專利名稱：智能直流電量計的制作方法
技術領域：
本實用新型發明屬于電氣儀表測量領域。
直流電量計是為直流供電系統，太陽能、風力發電系統，蓄電池生產、使用單位，以及電鍍、電解工業中計量充電、放電電量的儀器。已有的電量計存在著測量范圍窄，精度低，功能單一，無法與微機系統連機等缺點。如BT8208型、AHB－01型，其原理框圖見圖2。
上述兩種直流電量計主要由數字電路組成，使用V－F變換器進行A／D轉換。這就決定了這種類型的電量計應用范圍窄，缺乏有效的精確控制能力，性能價格比低。
本發明的目的是將8031單片微處理機應用于直流電量計中，并使電流測量范圍定為零到100安培，電流分辨率為1毫安，電量計量范圍擴大到99999.999安時。而且還增加了精確的充電、放電電量自動控制，直流電壓測量，打印測量參數，電子鐘計時，與PC機通訊的RS－232C串行接口，使儀器具備了開機自檢及零點自校等功能，同時留有一定的擴展功能余地。
本實用新型是將8031單片微機應用于直流電量計之后，使其技術性能指標大大提高，增加了功能，擴大了應用范圍。
智能電量計的原理框圖見圖1，其中通道放大器LF347，用來放大從傳感器拾取到的信號，4097多路開關在8031的控制下對多路模擬量信號進行選擇，4052、LF347、LM311在8031的配合下對各路輸入模擬信號進行雙積分A／D轉換，8031單片機將A／D送來的數字量進行運算、處理及累積，然后將數據送入I／O擴展接口8255，通過8255送出到顯示器及打印機。8255還同時負責鍵盤的掃描管理和數據傳送。
我們知道電量是直流電流對時間的積分值，本電量計的電量測量傳感器使用工業標準額定壓降為75mV的分流器。串接于電流回路中的分流器將某一路取樣信號送出，經低漂移直流放大器放大后，通過多路開關的選擇，在單片機的配合下進行雙積分A／D轉換。其具體轉換過程是，8031通過P1.0～P1.2發出的選址信號使積分器的輸入端接此路被測模擬信號，與此同時8031向定時器1送定時值，并啟動定時器1，積分時間T由8031的定時器1控制，T的長短與所需A／D轉換的精度有關。當定時時間一到，定時器1產生溢出信號，這時，將P1.7取為1，積分器輸入端接到負標準電壓上，開始反向積分。當積分器的輸出端由負到正經過零值時，比較器檢測到這一過零信號，并翻轉，使8031的P3.2端口變為低電平，此時8031停止定時器1的計數，這時讀出定時器1中的計數值t，就是所需要的這一路模擬信號的A／D轉換結果。實際被測電壓值為V＝－ (VREF·t)/(T) 式中VREF定為負2.5V本機掃描測量周期為0.2秒，設每個周期測量的電量基本值為△QT，則有△QT＝ (Ii)/3600 ×0.2 AH(安時)其中Ii為每個測量周期內的電流值，根據上式，任意時刻的電量累積值為Qt＝
(Ii)/3600 ×0.2(AH)(i＝0，1，2…k)式中i＝t／0.2(當時間t不是0.2的整倍數時，累積值Qt不增加)，根據抽樣定理，采樣頻率fs要大于信號頻率ft的2倍，即fs≥2ft，本機所測量的信號基本近似直流，完全滿足抽樣定理的要求，保證了電量累積的準確性及高精度。
使用智能直流電量計時，首先插入電源插銷，然后按下電源開關，這時電源指示燈亮，顯示器顯示出PrESS－A(按A鍵)的提示，儀器開始工作。在儀器前面板上有兩排按鍵，其中數字鍵0～9用來輸入各種數字，另外還有自檢鍵A，清除鍵C，打印鍵P，工作測量鍵R，顯示選擇鍵S，及編程參數輸入鍵U。
