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1、(10)申请公布号 CN 104237619 A (43)申请公布日 2014.12.24 CN 104237619 A (21)申请号 201410319581.5 (22)申请日 2014.07.07 G01R 19/25(2006.01) G01R 15/08(2006.01) G01R 15/12(2006.01) (71)申请人 武汉振道世纪科技有限公司 地址 430010 湖北省武汉市江岸区花桥街江 大路 30 号 1 号楼东 116 室 (72)发明人 史振道 (54) 发明名称 智能万用安伏表 (57) 摘要 一种智能万用安伏表， 它属于先进制造技术 领域， 将公知的 20 种。
2、全系列电压、 电流表集成为 一只万用面板表。 正中四位数码管显示测量结果 ； 左边5只红色指示灯指示5个电压档 ； 右边5个黄 色指示灯指示 5 个电流档 ； AC 指示灯的亮灭区分 交直流 ； 设复位键 R、 确定键 Y、 电压键 V 和电流键 A ； 通过按键设置的档位， 非重置不会改变。实现 一表多能、 广域测量的目标。仪表背面设有 COM、 V/A、 10A三个端口和22OV 电源输入端口。 0.4A 以 上电流从 10A 端口输入， 其余全部从 V/A 端口输 入。仪表由单片机和交直流转换器、 数模转换器、 模拟开关及显示驱动芯片组成。在显示测量结果 的同时， 数据还被传送给上位机，。
3、 从而实现与网络 融合。摘要附图正面图， LAC 和 LA5 指示灯亮， 仪 表工作在交流 10 安档。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图5页 (10)申请公布号 CN 104237619 A CN 104237619 A 1/1 页 2 1. 一种智能安伏表， 其特征在于， 所有输入电压和毫安级电流公用的电压电流连接器， 安培级专用的电流连接器 ； 通过高输入阻抗电路、 电流取样电阻分别与电压连接器和电流 连接器相连的模拟开关电路 ； 用于控制选通模拟开关电路。
4、的输入端来获取各档电压或电流 信息的单片机， 此单片机通过数据线与模数转换器相连， 此单片机还通过 2803 与四只用于 电流分档的继电器相连 ； 交流信号先经交流 / 直流转换器再进入模数转换器 ； 最终数据由 单片机发送给4位数码管显示 ； 二十个测量档位通过复位键R、 确定键Y、 电压键V、 电流键A 按步骤选定， 通过单片机进行档位存储， 测量结果通过 USB 口传送给计算机。 2.根据权利要求1所述智能安伏表， 其特征在于， 电压档通过一只高阻抗输入电阻RI， 经模拟开关依次与分压电阻 R1、 R2、 R3、 R4 相连 ； 电流档经继电器、 取样电阻与模拟开关相 连 ； 10A 电。
5、流档的取样电阻不经继电器直接与模拟开关相连。 3. 根据权利要求 2 所述， 分压电阻 R1、 R2、 R3、 R4 一端共地， 且与 RI 的分压比依次为 1/10、 1/100、 1/1000、 1/10000 ； 取样电阻 R5、 R6、 R7、 R8、 R9 的阻值依次为 1K、 100、 10、 1、 0.01。 4. 根据权利要求 1 所述智能安伏表， 其特征在于， 由单片机经移位寄存器驱动十只指 示灯， 以区分不同档位。 5. 根据权利要求 1 所述智能安伏表， 其特征在于， 经复位键 R、 确定键 Y、 电压键 V、 电流 键 A 设定不同的电压、 电流档位。 6. 根据权利要。
6、求 1 所述智能安伏表， 其特征在于， 电压出现过量程时， 仪表临时自动 切换到高一档工作， 断电重启， 仪表仍工作在原设定档 ； V/A 档电流出现过量程时继电器断 开 ； V/A 档超 1000V、 10A 档超 10A 时仪表报警， 仪表充分得到保护。 7. 根据权利要求 1 所述智能安伏表， 其特征在于， 通过 USB 口与计算机通讯。 8. 一种与权利要求 16 任何一项所述智能安伏表的实现方法， 其特征在于包括如下 步骤 ： 用复位键 R、 确认键 Y、 电压键 V、 电流键 A 四个按键设定档位时， 四位数码管同步显示 操作步骤， 设定完毕并点击确认键， 档位信息被存储。 权 利。
