "reg51.h"
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
//*――――――――數(shù)碼管段碼定義――――――――*//
uchar code table={0xc0,0x99,0xa4,
0xb0,0xf9,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
//*――――――――0809引腳定義――――――――*//
sbit st=P2^7;
sbit oe=P2^5;
sbit eoc=P2^6;
sbit clk=P2^4;
//*――――――-延時(shí)子函數(shù)――――――――*//
void delay(uchar z)
{
uint x,y;
for(x=z;x>0;x――)
for(y=110;y>0;y――);
}
//*―――――――啟動(dòng)轉(zhuǎn)換子函數(shù)――――――――*//
void start()
{
st=0;oe=0;st=1;st=0;
}
//*――――――――顯示子函數(shù)――――――――――*//
xian(uchar b)
{
P2=0x01;
P0=table[b%10];
delay(1);
P2=0x02;
P0=table[b/10%10];
delay(1);
P2=0x04;
P0=table[b/100%10]&0x7f;
delay(1);
P2=0x08;
P0=table[b/1000];
delay(1);
}
//*――――――――-主函數(shù)――――――――*//
void main()
{
uint B;
uchar date;
TMOD=0x01;
TH0=(65536-20)/256;
TL0=(65536-20)%256;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
start();//啟動(dòng)轉(zhuǎn)換
while(1)
{
while(eoc==0);//等待轉(zhuǎn)換結(jié)束
oe=1;//允許輸出
date=P0;
start();
oe=0;
B=date*5.0/255;
xian(B);//顯示轉(zhuǎn)換結(jié)果
}
}
//*――――-T0定時(shí)器中斷子函數(shù)給ADC0809提供時(shí)鐘信號(hào)――――-*//
void time0()interrupt 1 using 1
{
TH0=(65536-20)/256;
TL0=(65536-20)%256;
clk=~clk;
}
3.測(cè)試與調(diào)試
本設(shè)計(jì)應(yīng)用Proteus和Keil51軟件,首先根據(jù)自己設(shè)計(jì)的電路圖用Proteus軟件畫出電路模型,然后用Keil51軟件對(duì)所編寫的程序進(jìn)行編譯、鏈接,如果沒(méi)有錯(cuò)誤和警告便可生成程序的hex文件,再將此文件加到電路圖上使軟硬件結(jié)合運(yùn)行,最后進(jìn)行端口電壓的對(duì)比測(cè)試,測(cè)試的結(jié)果如圖5所示。
參考文獻(xiàn):
[1]姜治臻.單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用.高等教育出版社,2009,7.
篇5
1實(shí)驗(yàn)探知電壓表串聯(lián)在電路中的現(xiàn)象
電壓表串聯(lián)在電路中有什么現(xiàn)象,光憑教師的說(shuō)教,學(xué)生是不會(huì)理解的,必須身臨其境,通過(guò)實(shí)驗(yàn)看到現(xiàn)象,記憶才能深刻.為增加感性認(rèn)識(shí),可按圖1電路圖連接電路,閉合開關(guān),觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.
一定要讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中看到現(xiàn)象,不要急于求成,否則印象還是不深刻.本實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是:閉合開關(guān)后,小燈泡不亮,電流表無(wú)示數(shù),電壓表的示數(shù)將很大,約為電源電壓.為什么會(huì)出現(xiàn)這樣特別的現(xiàn)象呢?
2運(yùn)用賦值法分析
在物理學(xué)中,常根據(jù)其具體情況,合理、巧妙地對(duì)一些物理量進(jìn)行賦值,根據(jù)物理規(guī)律進(jìn)行推算,能使問(wèn)題得到簡(jiǎn)捷有效的解決,這就是物理學(xué)中常用的賦值法.注意:賦值不是隨便的賦值,而是根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)的賦值.下面根據(jù)本題的實(shí)際情況進(jìn)行賦值:兩節(jié)干電池,電源電壓為3 V,電流表內(nèi)阻很小,相當(dāng)于導(dǎo)線,其內(nèi)阻約為0.1 Ω,電壓表內(nèi)阻很大,其內(nèi)阻約為104 Ω以上,小燈泡的內(nèi)阻約為10 Ω.下面根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)的知識(shí)進(jìn)行分析計(jì)算.
總電阻R=RA+RV+RL=0.1 Ω+104 Ω+10 Ω
≈104 Ω,
電路中的電流I=3 V 104 Ω=3×10-4 A,
這個(gè)電流非常小,與電流表的最小分度值0.02 A相比較,
3×10-4 A/0.02 A=1.5/100,
電流表的一個(gè)小格非常小,而指針偏轉(zhuǎn)不到一個(gè)最小格的百分之二,指針偏轉(zhuǎn)這么小的角度,人眼是分辨不出來(lái)的,這就是為什么指針不動(dòng),電流表無(wú)示數(shù)的原因.
電壓表的示數(shù)
UV=IRV≈3×10-4 A×104 Ω=3 V,
通過(guò)計(jì)算可知電壓表的示數(shù)很大,約為電源電壓.
因此,電壓表串聯(lián)在電路中,由于電壓表的內(nèi)阻很大,會(huì)使電路中的電流很小,以至于電流表指針偏轉(zhuǎn)人眼都洞察不出來(lái),可以認(rèn)為電流表無(wú)示數(shù);而電壓表的內(nèi)阻很大,分壓很大,幾乎接近電源電壓,可以認(rèn)為電壓表示數(shù)很大,就是電源電壓,這樣分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果就吻合了,學(xué)生很容易接受,也加深了學(xué)生對(duì)歐姆定律和串聯(lián)知識(shí)的理解.
