[發(fā)明專利]一種數(shù)字式電位差計(jì)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810853248.0
• 申請(qǐng)日: 2018-07-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108802471A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴蒙天;范崢嶸;吳衛(wèi)華;宋金威;陳紅;姜帆;周國(guó)友
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇理工學(xué)院
• 主分類號(hào): G01R17/20
• 分類號(hào): G01R17/20
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231
• 代理人: 王巍巍

本發(fā)明提供一種數(shù)字式電位差計(jì)，穩(wěn)壓12V供電模塊與Boost升壓斬波模塊相連為Boost升壓斬波模塊供電，穩(wěn)壓5V供電模塊與MCU控制模塊相連為MCU控制模塊供電；Boost升壓斬波模塊通過(guò)A/D采樣與MCU控制模塊相連，MCU控制模塊通過(guò)PWM波控制Boost升壓斬波模塊；Boost升壓斬波模塊的輸出與微電流顯示模塊相連，微電流顯示模塊還與待測(cè)電壓相連；MCU控制模塊還與交互接口相連。本發(fā)明測(cè)量電壓范圍寬、測(cè)量電壓值相對(duì)較大、測(cè)量精度高；體積小，便于攜帶，可用于教學(xué)領(lǐng)域，方便向?qū)W生演示電位差計(jì)的工作原理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地指一種基于Boost電路和MCU控制的精準(zhǔn)數(shù)字式電位差計(jì)。

背景技術(shù)

在本科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中，電位差計(jì)的使用是一個(gè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，電位差計(jì)分為交流和直流兩種，在生產(chǎn)和科研中廣泛使用。例如生產(chǎn)半導(dǎo)體材料和元件時(shí)，常用鉑—鉑銠合金組成的溫差電偶測(cè)量爐溫，而溫差電動(dòng)勢(shì)的變化只有幾微伏到幾十毫伏，不宜用電壓表測(cè)量，一般都要用電位差計(jì)。電位差計(jì)還被用來(lái)準(zhǔn)確測(cè)量電流和電阻。交流電位差計(jì)可用于磁性測(cè)量。

圖1為傳統(tǒng)電位差計(jì)電路原理圖，現(xiàn)有的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室中普遍使用的電位差計(jì)測(cè)量過(guò)程比較煩瑣，工作時(shí)間比較長(zhǎng)，工作電流容易變化，易影響測(cè)量結(jié)果，因此每次使用都采用校準(zhǔn)和測(cè)量?jī)蓚€(gè)步驟。

現(xiàn)有電位差計(jì)存在以下缺點(diǎn)：1)飽和標(biāo)準(zhǔn)電池輸出電勢(shì)與環(huán)境溫度相關(guān)，從而影響電位差計(jì)測(cè)量精度；2)電源工作電壓范圍太窄只有5.7-6.4V；3)測(cè)量電壓值太小為mV量級(jí)，且測(cè)量范圍太窄，在0-171mV；4)測(cè)量時(shí)需要實(shí)驗(yàn)者人為讀數(shù)；5)機(jī)械式操作容易使得儀器部件損壞；6)現(xiàn)代化和信息化程度不高。

從實(shí)踐化教學(xué)的提出到現(xiàn)在，電子技術(shù)應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方方面面，在享受電子技術(shù)給生活帶來(lái)便捷的同時(shí)，結(jié)合電子技術(shù)，設(shè)計(jì)一款電位差計(jì)演示裝置不僅對(duì)本科課堂教學(xué)，還是作為新型的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)演示器材，都具有重要的意義。

(一)解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)電位差計(jì)的缺陷問(wèn)題，提供一種利用Boost電路和MCU控制實(shí)現(xiàn)數(shù)字式電位差計(jì)，應(yīng)用Boost電路輸出電壓作為標(biāo)準(zhǔn)電源，將其與待測(cè)電壓進(jìn)行相比較，調(diào)節(jié)Boost電路中開(kāi)關(guān)管PWM波的頻率和占空比，使得微電流檢流計(jì)為零，Boost電路的輸出電壓即是待測(cè)電壓值。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種數(shù)字式電位差計(jì)，包括穩(wěn)壓12V供電模塊、穩(wěn)壓5V供電模塊、Boost升壓斬波模塊、MCU控制模塊、微電流顯示模塊、待測(cè)電壓、交互接口；穩(wěn)壓12V供電模塊與Boost升壓斬波模塊相連為Boost升壓斬波模塊供電，穩(wěn)壓5V供電模塊與MCU控制模塊相連為MCU控制模塊供電；Boost升壓斬波模塊通過(guò)A/D采樣與MCU控制模塊相連，MCU控制模塊通過(guò)PWM波控制Boost升壓斬波模塊；Boost升壓斬波模塊的輸出與微電流顯示模塊相連，微電流顯示模塊還與待測(cè)電壓相連；MCU控制模塊還與交互接口相連。

進(jìn)一步地，所述待測(cè)電壓與Boost升壓斬波模塊輸出電壓進(jìn)行電壓比較，使Boost升壓斬波模塊輸出電壓跟蹤待測(cè)電壓，實(shí)現(xiàn)待測(cè)電壓的精密測(cè)量。

進(jìn)一步地，所述Boost升壓斬波模塊為可調(diào)電壓輸出，輸出電壓為12.0-25.0V。

進(jìn)一步地，所述待測(cè)電壓的測(cè)量范圍為12.0-25.0V。

進(jìn)一步地，所述交互接口具有按鍵和數(shù)碼管，通過(guò)按鍵控制輸入，MCU控制模塊收到控制信號(hào)后會(huì)將設(shè)定的電壓值顯示在數(shù)碼管上。

進(jìn)一步地，所述MCU為STC89C52。

(三)有益效果