7、 要 求 书 CN 104237619 A 2 1/4 页 3 智能万用安伏表 技术领域 0001 本发明涉及一种智能万用电工面板仪表， 具体地说， 涉及一种用一只表代替全系 列电压表和全系列电流表的新概念智能面板仪表及其实现方法。 0002 背景技术 0003 电工测量中最常用的是电压表和电流表。公知的三位半数字面板表系列包括 ： 直 流电压表 200MV、 2V、 20V、 200V、 500V ； 交流电压表 200MV、 2V、 20V、 200V、 500V ； 直流电流表 200uA、 2MA、 20MA、 200MA、 5A ； 交流电流表 200uA、 2MA、 20MA、 2。
8、00MA、 5A 共 20 种不同种类和规 格。这种状况不仅使生产、 销售、 采购、 储存、 使用等多个环节非常麻烦， 而且几十种不同的 仪表要实现与数字技术接轨， 很难找到可行方案。这一世界难题已经困扰科技界几十年之 久。公知的电压、 电流表仍是几十年来的老面孔， 只能肉眼读数。 0004 本发明提供一个独创方案， 将公知所有常用电压、 电流表实现一体化和智能化， 实 现如 “863 计划” 所述 “多源、 异构数据集成、 存储、 处理及可视化技术” 。 发明内容 0005 “863 计划” 的 “先进制造技术领域” 中， 在 “智能制造” 的 2.6.1 节提出 ：“突破传 统系统分层结构。
9、， 针对工业需求 ， 面向广域测控， 实现底层物联网到互联网无缝融合和集 成。 ” 按照 “863 计划” 的要求， 本发明设计出一种结构简单、 功能强大、 集成度高而且带数据 通讯功能的智能万用安伏表。 0006 本发明采用如下技术方案实现 ： 一种智能万用安伏表， 其包括 ： 与输入电压相连 的电压连接器和输入电流相连的电流连接器 ； 通过高输入阻抗电路、 电流采样电阻分别与 电压连接器及电流连接器相连的模拟开关电路 ； 用于控制选通模拟开关电路的输入端来获 取待测电压或电流信息的单片机， 该单片机的数据线与模数转换器相连 ； 用于测量交流电 压的交流 / 直流转换器， 该转换器输入端与模。
10、拟开关相连， 输出端与模数转换器相连 ； 以并 联方式相连的四只继电器， 其输入端与 V/A( 电压电流 ) 端口相连， 其输出端与模拟开关和 取样电阻相连 ； 与单片机相连的显示电路及通讯接口。 0007 其中， 电阻 RI 阻值为 10M， 以提高输入阻抗 ； 其输入端接 V/A( 电压电流 ) 端口， 输 出端接模拟开关的公共端 ； 电阻 R1、 R2、 R3、 R4 的阻值依次为 1.11M、 101K、 10K、 1K， 其与 RI 组成的分压电路分压比依次为 1/10,1/100,1/1000,1/10000。单片机输入模拟开关不同地 址码时， 便依次设定 400MV 基本档， 不。
11、分压 和 4V、 40V、 400v、 1000V 的测量档位。 0008 其中， 电流取样电阻 R5、 R6、 R7、 R8 的阻值依次为 1K， 100,10,1。此四只电 阻的公共端入地， 信号端依次与继电器 J1、 J2、 J3、 J4 的输出端相连后， 再与模拟开关的端 口 K5、 K6、 K7、 K8 相连。当单片机输入不同的地址码时， 模拟开关便设定 400uA、 4MA、 40MA、 400MA 的电流档位。此时继电器也同时被对应选通其中的一只处于接通状态。400MA10A 说 明 书 CN 104237619 A 3 2/4 页 4 的电流不经过继电器， 而是从 10A 端口。
12、直接进入 0.01 欧电阻。交 / 直流转换器接在模拟开 关 A 的公共端与模拟开关 B 之间， 当输入信号为交流时， 此转换器会进行交 / 直流转换， 转 换后的直流电压信号经模拟开关 B 进入模数转换器 ； 直流信号从模拟开关 A 公共端直接经 模拟开关 B 送给模数转换器， 经过转换的数字量送给单片机 ； 其中， 通讯接口为 USB 接口 ； 其中， 四位 LED 数码管组成显示电路板， 用来显示测量结果 ； 其中， IC1 和 IC2 是两只 8 位寄 存器芯片， 单片机通过该芯片分别点亮电压和电流档的相应指示灯 ； 最终， 单片机将转换结 果送给显示板显示， 随后又将数据通过 USB。