3電路中的故障及分析
例1如圖2(a)所示的串聯(lián)電路,若L1斷路將有何現(xiàn)象?
L1斷路的等效電路如圖2(b)所示,實(shí)質(zhì)就是把電壓表串聯(lián)在電路中,與前面的圖1情況相同,現(xiàn)象是電流表無(wú)示數(shù),小燈泡不亮,電壓表有示數(shù),且很大等于電源電壓.
若再用電壓表測(cè)量L2的電壓,其等效電路如圖2(c)所示,整個(gè)電路斷路,電流表、電壓表都無(wú)示數(shù),小燈泡不亮.
例2如圖3(a)所示,小明在測(cè)量小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)中,閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn),小燈泡不亮,電流表無(wú)示數(shù),電壓表有示數(shù)且很大,試分析電路中出現(xiàn)的故障是什么?
這是近年來(lái)中考常出的題目,電路中出現(xiàn)的故障是小燈泡處出現(xiàn)了斷路現(xiàn)象,這可能是小燈泡與燈座接觸不良,也可能是燈絲斷了.同學(xué)們只要把小燈泡從電路中去掉,如圖3(b)所示,小燈泡斷路時(shí)實(shí)質(zhì)是電壓表串聯(lián)在電路中了,本題出現(xiàn)的現(xiàn)象就是電壓表串聯(lián)在電路中的現(xiàn)象,反之,只要出現(xiàn)這種現(xiàn)象,就意味著電壓表兩接線柱間出現(xiàn)了斷路現(xiàn)象.
篇6
關(guān)鍵詞:數(shù)字電壓表;電壓表;設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào):TM933 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-7712 (2013) 20-0000-01
一、設(shè)計(jì)方案
在本文研究中,AT89C51單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分,整體系統(tǒng)由衰減輸入電路、自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換、交直流轉(zhuǎn)換、模數(shù)控制與轉(zhuǎn)化、接口電路等部分組成。電壓經(jīng)由衰減電路會(huì)轉(zhuǎn)化到0-0.5v電壓,AD736作為交直流轉(zhuǎn)換電路的芯片控制,LCL7135作為模數(shù)轉(zhuǎn)換控制器,LCD1601最為顯示模塊。該方案是由AT89C51單片機(jī),LCL7135A/D轉(zhuǎn)換器、AD736AC-DC真有效值轉(zhuǎn)換器等組成。交直流電壓在0-500v范圍內(nèi),電壓綜合誤差在3%上下范圍內(nèi)浮動(dòng)。
二、硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
(一)硬件電路設(shè)計(jì)
硬件電路設(shè)計(jì)主要由七大部分組成:其中AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)為主控模塊,然后由晶振電路、復(fù)位電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路、LED驅(qū)動(dòng)電路、LED顯示系統(tǒng)、測(cè)量電壓輸入電路來(lái)共同構(gòu)成(如圖1)。
(二)真有效值轉(zhuǎn)換電路
在實(shí)際的電路運(yùn)行過(guò)程中,會(huì)不可避免的受到非正弦波的影響,平均值轉(zhuǎn)換的傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x表存在較大誤差。為了更精密的測(cè)量交流電壓有效值,可通過(guò)真有效值轉(zhuǎn)換器,也就是直接把交流有效值轉(zhuǎn)化成直流有效值。該儀器的最大優(yōu)點(diǎn)就是對(duì)各種電波形式進(jìn)行有效測(cè)量。AD/73真有效值轉(zhuǎn)換器具有電源范圍寬、頻率好、速度快、靈敏性高等優(yōu)點(diǎn),綜合誤差低于4%。
(三)LCL7135A/D轉(zhuǎn)換器
LCL7135A/D轉(zhuǎn)換器是采用單片41/2位的轉(zhuǎn)換器,另附加數(shù)碼顯示器、譯碼器、電阻電容、驅(qū)動(dòng)器等元件,就能組成2V的數(shù)字電壓表。單片機(jī)系統(tǒng)與LCL7135A/D轉(zhuǎn)換器直接連接,組成有效電路,通過(guò)并行采集方式,把B1輸出線、B2輸出線、B4輸出線、B8輸出線與單片機(jī)連接。P1.3與R/H相連,通過(guò)軟件將p1.3輸出正脈沖,啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器會(huì)不斷輸出數(shù)據(jù)。
(四)電路接口
在本研究中,采用LCD液晶模塊顯示器,直接顯示采集電壓數(shù)據(jù)或系統(tǒng)狀態(tài)。AT89C51單片機(jī)直接與液晶顯示器相連。需注意以下幾個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn):①清屏,清平之后設(shè)計(jì)8位數(shù)接口數(shù)據(jù),行數(shù):1行,字型:5*7點(diǎn)陣。進(jìn)行整體顯示設(shè)計(jì),取消字體閃爍與光標(biāo),最后設(shè)置為不移位且正向增量。向LCD緩沖區(qū)中輸入字符,2字符數(shù)組形式,一個(gè)顯示電壓,一個(gè)顯示字符。需要顯示的數(shù)據(jù)或字符送到屏幕緩沖區(qū)中,延時(shí)2.5ms。
三、系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)
