专利名称：一种双通道电子电压记录仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电压测量仪器领域，特别是一种双通道的可与计算机连接的电子 电压记录仪。
背景技术：
现有技术中，电压记录仪主要是机械式的，精度较差，不能存储，近些年由于电子 技术的发展，出现了电脑记录式电压记录仪，但到目前为止，电脑XY记录仪的精度、准确度 和实用性都不能令人满意，如精度只有IOOuV级，量程单一或挡级调节不便等，由于使用的 技术相对老化，整机的稳定性在精密实验中实施在线动态监测时无法与其他仪表配套应 用。现在市场上虽有UV级的数字电压表，精度与稳定性与电脑不配套，无法实现电压的实 时记录精细分析和综合演示，且价格昂贵，给教学或工程使用中带来不便利。
发明内容为了提高电压记录仪的精度和稳定性，实现与电脑相连、双路同步电压实时记录、 独立显示和动态存储，本实用新型设计了一种双通道电子电压记录仪，以克服现有技术的 缺陷、实现双路测量电压、微伏级多级可调。本实用新型实现发明目的，采用的技术方案是，一种双通道电子电压记录仪，在电 压记录仪的电压信号采集电路的电路结构中包括具有高低双路的采集电路块和配套电源 供给电路，量程选通的脉冲信号输送至单片机的请求信号输入端，经单片机处理后控制信 号输出端发出量程变换信号送至采集电路块，经采集电路块内适配分压电路、滤波电路、整 形电路、A/D转换电路后将数字信号发送给单片机，单片机计算处理送给显示电路显示测量 数值，或借助接口电路将在线检测电压信号输出。本实用新型的有益效果是采用配套芯片输入阻抗高，程序管理脉冲控制分档精 细、测量精度高，温漂小、工作稳定，成本低廉，耗电省，可与计算机在线连接，实现双路电压 实时记录、显示、模拟演示和动态存储，解决了高精度实验中的电压仪表配套。下面参照附图对本实用新型进行详细说明。

图1是本实用新型的电路原理框图。图2是本实用新型的采集电路块IA的实施例。图3是与本实用新型配套设计的装置面板。图1中，1A、1B是采集电路块，2是电源供给电路，3是单片机，4A、4B是光电隔离电 路，5是显示电路，6是接口电路，Cl、C2是量程选通的脉冲信号，Kl、K2是量程变换信号，Dl、 D2是数字信号，3-1、3-2、3-3、3-4是单片机的引脚。图2中，FL是保护电阻，Rl R4是电阻，Cl C5是电容，AD7705是芯片，Zl、Ζ2 是二极管，L、H分别是低、高压档，15是芯片的输出引脚。
具体实施方式
参看图1，一种双通道电子电压记录仪，该电压记录仪的电压信号采集电路的电路 结构中包括具有高低双路的采集电路块1A，IB和配套电源供给电路2，量程选通的脉冲信 号Cl，C2输送至单片机3的请求信号输入端3-1，3-2，经单片机3处理后控制信号输出端 3-3，3-4发出量程变换信号K1，K2送至采集电路块1Α，1Β,经采集电路块1Α，IB内适配分压 电路、滤波电路、整形电路、A/D转换电路后将数字信号Dl，D2发送给单片机3，单片机3计 算处理送给显示电路5显示测量数值，或借助接口电路6将在线检测电压信号输出。上述的采集电路块1Α、1Β由具有内适配分压电路，滤波电路、整形电路、A/D转换 电路、以及内含可编程放大器的芯片AD7705和外围配套电阻、电容搭接而成，经保护电阻 将采集端的电压信号引入芯片AD7705，经数字化处理后再由第15引脚输出经过光电隔离 电路4Α，4Β发送给单片机3。上述的电源供给电路2为三路独立供电电路，分别为采集电路块1Α、1Β、单片机3 和其他工作电路提供直流工作电源。上述的电压记录仪面板上设置有配套的量程选择按键，根据配套软件编程，依次 按动量程选择按键，发送可循环的量程选通的脉冲信号Cl，C2送给单片机3的接收端。上述的采集电路块1Α、1Β的是两个独立的电压采集通道称作为X、Y通道，X、Y通 道中分别对应设置低压L档和高压H档变换，L、H档再细分为3-5级电压测试区间由对应 量程选择按键实现选通。上述的电压记录仪上还设置有可以与外设计算机连接的接口电路6。参看图2，具有高低双路的采集电路块1Α、IB输入均有低压L档和高压H档，低压 L档的可测量电压最高为士 1. 15V，加保护电路后，接入电压可高达250V;高压H档可测量 士210V以内的电压，接入电压可高达1000V。通过量程按键选择固定量程或自动量程，用 专用的电压采样、滤波、整形和A/D转换后产生数字信号，经光电隔离电路4Α、4Β，由单片机 STC89C51RC进行处理、输出，通过接口电路6与计算机通信，进行在线监控和数据记录；电 源供给电路2分别为双通道采集转换、单片机STC89C51RC和其他数字部分供电，实现三部 分电路的电气隔离，隔离电压可高达500V。