13、 传送给上位机。 0009 与现有技术相比， 本发明有如下有益效果 ： 1、 破解难题 “863 计划” 的 “先进制造技术领域” ，“智能制造” 一节的 2.6.1 项， 内容是 ： “突破传统系统分层结构， 针对工业需求， 面向广域测控， 实现底层物联网到互联网无缝融 合和集成。 ” 本发明与该项目要求完全吻合， 从而圆满的解决了这一科技难题。 0010 2、 应用广泛本发明不仅适用于电工技术领域， 而且适用于科教、 机电、 自动控制等 各个方面， 是应用领域的全覆盖。 0011 3、 高度集成原本分为二十个规格的产品， 而今合并为一个一体化仪表， 解决了 “863 计划” 提出的 “多源。
14、、 异构” 模拟量到数字量的转换难题。 0012 4、 结构简单 功能强大的万用仪表， 只有三个输入端口和四只按键。一旦档位选 定， 运行中无操作， 按键也不使用， 全智能化运行。 0013 5、 安装方便标准化的机壳， 简洁的外部结构， 可以非常简便的安装于主机的任何 部位。 0014 6、 智能防护除常规保护外， 增加智能保护功能 ： 电压过量程后自动进入高一档 ； 电流过量程继电器断开， 置于电压档 ； 测量值超过最大值 ( 电压超过 1000v， 电流超过 10A) 仪表报警。完善的防护确保仪表安全运行。 0015 7、 智能提示一般智能产品设置、 调整步骤复杂， 影响推广 ； 本产品。
15、按提示操作， 一 学就会， 推广容易。 0016 8、 促进智能制造公知的电工仪表无数字信号输出， 智能产品研发因此大受制约 ； 本发明使电工仪表与数字技术接轨， 从而大大促进智能制造业的发展。 0017 9、 高性价比原本二十块表的功能， 由一块表圆满代替， 生产、 销售、 存储、 使用都大 为简化， 综合经济效益很高。 0018 10、 支持物联网电工测量无处不在， 将 “多源、 异构” 的分立式仪表， 升级为一体化 标准数字源， 通过 USB 口可以完美地与物联网融合。 附图说明 0019 图 15 是电路原理图 0020 图 1-14 是本发明的两个设置举例。 0021 图 16 是本。
16、发明的测量流程图。 0022 具体实现方式 智能万用安伏表有三个输入端口， 即 COM、 V/A 和 10A。待测电信号的交流接地端或直 流负端都从COM端输入， 400MA10A电流信号从10A端口输入， 其余电流、 电压信号都从V/ A 端口输入。 说 明 书 CN 104237619 A 4 3/4 页 5 0023 从 V/A 端口输入的电压信号， 经电阻 RI(10M) 与模拟开关 A 的公共端相连， 电流信 号与四只并联继电器 J1J4 的输入端相连， 大电流 (400MA10A) 直接经 10A 端口与电阻 R9(0.01) 相连。 0024 单片机的三个端口与模拟开关的三根地址。
17、线相连， 用以控制 K1-K8 的选通， K1-K8 的档位布局见附图 15。经过设定操作， 单片机只选通 4V、 40V、 400V、 1000V 和 400uA、 4MA、 40MA、 400MA中的一档 ； 400MV电压档时模拟开关全关闭， 信号经RI直通仪表内部 ； 10A电流 档时， 取样电阻 R9 上端与模拟开关 K6 相连， 仪表实际工作在 40MA 档， 测量数据相同， 由单 片机指出当前量程 (10A)。这样， 就有了 5 个直流电压档和 5 个直流电流档， 共计 10 个直流 档。 0025 仪表若设定为直流， 模拟开关 B 直接将信号送入模数转换器 ； 仪表若设定为交流。
18、， 则指示灯 AC 亮， 模拟开关 B 接通 AC/DC 交直流转换器， 将交流信号转换为直流信号后再进 入模数转换器。这样， 便形成交直两用共计 20 个电流、 电压档。 0026 经仪表输入端口输入的电信号， 按单片机设定的档位， 将模拟量输入模数转换器， 经转换后， 得到的数据由单片机发送给 4 位 LED 显示器， 同时又将数据经 USB 口传送给上位 机 。 0027 智能安伏表采用 42*90*100mm 的标准机壳， 仪表正面是 4 位 0.56 英寸数码管， 两 边各垂直排列 5 只 LED 指示灯， 电压为红色， 电流为黄色。分别对应 400MV、 4V、 40V、 400V。
19、、 1000V 和 400uA、 4MA、 40MA、 400MA、 10A。左下角有红色交流指示灯 AC。右下方是 R、 Y、 V、 A 四个按键。布局见摘要附图。 设定档位时， 可同时按下 R 键和 Y 键， 然后先松开 R 键， 后松开 Y 键， 仪表显示？ -UA, 表示仪表在询问 ： 是选择电压档？还是电流档？(点击V键选电压档， 点击A键选电流档)。 点击 V 键， 选电压档。仪表显示 U-dc, 表示确认直流电压档。再点击 V 键， AC-dC 交替变换。 当出现 dC 时点击 Y 键， 指示灯 L1 亮， 数码管显示 U-01， 表示仪表进入直流电压 01 档。连续 点击 V 。