進(jìn)行系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì),重點(diǎn)在于如何控制LCL7137轉(zhuǎn)化數(shù)字輸入LCD顯示屏。完成主程序初始化之后,啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換并認(rèn)真檢查檔位、數(shù)字顯示。一開始的主程序設(shè)置,需要設(shè)計(jì)70h的起始地址,并設(shè)計(jì)中斷寄存器,對(duì)LCL7135進(jìn)行中斷計(jì)數(shù)。每隔五次之后清零,成功完成一次采集數(shù)據(jù)工作。之后設(shè)置STB斷口的中斷優(yōu)先級(jí)別,并對(duì)顯示器進(jìn)行一次性清屏處理,清空各個(gè)數(shù)據(jù)寄存器、指令的數(shù)值,在屏幕上不顯示字符。使用MOVP2,01H到DB7-DB0指令,調(diào)動(dòng)ENABLE這個(gè)子程序。由于下降沿時(shí),需要把內(nèi)部資料輸送到RAM區(qū)域,因此,應(yīng)該有一個(gè)延時(shí)子程序,使得下降沿時(shí)2.5ms。RAM有代碼后,需要對(duì)此進(jìn)行清零處理,原有屏幕上的字符會(huì)被清除。緊接著設(shè)定1601功能,MOVP2,01111000B.子程序ENABLE子程序被調(diào)用,輸入CPU處理器中。若果在LCDM中輸入一條指令,就會(huì)調(diào)用ENABLE子程序一次,與此同時(shí),設(shè)定顯示器的光標(biāo)、字體閃爍。顯示器地址按照+1方式讀寫,再進(jìn)行第一行字符設(shè)計(jì),即80H地址。將Voltage字符的地址輸送到DPTR中,調(diào)用遠(yuǎn)程查表指令,將數(shù)據(jù)一次輸入P2入口,接下來(lái)調(diào)用WRITE3這個(gè)子程序,設(shè)置LCD1601RS為1,會(huì)產(chǎn)生下降脈沖,并把獲得數(shù)據(jù)輸入寄存器,執(zhí)行DISPLAY1這個(gè)子程序。
設(shè)計(jì)A/D中斷程序。LCL7135儀器每秒鐘進(jìn)行12次采集數(shù)據(jù)服務(wù)工作,在每一次數(shù)據(jù)采集任務(wù)完成后,向CPU進(jìn)行中斷申請(qǐng)。CPU暫停其他工作,進(jìn)行中斷處理。在中斷響應(yīng)之后進(jìn)行中斷處理,并壓棧ACC、PSW,對(duì)首次中斷性質(zhì)進(jìn)行判斷。若為首次中斷,直接跳到next位置。若為二次中斷,則設(shè)置62H處,第三次中斷,設(shè)置63H處,第四次中斷,設(shè)置64H處,第五次中斷,則設(shè)置65H處。與此同時(shí),將中斷儲(chǔ)存器30H中的數(shù)值清除,中斷完成之后,PSW、ACC出棧,并開中斷。
四、結(jié)語(yǔ)
綜上所述,本文充分利用AT89C51單片機(jī)的優(yōu)勢(shì),對(duì)數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)進(jìn)行了實(shí)例研究,其較好的抗干擾功能、自動(dòng)調(diào)節(jié)的精度設(shè)計(jì)等等,使得輸出達(dá)到最佳效果,適用于電子系統(tǒng)的一般性電壓測(cè)量,適用性較強(qiáng)。
篇7
教材中上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容作為電表改裝的一種方法,讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中得到技能的培養(yǎng)和思維的訓(xùn)練等等,未嘗不可。但,僅就電表改裝這一目的而言,如果改裝表與標(biāo)準(zhǔn)表核對(duì)時(shí)發(fā)現(xiàn)改裝表并非UV電壓表(如不是2V表,而是1.9V表),怎么辦?[注2]
事實(shí)上,上述改裝方法是搞“理論”的人最容易想到的方法,而不是搞“實(shí)驗(yàn)”的人常采用的方法。按“實(shí)驗(yàn)”的思維方式,“將電流表改裝成電壓表”可用下面一種更實(shí)用、更方便的方法。[注3]
首先,用歐姆表粗略測(cè)出表頭內(nèi)阻。然后,估算出表頭滿偏電壓,以及估算出分壓電阻阻值。最后,取一只阻值范圍大于估算阻值的電阻器R1(或一只固定電阻與一只電阻器串聯(lián)),和一只量程適當(dāng)、準(zhǔn)確度級(jí)別稍高的直流電壓表作為標(biāo)準(zhǔn)表[注4])。按圖1改變滑動(dòng)變阻器R2的阻值,使標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)為UV;再改變電阻器R1的阻值,使電流表指針指示滿刻度(可能需重復(fù)上述步驟,反復(fù)調(diào)整)。這樣一只UV電壓表就改裝好了。毫無(wú)疑問(wèn),用上述方法改裝出的電壓表,比用課本采用的方法改裝的電壓表要準(zhǔn)確得多。
這里,R1的阻值就是所需的分壓電阻值。如果R1不是用電阻器而是用電阻箱,那么從電阻箱的讀數(shù)R1,就可以推算出電流表內(nèi)阻rg的精確值。
[注1]如2005年、2006年江蘇省物理高考題。
[注2]也許可以按圖示電路測(cè)量足夠多的電壓值,作出改裝表的校正曲線,以后每個(gè)改裝表的測(cè)量值都根據(jù)校正曲線予以校正,但這太繁瑣,不實(shí)用。
[注3]現(xiàn)在高中物理課本中都將“閉合電路歐姆定律”作為演示實(shí)驗(yàn)或?qū)W生實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中電源一般都采用“拆開”鉛蓄電池(如J2365型可變內(nèi)阻電池),電池電動(dòng)勢(shì)約2V,實(shí)驗(yàn)需要兩只2V或2.5V的直流電壓表。如果作為演示實(shí)驗(yàn),如果演示電表(如J0401型)是10年前的,沒(méi)有2V或2.5V直流電壓檔,那么,要將演示電表改裝成2V(或2.5V)直流電壓表就可采用下述方法。
