智能數顯電壓表是一種采用微處理器進(jìn)行控制運算的電壓測量?jì)x表,通過(guò)配合不同的互感器,可以滿(mǎn)足各種測量量程的要求,對電壓進(jìn)行高精度的顯示、控制及變送輸出。它不僅能夠實(shí)時(shí)顯示電壓值,還具備多重保護、隔離設計、抗干擾能力強、可靠性高等特點(diǎn)。采用先進(jìn)的微處理器技術(shù),配合高精度的互感器,能夠滿(mǎn)足各種測量量程的要求,提供高精度的電壓顯示、控制及變送輸出。
1、輸入與測量電路
輸入保護電路:
作用:防止被測電壓過(guò)高或極性接反時(shí)損壞內部電路。
組成:通常包含壓敏電阻、TVS二極管(瞬態(tài)抑制二極管)或保險絲,用于吸收過(guò)壓能量或切斷異常電流。
量程轉換電路:
作用:通過(guò)繼電器或電子開(kāi)關(guān)切換不同的分壓電阻,擴展測量范圍(如自動(dòng)量程功能)。
組成:精密電阻網(wǎng)絡(luò )、模擬開(kāi)關(guān)(如MOS管或繼電器)。
信號調理電路:
作用:將輸入電壓信號轉換為適合ADC(模數轉換器)處理的電平,可能包括放大、濾波和衰減。
組成:運算放大器、RC濾波器、儀表放大器(如INA系列)。
2、模數轉換(ADC)與微控制器(MCU)
ADC模塊:
作用:將模擬電壓信號轉換為數字信號,便于后續處理和顯示。
特點(diǎn):通常采用高精度ADC(如12位、16位或更高),支持快速采樣和低噪聲性能。
微控制器(MCU):
作用:控制整個(gè)儀表的邏輯,包括量程選擇、數據采集、校準、通信和顯示驅動(dòng)。
常見(jiàn)型號:STM32、PIC、AVR等嵌入式芯片,內置ADC和通信接口(如I²C、SPI、UART)。
3、顯示與用戶(hù)接口
顯示屏:
類(lèi)型:通常為液晶顯示屏(LCD)或OLED屏,顯示電壓值、單位(V/mV)、量程、電池狀態(tài)等信息。
驅動(dòng)方式:通過(guò)MCU的GPIO或SPI/I²C接口控制顯示內容。
按鍵與輸入接口:
作用:用戶(hù)設置量程、校準、調出菜單等功能。
組成:機械按鍵、觸摸屏(高d型號)或旋鈕編碼器。
4、電源管理
電源輸入:
來(lái)源:電池供電(如AA/AAA電池、鋰電池)或外部直流電源(如USB、AC-DC適配器)。
穩壓與供電電路:
作用:將輸入電壓轉換為穩定的直流電,供內部電路使用。
組成:線(xiàn)性穩壓器(如7805、LM317)或開(kāi)關(guān)電源芯片,搭配濾波電容和電感。
低功耗設計:
特點(diǎn):通過(guò)MCU休眠模式、屏幕背光調節等方式降低待機功耗,延長(cháng)電池壽命。
5、通信與擴展接口
通信接口:
類(lèi)型:支持RS-232、RS-485、I²C、SPI、USB或藍牙等通信協(xié)議,用于數據傳輸或遠程控制。
作用:將測量數據上傳至PC、PLC或其他設備,或實(shí)現多機聯(lián)動(dòng)。
擴展接口:
功能:部分型號提供外部傳感器接口或繼電器輸出,用于擴展功能(如報警、數據采集)。
6、結構與外殼
機械結構:
組成:PCB板(印刷電路板)、殼體(塑料或金屬)、按鍵面板、顯示屏框架、接線(xiàn)端子等。
特點(diǎn):緊湊設計,防護等級可能達到IP40-IP67(防塵防水),適用于工業(yè)環(huán)境。
散熱與屏蔽:
散熱:通過(guò)殼體散熱或內部散熱片防止元器件過(guò)熱。
電磁屏蔽:金屬外殼或屏蔽層減少外部干擾(如EMI/RFI)。
7、軟件與功能模塊
核心算法:
電壓計算:根據ADC采樣值和量程參數計算實(shí)際電壓。
校準功能:通過(guò)軟件補償傳感器誤差(如零點(diǎn)校準、增益校準)。
附加功能:
數據記錄:存儲歷史測量數據(需配備存儲器,如EEPROM或SD卡)。
報警功能:設置上限/下限閾值,觸發(fā)聲音或視覺(jué)報警。
人機交互:菜單系統、單位切換、自動(dòng)關(guān)機等。