此电压记录仪在使用时既可独立使用，也可与计算机连接使用。独立使用时，参照图3。相当于Χ、Υ两路独立的高输入电阻、高分辨率、高精度、高 稳定性的微伏级电压表，每路具备有高压H档、低压L档两个输入通道。测量士 1. 15V以下 电压时，将被侧点电压信号低压L档接入，借助于设在面板上的量程按键和对应的显示准 确的设置测量分档挡；测量士210V以内至3伏以上的电压时，将电压信号接入高压H档，再 借助于设在面板上的量程按键和对应的显示准确的设置测量分档挡。两档均可按键设定固 定量程或自动量程，以适应电压信号的变化。通过六位数码显示(含1位符号位)读取测量的 电压值。与计算机连接使用时，用接口电路6线连接记录仪和计算机，记录仪和单独使用 时一样工作。计算机通过串行通信软件控制X、Y两路的电压采集方式和过程，可分别显示 X路、Y路及XY两路电压随时间变化的图线，也可显示Y路电压随X路电压变化的图线，并可存储两路电压值和采集周期等数据。 本实用新型的优点是电压输出精度可达4. 5位，最高分辨率为luV(量程为36mV 时，或选择自动量程、输入电压< 36mV时)，输入电阻> IOM欧姆，有自动量程转换功能，输 入级保护电压可达250V，与计算机之间有完善的通信协议，调试方便，成本低廉。
权利要求1.一种双通道电子电压记录仪，在电路结构中设置有采集电压端口的电压信号采集电 路、对信号进行采集模式和过程进行管理的单片机电路和配套显示电路，其特征在于所述 的电压记录仪的电压信号采集电路的电路结构中包括具有高低双路的采集电路块(1A，1B) 和配套电源供给电路O)，量程选通的脉冲信号(Cl，C2)输送至单片机(3)的请求信号输 入端(3-1，3-2)，经单片机(3)处理后控制信号输出端(3-3，3-4)发出量程变换信号(Kl, K2)送至采集电路块(1A，1B)，经采集电路块(1A，1B)内适配分压电路、滤波电路、整形电 路、A/D转换电路后将数字信号(D1，D2)发送给单片机(3)，单片机(3)计算处理送给显示 电路( 显示测量数值，或借助接口电路(6)将在线检测电压信号输出。
2.根据权利要求1所述的一种双通道电子电压记录仪，其特征在于所述的采集电路 块(1A、1B)由具有内适配分压电路，滤波电路、整形电路、A/D转换电路、以及内含可编程放 大器的芯片(AD7705)和外围配套电阻、电容搭接而成，经保护电阻将采集端的电压信号引 入芯片(AD7705)，经数字化处理后再由第15引脚输出经过光电隔离电路(4A，4B)发送给单 片机(3)。
3.根据权利要求1所述的一种双通道电子电压记录仪，其特征在于所述的电源供给 电路(2)为三路独立供电电路，分别为采集电路块(1A、1B)、单片机(3)和其他工作电路提供直流工作电源。
4.根据权利要求1所述的一种双通道电子电压记录仪，其特征在于所述的电压记录 仪面板上设置有配套的量程选择按键，根据配套软件编程，依次按动量程选择按键，发送可 循环的量程选通的脉冲信号(C1，U)送给单片机(3)的接收端。
5.根据权利要求1或2所述的一种双通道电子电压记录仪，其特征在于所述的采集 电路块(1A、1B)的是两个独立的电压采集通道称作为X、Y通道，X、Y通道中分别对应设置 低压L档和高压H档变换，L、H档再细分为3-5级电压测试区间由对应量程选择按键实现 选通。
6.根据权利要求1所述的一种双通道电子电压记录仪，其特征在于所述的电压记录 仪上还设置有可以与外设计算机连接的接口电路(6)。
专利摘要一种双通道电子电压记录仪，解决提高电压记录仪的精度和稳定性，与电脑相连，实现双路电压实时记录、显示和存储的技术问题，采用的方案是在电压记录仪的电压信号采集电路的电路结构中包括具有高低双路的采集电路块和配套电源供给电路，量程选通的脉冲信号输送至单片机的请求信号输入端，经单片机处理后控制信号输出端发出量程变换信号送至采集电路块，经采集电路块处理后将数字信号发送给单片机，单片机计算处理送给显示电路显示测量数值，或借助接口电路将在线检测电压信号输出，本实用新型优点是输入电阻高，精度高，温漂小，工作稳定，成本低廉，耗电省，可与计算机连接，实现双路电压实时记录、显示和存储。
文档编号G01R19/25GK201886074SQ200920101320
公开日2011年6月29日 申请日期2009年1月15日 优先权日2009年1月15日
发明者严振庄, 唐贵德, 王长广, 许景周, 郭革新, 陈敬利 申请人:河北师范大学