[注4]一般要求標(biāo)準(zhǔn)表的準(zhǔn)確度級(jí)別(等級(jí)),在數(shù)值上不大于被校表準(zhǔn)確度級(jí)別的13。
實(shí)驗(yàn)室都可以找到,且可初步實(shí)現(xiàn)觀察放電現(xiàn)象及其發(fā)展和過(guò)渡過(guò)程。
4.2 氣體放電現(xiàn)象十分復(fù)雜,因此可以進(jìn)行另外的一些創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)探究,如研究放電電壓與極間距之間的關(guān)系,放電電壓與電極的曲率的關(guān)系(從球形電極過(guò)渡到平行板電極),與電極表面狀態(tài)及氣體種類的關(guān)系等。
4.3 從實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和進(jìn)行過(guò)程本看,大自然中還有許多有趣的現(xiàn)象值得我們深入探究;該實(shí)驗(yàn)對(duì)提高同學(xué)們實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性、發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題的能力有顯著的幫助。
參考文獻(xiàn):
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篇8
關(guān)鍵詞:數(shù)字電路; 量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換; 智能化; 數(shù)字信號(hào); 電壓表
中圖分類號(hào):TN919-34; TP216+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1004-373X(2011)20-0184-03
Development of Intelligent Digital Voltmeter Based on Digital Integrated Circuit
LI Huai-fu
(Sichuan Information Technology College, Guangyuan 628017, China)
Abstract: In order to solve the intelligentization difficulties existing in ordinary digital voltmeter, such as range automatic convertion, polarity judgment of measured voltage, amplitude transformation, overrange display and alarm signal intelligentization, the digital circuit chip is adioted to realize the intelligentization of voltmeter functions according to digital logic control relation. The design principle of the circuit is elaborated. The circuit system composition, function and characteristics of each part in the circuit, selection of circuit components, and signal processing process are introduced. The design functions are verified by an actual product. A homemade intelligent digital voltmeter with the design functions has been put into practice.
Keywords: digital circuit; range automatic convertion; intelligentization; digital signal; voltmeter
0 引 言
在現(xiàn)在市場(chǎng)上廣泛使用的一般數(shù)字電量測(cè)量電表都沒(méi)有解決量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換問(wèn)題,測(cè)量操作時(shí)仍然靠人工拔動(dòng)開關(guān)轉(zhuǎn)換量程,測(cè)量電表的智能化設(shè)計(jì)是一個(gè)難點(diǎn)。在現(xiàn)有的智能電表中,智能化功能大多采用單片機(jī)控制電路或雙向移位寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn),其缺點(diǎn)是電路系統(tǒng)、量程控制信號(hào)的產(chǎn)生比較復(fù)雜,調(diào)試與制作難度大,可靠性較差等。實(shí)際上,電路系統(tǒng)完全可以用常用數(shù)字集成電路組成,通過(guò)組合邏輯功能來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)量程之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換等功能。
1 電路系統(tǒng)的方框結(jié)構(gòu)
電路系統(tǒng)由被測(cè)輸入電壓極性檢測(cè)與變換電路、電壓幅度變換電路、量程自動(dòng)控制轉(zhuǎn)換信號(hào)產(chǎn)生電路、多路模擬開關(guān)切換電路、量程控制放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和顯示電路等組成,如圖1所示[1-2]。
圖1中各部分電路的功能分別是:
(1)電壓極性顯示信號(hào)產(chǎn)生電路:由電壓比較器根據(jù)被測(cè)電壓極性產(chǎn)生“+”或“-”極性顯示信號(hào)。