按A鍵通過自檢后，顯示器顯示出PrESS－U(按U鍵)表示儀器正常，可以輸入編程予置參數。U鍵是一個多功能鍵，當不斷按下U鍵時，顯示器將依次顯示出U－1，U－2，U－3，U－F，U－P，U－L，U－H。其中U－1表示第1路被測回路所需要控制的電量(安時)值，如第1路電量累積值達到1000AH時，需要切斷回路或給出指示信號，則可通過鍵盤在出現U－1顯示之后輸入數字1000，并按一次U鍵，這樣控制參數就被輸入。經過一定時間之后，實際累積電量值達到1000AH時，8031驅動繼電器動作，切斷回路開關K，打印機打印出當時時間及測量參數，同時，機箱中蜂鳴器發聲，復位鍵中的發光管顯示，達到了自動測量及控制的要求。接著出現的U－2表示第2路所需控制的電量值，輸入及控制過程同上，如不需要控制，則不必輸入。我們再介紹U－3，這是要求輸入日、時、分、秒值。也可以從零算起。第四個出現的U－F表示要求輸入所選用的分流器規格，輸入01表示使用1安培的分流器，輸入50則表示使用50安培的分流器，每次只能根據需要選用其中一種規格。在U－F之后的U－P是為打印機而設的打印年、月，可依次輸入所屬年月。最后兩項U－L，及U－H，是專為防止蓄電池過充電及過放電而設的控制參數。例如某12V蓄電池過充電到15V或過放電到8V時，都將使電池損壞。那么就可將蓄電池兩端接于電壓測量端，并在顯示U－L后輸入低限值8，顯示U－H時輸入高限值15。這樣，一旦蓄電池電壓低于8V或高于15V，儀器都將自動接通充電回路，或切斷充電回路，同時打印出當時測量參數，給出聲光顯示。
S鍵是顯示功能選擇鍵，按下S鍵之后，顯示器顯示出提示SELEC，可以通過輸入數字代號選擇顯示各路電量累積值，電流值，電壓值及時間值等。其中01表示選擇第1路電量值顯示。
02表示選擇第1路電流值顯示。
03表示選擇第2路電量值顯示。
04表示選擇第2路電流值顯示。
05表示選擇電壓測量值顯示。
06表示選擇時間值顯示。
最后按下R鍵，這時儀器進入測量工作狀態，并根據所選擇輸入的功能鍵值，顯示相應的測量數據。當需要改變顯示內容時。可通過使用C鍵(清除鍵)，進行重新選擇。如需要打印時，可按下P鍵。
智能電量計與傳統的機電式，常規數字式等電量計相比較，前者一機多能，一臺電量計可同時測量兩路電量、兩路電流及一路電壓，使控制充放電兩個回路變得可靠方便。它還有很大的靈活性和擴充性，可根據用戶需要進行修改，亦由于A／D轉換精度為12位，因而測量精度高。

智能直流電量計原理圖圖1說明1、分流器2、前置通道放大器LF3473、電子多路開關4、積分狀態轉換控制器40525、積分器LF3476、比較器(門開關)LM3117、單片微型機80318、鎖存器74LS3739、程序存貯器273210、I／O擴展接口825511、鍵盤12、LED顯示器13、PP40四色微型打印機14、控制及驅動電路15、RS－232C電平轉換電路16、電源電路常規型數字電量計的原理圖圖2說明17、分流器18、前置放大器19、電壓——頻率轉換器20、計數、譯碼電路21、顯示器22、電流放大及電流指示器
權利要求1.一種用來測量電流電量、電流、電壓的智能直流電量計，它是由單片機，程序存貯器、分流器、前置放大器、模數轉換器、電子開并和I/O擴展接口組成，其特征在于，電流部分、驅動繼電器也焊裝于電路板上，電路板固定在機箱的底座上，鏈盤和顯示器焊裝于擴展電路板上，固定于前面板內側，上述各件是通過數據總線和控制信號線相聯結。
2.根據權利要求1所述的智能直流電量計，其特征在于模數轉換器中使用雙積分A／D轉換器。
3.根據權利要求1所述的智能直流電量計，其特征在于，單片機控制雙積分A／D轉換器，對輸入信號積分，并使定時器計數，當計數器達到某定值時，使積分器開始對標準電壓積分，同時，定時器同時計數，當積分器的輸出重新過零時，比較器翻轉，停止計數，定時器計數值即雙積分A／D所測值。
專利摘要一種用來測量直流電量、電流、電壓的智能電量計，它是由八位單片機、程序存貯器、模數轉換器、I/O擴展接口、電子多路開關、前置通道放大器，顯示器、鍵盤、驅動及控制電路、串行接口，四色微型打印機組成。它用八位單片微處理機測量直流電量的累積值，配合A/D轉換電路實現多路測量。通過鍵盤達到人機對話和控制測量參數。本儀器配打印機打印測量數據。附加電子鐘為使用者計時，并留有串行接口備用。
文檔編號G01R19/00GK2045856SQ8820565
公開日1989年10月11日 申請日期1988年5月18日 優先權日1988年5月18日
發明者嚴衛民 申請人:嚴衛民