20、键， 档位在 01-05 之间变化， 红色指示灯同步上移点亮。若要选择 U4 档 (400V)， 当显 示 U-04 且 400V 指示灯亮时， 点击 Y 键， 档位被确认， 随后仪表显示 Add0, 表示进入选择地 址档。连续点击 V 键， Add 末位依次在 0、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 A、 B、 C、 D、 E、 F 间变化， 表示 本仪表的地址值。此地址值在多只仪表与上位机通讯时， 将不同仪表的数据区分开来 ； ( 单 只仪表使用， 可不选择地址值。) 地址确定后， 点击 Y 键， 仪表显示全 0， 指示灯 AC 灭， L4 亮， 表示设定仪表工作在直流。
21、 400V 档。此时有关状态值被存储。下次开机， 仪表直接进入直流 400V 档工作。全过程图示见图 1-7。 0028 同理， 选择交流电流档的操作， 只需将点击 V 键改为点击 A 键即可。选择 10A 电流 档时， 信号输入改接 10A 端口。交流电流 10A 档的选档过程图示见图 8-14。 0029 以上描述仅为本发明的一个典型应用实例。并不用来限制本发明。在产品化过程 中， 根据本发明的原理和原则所作的任何修改、 等同替换和改进， 均应包含在本发明的保护 范围之内。 0030 以下为直流 400V 档设置说明 ： 图 1、 同时按下 R 和 Y 键， 先松 R 键， 再松 Y 键。。
22、仪表显示？ -UA， 问设置 U( 电压 ) 档， 还是 A( 电流 ) 档。 图 2、 点击 V 键， 选电压档， 仪表显示 U-dC, 表示进入直流电压档。 说 明 书 CN 104237619 A 5 4/4 页 6 图 3、 连续点击 V 键， 仪表交替显示 U-AC 和 U-dC， 在显示 U-dC 时， 点击 Y 键， 选择直流 电压档。仪表进入直流电压 1 档， 400MV 指示灯亮。 图 4、 仪表在直流电压 1 档， 试点击 V 键， 档位在 01-05 间变化， 指示灯同步上移。到达 400V 档， 显示 U-04 时， 点击 Y 键。 图 5、 仪表显示 Add0,400。
23、V 指示灯亮， 表示电压档已确定， 进入选择地址档。点击 V 键， 末位在 0-F 间变化， 共有 16 个地址， 出现 Add3 时 , 点击 Y 键。 图6、 仪表显示全0， 表示仪表工作在直流电压400V档， 仪表代码NO3， 设置数据已存储， 仪表待机。 图 7、 仪表测量值为直流 180.5V 的状态。 0031 以下为设定交流 10A 档的设置说明 ： 图 8、 同时按下 R 和 Y 键， 先松 R 键， 再松 Y 键， 仪表显示？ -UA， 问设置 U( 电压 ) 档还 是 A( 电流 ) 档。 图 9、 点击 A 键， 选择电流档， 仪表显示 A- dC. 表示进入直流电流档。。
24、 图 10、 连续点击 A 键， 仪表交替显示 A-dC 和 A-AC。在显示 A-AC 时， 点击 Y 键， 选择交 流电流档。 图 11、 仪表进入交流电流 01 档， 交流指示灯 AC 亮 ,400uA 指示灯亮， 连续点击 A 键， 档 位在 01-05 间变化， 指示灯同步上移， 到达 10A 档时， 显示 A-05， 点击 Y 键。 图 12、 仪表显示 Add0， 表示电流档已确认， 进入地址选择档。点击 A 键， 末位在 0-F 间 变化， 在显示 Add4 时， 点击 Y 键。 图13、 仪表显示全0， 表示仪表工作在交流电流10A档， 仪表代码NO4， 数据已存储， 仪表 待机。 图 14、 电流从 10A 端口和 COM 端口输入， 测量交流电流为 5.84A 的状态。 说 明 书 CN 104237619 A 6 1/5 页 7 说 明 书 附 图 CN 104237619 A 7 2/5 页 8 说 明 书 附 图 CN 104237619 A 8 3/5 页 9 说 明 书 附 图 CN 104237619 A 9 4/5 页 10 说 明 书 附 图 CN 104237619 A 10 5/5 页 11 图 15 图 16 说 明 书 附 图 CN 104237619 A 11 。