(2) 電壓通道選擇與極性轉(zhuǎn)換電路:有2個(gè)通道,對(duì)于正極性電壓由通道1通過(guò),若為負(fù)極性電壓由通道2通過(guò),再變換為正極性后輸出。
(3) 量程自動(dòng)控制信號(hào)產(chǎn)生電路:根據(jù)被測(cè)電壓的高低確定各段的測(cè)量范圍(量程),產(chǎn)生量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)、超量程顯示與報(bào)警信號(hào),并控制各量程小數(shù)點(diǎn)的位置。
圖1 數(shù)字式智能電壓表電路結(jié)構(gòu)方框圖
(4)程控放大器與模擬開關(guān)切換電路:在量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)的作用下選擇不同的通道,將某個(gè)量程的輸入電壓放大或衰減一定比例后送入A/D轉(zhuǎn)換器。
(5) A/D轉(zhuǎn)換電路:將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
(6) 譯碼與顯示電路:將數(shù)字信號(hào)譯碼后,由數(shù)碼管顯示出測(cè)量結(jié)果。
2 電路原理圖簡(jiǎn)介
根據(jù)圖1構(gòu)建的數(shù)字式智能電壓表電路原理[3-5]如圖2所示。圖中主要元器件的作用如下:
U1(LM324)為四運(yùn)放IC1,U1-1/4與U1-2/4的作用是產(chǎn)生被測(cè)電壓極性識(shí)別信號(hào)與控制U2的信號(hào)通道。U1-3/4構(gòu)成程控放大電路,對(duì)被測(cè)電壓進(jìn)行10,1,1/10,1/100的放大或衰減。U1-4/4為反相放大器,用于調(diào)整輸出電壓幅度以滿足A/D轉(zhuǎn)換器正常工作要求;
U2(SGM522)為二通道模擬開關(guān)IC,實(shí)現(xiàn)正、負(fù)極性的被測(cè)電壓分通道傳輸,以便對(duì)負(fù)極性信號(hào)實(shí)施反相處理;
U3(C4066)為四通道模擬開關(guān)IC,在量程自動(dòng)控制信號(hào)的作用下,實(shí)現(xiàn)讓不同量程的電壓分通道傳輸,以便配合U1-3/4電壓進(jìn)行幅度變換;
U4(LM339)、U5(74LS05)、U6與U7(74LS21)組成自動(dòng)量程控制信號(hào)產(chǎn)生電路。其中,U4為四比較器IC,用于確定各量程的測(cè)量范圍,U5為四反相器,對(duì)高或低電平實(shí)施反相變換,U6、U7均為四輸入雙與門IC,通過(guò)邏輯運(yùn)算獲得自動(dòng)量程控制信號(hào);
圖2 數(shù)字式智能電壓表電路原理圖
U8(C14433)為雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器(又稱雙斜式A/D轉(zhuǎn)換器),轉(zhuǎn)換輸出結(jié)果與輸入信號(hào)的平均值成正比,對(duì)疊加在輸入信號(hào)上的交流干擾有良好的抑制作用,具有零漂補(bǔ)償?shù)?位半(BCD碼)單片雙積分式A/D轉(zhuǎn)換功能,轉(zhuǎn)換速率為3~10 Hz,轉(zhuǎn)換精度為±1 LSB,模擬輸入電壓范圍0~±1.999 V或0~±199.9 mV,輸入阻抗大于100 MΩ。MC14433轉(zhuǎn)換結(jié)果以BCD碼形式,分別按千、百、十、個(gè)位由Q0~Q3端輸出,相應(yīng)的位選通信號(hào)由DS1~DS4提供;
U9(MC14511B)為譯碼集成電路,將BCD碼譯碼成十進(jìn)制信號(hào),控制數(shù)碼管的位顯示;
U10(MC1413)為7路反相緩沖集成電路,用于實(shí)現(xiàn)高低電平間的轉(zhuǎn)換,增強(qiáng)對(duì)數(shù)碼顯示管的驅(qū)動(dòng)能力。
3 電路工作原理
(1) 被測(cè)電壓的Ux極性判斷與變換電路工作原理:電路由2個(gè)過(guò)零電壓比較器、一個(gè)反相器和雙向限幅電路組成[6],當(dāng)Ux極性為“+”時(shí),U1-1/4輸出高電平,在C+的控制下被測(cè)電壓通過(guò)U2的第一通道。U1-2/4輸出低電平,C―也為低電平,U2的第二通道不通;當(dāng)Ux極性為“-”時(shí),U1-2/4輸出高電平,在C―的控制下被測(cè)電壓通過(guò)U2的第二通道,并通過(guò)U5-1/4完成反相變換。U1-1/4輸出低電平,C+使U2的第一通道不通。V1,V2為雙向限幅二極管,用于限制加到U1-1/4與U1-2/4輸入端的電壓幅度。
(2) 多路模擬開關(guān)和程控放大電路工作原理:電路由C4066,U1-3/4、R4~R7等組成。設(shè)R1~R3通道等效電阻為R1~3,其大小可設(shè)置為100kΩ,當(dāng)B1為高電平時(shí),多路模擬開關(guān)C4066的i1~O1通道接通,運(yùn)放U1-3/4的反饋電阻R4取1 MΩ,對(duì)Ux放大10倍后送入A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端。若A/D轉(zhuǎn)換的電壓滿度值為2 V,則可測(cè)量0~±200 mV的電壓。同理,當(dāng)量程轉(zhuǎn)換控制信號(hào)B2,B3,B4分別為高電平時(shí),C4066對(duì)應(yīng)的通道接通,當(dāng)U1-3/4的反饋電阻R5,R6,R7分別取100kΩ、10kΩ、1kΩ時(shí),R5使±200 mV~±2 V的電壓直接通過(guò),R6使±2~±20 V的電壓衰減10倍后通過(guò),R7使±20~±200 V的電壓衰減100倍后通過(guò)。再將某┮宦肥涑齙繆咕U1-4/4反相放大,使與實(shí)際被電壓極性一致,并可通過(guò)R16調(diào)節(jié)電壓放大倍數(shù)(-R16/R15),保證A/D轉(zhuǎn)換電路正常工作所需的輸入電壓。
(3)量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換控制電路工作原理:量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路由四4比較器U4、3個(gè)反相器(U5內(nèi))、2個(gè)四輸入雙與門U6與U7、分壓電阻R10~R14等組成。由于設(shè)置R1~3為100kΩ,選擇R8(470kΩ可調(diào))與R9(5kΩ)使ux在R9上的分壓比為1/100,經(jīng)分壓后加到各比較器的反相輸入端。當(dāng)ux分別為±200 mV,±2 V,±20 V,±200 V時(shí),分電壓值分別為2 mV,20 mV,0.2 V,2 V。同時(shí),由R10~R14(電阻值如圖2中所示)對(duì)VCC分壓獲得各比較器的參考電平也分別為2 mV,20 mV,0.2 V,2 V,并分別加至各比較器的同相輸入端。當(dāng)被電壓Ux達(dá)到某量程的滿刻度值時(shí),使比較器的輸出電平由高變低,通過(guò)組合邏輯電路產(chǎn)生量程自動(dòng)控制與標(biāo)志信號(hào)(高電平有效)。若Ux位于0~±200 mV,U6-1/2輸出高電平,獲得有效量程控制信號(hào)B1,其余B2~B3為低電平;同理,當(dāng)被測(cè)電壓分別在±2 V,±2~±20 V,±20~±200 V范圍時(shí),U6-2/2、U7-1/2、U7-2/2分別輸出高電平,獲得量程控制信號(hào)B2、B3和B4,狀態(tài)轉(zhuǎn)換表如表1所示。
邏輯表達(dá)式分別為:B1=W•X•Y•Z,B2=┆WX•Y•Z,B3=WX•Y•Z,B4=WXYZ。Z=0為超量程標(biāo)志信號(hào)。
(4) 被測(cè)電壓極性、小數(shù)點(diǎn)位置與超量程的指示信號(hào):被測(cè)電壓極性顯示控制信號(hào)由U1-2/4提供,用輸出的高或低電平控制“-”或“+”號(hào)的顯示;小數(shù)點(diǎn)位置控制信號(hào)由量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)實(shí)現(xiàn),B1的高電平用于顯示測(cè)量范圍為0~±200 mV的小數(shù)點(diǎn)位置,B2的高電平用于顯示測(cè)量范圍為±200 mV~±2 V的小數(shù)點(diǎn)位置,B3的高電平用于顯示測(cè)量范圍為±2~±20 V的小數(shù)點(diǎn)位置, B4的高電平用于顯示測(cè)量范圍為±20~±200 V的小數(shù)點(diǎn)位置,當(dāng)被測(cè)量電壓范圍在±200 V以外時(shí),不用小數(shù)點(diǎn);超量程指示信號(hào)由B4的低電平實(shí)現(xiàn),當(dāng)B4為低電平時(shí),表明被測(cè)電壓超過(guò)了±200 V的最高上限。
(5) A/D轉(zhuǎn)換、譯碼、顯示電路工作原理:用U1-2/4輸出的信號(hào)控制數(shù)碼管最高位“g”段的亮與不亮,實(shí)現(xiàn)極性“-”顯示。當(dāng)U4的4個(gè)比較器都輸出高電平量,便發(fā)生了超量程情況,可用它們產(chǎn)生報(bào)警與超量顯示信號(hào)(本系統(tǒng)未考慮)。當(dāng)程控放大器輸出的信號(hào)加到U8的3腳,將模擬電壓轉(zhuǎn)換為BCD碼,并由20、21、22、23腳輸出,經(jīng)U9譯碼為千、百、十、個(gè)四位十進(jìn)制數(shù),同時(shí),由U8的16、17、18、19腳輸出對(duì)應(yīng)的選通信號(hào),共同控制數(shù)碼管顯示測(cè)量結(jié)果。
4 結(jié) 語(yǔ)
本測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)用與門、反相器、比較器、多路模擬開關(guān)集成電路(C4066)等數(shù)字集成電路巧妙組合獲得了被電壓極性判斷、量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換、信號(hào)幅度變換、小數(shù)點(diǎn)位置顯示控制、超量程顯示與報(bào)警信號(hào)。電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)看似復(fù)雜,但分立元件少,成本低。具有設(shè)置量程方便、電壓測(cè)量范圍寬、功能相對(duì)獨(dú)立且容易擴(kuò)展、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn),值得借鑒。
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篇9
關(guān)鍵詞:萬(wàn)用表 電壓測(cè)量 故障檢修
在電氣設(shè)備故障檢修時(shí),為了便于安全簡(jiǎn)便地尋找、判斷和檢修電氣設(shè)備故障點(diǎn),筆者探討采用電壓階梯測(cè)量法、電壓間段測(cè)量法的應(yīng)用。
一、電壓的階梯測(cè)量法
以圖1為例,當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB2時(shí),如果接觸器KM1不吸合則說(shuō)明電路有故障。那么我們先要用萬(wàn)用表測(cè)量1、7兩點(diǎn)電壓,如果電路正常,電壓應(yīng)該是110V。再按下SB2不放,同時(shí)將黑表棒接到7點(diǎn)上不變,紅表棒依次向前移動(dòng)接6、5、4、3、2點(diǎn),分別測(cè)量6-7、5-7、4-7、3-7、2-7各階梯之間的電壓。如果電路正常,階梯間電壓均為110V。假如6-7之間無(wú)電壓,說(shuō)明是斷路故障,可將紅表棒依次移動(dòng)。當(dāng)移至5點(diǎn)時(shí)電壓正常,說(shuō)明5點(diǎn)之前觸頭或接線是完好的,5點(diǎn)之后的觸頭或接線處有斷路,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)5點(diǎn)的第一個(gè)觸頭或連線處斷路。
這種像階梯一樣的電壓測(cè)量方法,我們形象地稱為電壓階梯測(cè)量法。
電壓階梯測(cè)量法可以自7點(diǎn)到1點(diǎn)向上依次測(cè)量;也可自1點(diǎn)到7點(diǎn)向下依次測(cè)量1-2、1-3、1-4、1-5、1-6(向下測(cè)量時(shí),若各階電壓等于電源電壓,則說(shuō)明剛測(cè)過(guò)的觸頭或?qū)Ь€已斷路)。向上測(cè)量的各階梯電壓值及檢查故障如表1所示。
表1 電壓階梯測(cè)量法所測(cè)電壓值及故障原因
二、電壓間段測(cè)量法
電壓的間段測(cè)量法。以圖2為例,先用萬(wàn)用表測(cè)量1、7兩點(diǎn)電壓,如果電路正常電壓應(yīng)該是110V。電壓的間段測(cè)試法是用紅、黑兩根表棒測(cè)量?jī)蓚€(gè)相鄰點(diǎn)1-2、2-3、3-4、4-5、5-6、6-7之間的電壓。如電路正常,除6-7兩點(diǎn)間的電壓等于110V外,其他任意相鄰兩點(diǎn)間各段電壓都應(yīng)為零。
當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB2時(shí),如果接觸器KM1不吸合則說(shuō)明電路有故障。可用電壓表逐段測(cè)試各相鄰兩點(diǎn)的電壓。如測(cè)量某相鄰兩點(diǎn)電壓為110V,則說(shuō)明兩點(diǎn)所包括的觸頭,其連接導(dǎo)線接觸不良或斷路。例如1-2兩點(diǎn)間電壓為110V,說(shuō)明熱接觸器KH的1點(diǎn)或者2點(diǎn)常閉觸頭接觸
不良。
這種相鄰兩點(diǎn)之間各段電壓測(cè)量的方法,被形象地稱為電壓間段測(cè)量法。
電壓間段測(cè)量法可以自1點(diǎn)到7點(diǎn)依次測(cè)量;也可自7點(diǎn)到1點(diǎn)依次測(cè)量7-6、6-5、4-3、3-2、2-1相鄰兩點(diǎn)間的電壓值。
利用電壓間段測(cè)量法所測(cè)電壓值檢查電氣故障方法如表2所示。
篇10
關(guān)鍵詞:煤礦提升機(jī);制動(dòng)液壓站;電接點(diǎn)壓力表;欠壓保護(hù);超壓保護(hù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
中圖分類號(hào):TH812 文章編號(hào):1009-2374(2015)35-0151-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.35.075
1 概述
安陽(yáng)鑫龍煤業(yè)公司井下軌道斜巷均采用JTPB/JKB系列提升機(jī)。提升機(jī)主要由提升機(jī)本體、驅(qū)動(dòng)裝置、電控部分、系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)等組成。眾所周知,安全生產(chǎn)歷來(lái)是煤礦企業(yè)各項(xiàng)工作的重中之重,細(xì)化到礦井運(yùn)輸系統(tǒng),斜巷運(yùn)輸則是礦井整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)的一個(gè)咽喉關(guān)鍵,而斜巷運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵又在于提升絞車的制動(dòng)系統(tǒng)是否安全可靠。因此,提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行對(duì)保證礦井斜巷運(yùn)輸安全非常重要。在實(shí)際工作中,電接點(diǎn)壓力表對(duì)監(jiān)視、控制制動(dòng)系統(tǒng)處于正常的壓力范圍,作用重大。但因?yàn)榉N種原因,在日常使用管理過(guò)程中,電接點(diǎn)壓力表的欠壓、超壓保護(hù)往往出現(xiàn)設(shè)置不正常或不投用的情況,大大降低了提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性,安全系數(shù)隨之降低。
2 電接點(diǎn)壓力表的應(yīng)用
電接點(diǎn)壓力表廣泛應(yīng)用于石油、機(jī)械、煤炭等工業(yè)部門或機(jī)電設(shè)備配套中測(cè)量無(wú)爆炸危險(xiǎn)的各種流體介質(zhì)壓力。通常,儀表經(jīng)與相應(yīng)的電氣器件(如繼電器及變頻器等)配套使用,即可對(duì)被測(cè)(控)壓力的各種氣體與液體介質(zhì)經(jīng)儀表實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和發(fā)信(報(bào)警)的目的。電接點(diǎn)壓力表由測(cè)量系統(tǒng)、指示裝置、磁助電接點(diǎn)裝置、外殼、調(diào)節(jié)裝置及接線盒等組成。當(dāng)被測(cè)壓力作用于彈簧管時(shí),其末端產(chǎn)生相應(yīng)的彈性變形―位移,經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)放大后,由指示裝置在度盤上指示出來(lái)。同時(shí)指針帶動(dòng)電接點(diǎn)裝置的活動(dòng)觸點(diǎn)與設(shè)定指針上的觸頭(上限或下限)相接觸的瞬時(shí),致使控制系統(tǒng)接通或斷開電路,以達(dá)到自動(dòng)控制和發(fā)信報(bào)警的目的。
3 電接點(diǎn)壓力表的指針用途說(shuō)明
電接點(diǎn)壓力表有三根接線,一根是公用的。表針是可調(diào)的,上面的指針是上限,下面的指針是下限,中間的黑色指針指示是制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)壓力的數(shù)值。
4 具體原理
4.1 絞車液壓站制動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)和主提升電機(jī)啟動(dòng)順序
開車時(shí),制動(dòng)油泵先啟動(dòng),開始向制動(dòng)油缸提供油壓,同時(shí)或稍后主提升電機(jī)通電啟動(dòng)。
4.2 欠壓保護(hù)原理
只有當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)油壓上升達(dá)到或超過(guò)欠壓指針值后,主電機(jī)才啟動(dòng)。欠壓保護(hù)起到的是(順序啟動(dòng))聯(lián)鎖控制的作用。即當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題,比如出現(xiàn)油壓不能正常上升,低于欠壓指針示值時(shí),低壓?jiǎn)?dòng)控制繼電器未接通,絞車主電機(jī)控制回路未接通,主電機(jī)應(yīng)不能啟動(dòng)。這是一個(gè)原則問(wèn)題,否則在制動(dòng)系統(tǒng)未松閘的情況下,主電動(dòng)機(jī)先啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn),將會(huì)對(duì)主軸等絞車部件產(chǎn)生損害。
4.3 超壓保護(hù)原理
超壓保護(hù)報(bào)警或動(dòng)作時(shí),提示制動(dòng)液壓系統(tǒng)壓力超標(biāo),此時(shí)應(yīng)停機(jī)檢查排除故障。按照制動(dòng)液壓系統(tǒng)說(shuō)明書規(guī)定的參數(shù),調(diào)節(jié)整定液壓系統(tǒng)安全溢流閥的壓力值。
5 判斷欠壓保護(hù)是否投運(yùn)的方法
根據(jù)上述欠壓保護(hù)的工作原因:欠壓保護(hù)起到的是(順序啟動(dòng))聯(lián)鎖控制的作用。只有當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)油壓上升達(dá)到或超過(guò)欠壓指針值后,主電機(jī)才啟動(dòng)。即正常情況下,主提升電機(jī)啟動(dòng)同時(shí)或之前,制動(dòng)閘瓦已松閘。
要驗(yàn)證提升機(jī)是否按這個(gè)程序啟動(dòng)運(yùn)行,這里可以采取觀察電機(jī)啟動(dòng)電流的大小,進(jìn)行判斷驗(yàn)證。具體步驟是:(1)在確保提升機(jī)鋼絲繩鉤頭無(wú)負(fù)載的情況下,人為將制動(dòng)閘塊松閘,使閘塊與閘盤脫離接觸。此時(shí),啟動(dòng)主電機(jī),觀察記錄電氣啟動(dòng)電流A1;(2)同樣在提升機(jī)鋼絲繩鉤頭無(wú)負(fù)載的情況下,按正常狀態(tài)程序啟動(dòng)主電機(jī),這時(shí)觀察記錄啟動(dòng)電流A2;(3)結(jié)論驗(yàn)證。比較啟動(dòng)電流A1和A2的大小,如果A1=A2,則表明欠壓保護(hù)正常投運(yùn),且參數(shù)設(shè)置符合要求;如果A1
6 欠壓保護(hù)的后果
鑫龍煤業(yè)公司紅嶺礦15軌道一坡絞車、主焦礦-210絞車,欠壓保護(hù)出現(xiàn)的問(wèn)題、潛在隱患及可能造成的嚴(yán)重后果。目前這兩部絞車電接點(diǎn)壓力表上,欠壓保護(hù)均設(shè)置為0。說(shuō)明制動(dòng)系統(tǒng)欠壓保護(hù)這一項(xiàng)被短接,未投用。欠壓保護(hù)這一項(xiàng)被短接,之所以未影響絞車正常運(yùn)行,原因是絞車安全控制回路,還有其他對(duì)啟動(dòng)順序同樣起到連鎖控制的電氣元件(電氣設(shè)計(jì)的安全冗余原則,即當(dāng)該保護(hù)被甩后,系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行)。該欠壓被甩掉后可能出現(xiàn)的問(wèn)題:一是系統(tǒng)少了一道安全保護(hù)。雖然不影響絞車的正常運(yùn)行,但安全保障系數(shù)降低了;二是一旦其他與欠壓起同樣作用的冗余控制元件也出現(xiàn)故障,而此時(shí)欠壓保護(hù)又未投(或設(shè)置不正確,欠壓值低于殘余),就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。可能造成的嚴(yán)重后果是:制動(dòng)系統(tǒng)未正常松閘,但主電機(jī)已啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn),將會(huì)損壞主軸或燒壞電機(jī)等問(wèn)題。
7 欠壓保護(hù)的設(shè)置
在實(shí)際情況中,各類絞車制動(dòng)系統(tǒng)欠壓參數(shù)的具體數(shù)值是在不斷變化的,是跟隨著制動(dòng)閘塊貼閘壓力的逐漸變化而變化的。因每個(gè)絞車的制動(dòng)系統(tǒng)力矩(貼閘壓力不同)而不同,即使是同一絞車同一蝶形彈簧制動(dòng)器,隨著使用限期的延長(zhǎng),在長(zhǎng)期的工作過(guò)程中,蝶形彈簧會(huì)疲勞甚至出現(xiàn)斷裂,以上因素都會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)器的制動(dòng)力矩(貼閘壓力)呈現(xiàn)逐漸變小的變化趨勢(shì)。因而導(dǎo)致欠壓參數(shù)的設(shè)置也是一個(gè)在一定范圍內(nèi)逐漸變小的物理量,因此欠壓保護(hù)參數(shù)的設(shè)定范圍,需根據(jù)說(shuō)明書和檢測(cè)報(bào)告參數(shù)綜合考慮后合理設(shè)置。欠壓參數(shù)設(shè)置的大致范圍,即欠壓值要高于系統(tǒng)殘壓值(一般殘余均控制在0.5MPa以內(nèi))。
8 結(jié)語(yǔ)
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