无源数显电压表
发明内容本实用新型的目的是提供一种无源数字式直流电源电压表,简称无源数显电压 表,可以有效解决现有技术的数字式直流电源电压表体积大、质量重、成本高、易污染环境 等问题。本实用新型涉及一种无源数显电压表,包括外壳、主板、时钟电路模块,主板上设有 MCU单元、存储单元、A/D模数转换模块、稳压模块、电源接口,存储单元与MCU单元相连接, A/D模数转换模块与MCU单元相连接,电源接口通过稳压模块与MCU单元相连接,电源接口 与A/D模数转换模块相连接,所述的主板上设有按钮接口和显示屏接口,按钮接口和显示 屏接口分别与MCU单元相连接,所述的外壳上设有按钮,按钮与按钮接口相连接,所述的外 壳上设有显示屏,显示屏与显示屏接口相连接。所述的显示屏为IXD显示屏或LED显示屏。 所述的MCU单元为8051系列单片微型计算机。所述的主板上设有基准源模块,A/D模数转 换模块通过基准源模块与MCU单元相连接。所述的主板上设有分压电路模块,数显表,A/D模数转换 模块通过分压电路模块与电源接口相连接。所述的分压电路模块为固定电阻或可变电阻组 成的电阻网络。所述的主板上设有RS232芯片和RS232接口,所述的RS232芯片与MCU单 元相连接,所述的RS232接口与RS232芯片相连接。所述的存储单元为RAM(随机存储器) 和FLASH(闪存)。本实用新型的优点在于体积小、质量轻、成本低廉,应用范围广泛,且不 会污染环境。
2)屏蔽:为了进一步防止电场的干扰,可把信号线用金属网(或金属皮)包起来,再在外面包上一层绝缘物或信号线直接采用屏蔽电缆,屏蔽层接地。因非磁性屏蔽层对50赫兹的磁场无效果,必要时可把信号线穿入铁管中,使信号导线得到磁屏蔽。而在静电屏蔽后,能使感应电势减小到原有的1/100~1/1000。
3)滤波:对变化速度很慢的直流信号,在仪器仪表输入端加入滤波电路,以使混杂于有效信号的干扰衰减到。常在输入级前加二至三级R-C滤波电路,而以采用内阻较低的双T型滤波器效果更好。
4)对消:双积分型和脉冲调宽型等数字仪表,对输入信号的平均值而不是瞬时值进行A/D转换,能把一些串模干扰平均掉。
5)尽量使信号线与电源线分开敷设。合理布线,在允许的条件下将导线的电流流向作反方向处理,以减弱相互产生的磁场的干扰;不允许把信号线与动力线平行敷设在一起,智能数显表,亦不应由同一穿线孔洞进入仪器仪表内。低电平信号线应以尽量短的不绞扭线接至信号端子的相邻位置上,以减少感应干扰的面积,禁止电源线、信号线用同一根电缆。高电平和低电平线也不要用同一接线插件。在不得已时,把高电平和低电平线分开放在接插件旁边,中间隔以地线端子和备用端子。
数显仪表产生干扰的途径
1、 信号源与仪表之间的导线、内部配线通过磁耦合在电路中形成干扰。在大功率变压器、交流电机、电力线的周围空间都存在有很强的交流磁场,而闭合回路处在这种变化的磁场中将产生电动势。这种感应电势与有用信号串联,当传感器与数显表 距离较远时,这种串模干扰特别突出。
2、干扰源通过 电容的耦合在回路中形成干扰,单相数显表,是由于两电场相互作用的结果。通过静电耦合的方式,能在两输入端感应出对地的共同电压,三相多回路智能数显表,以共模干扰的形式出现,由于共模干扰不和信号相叠加,它不直接对仪表产生影响。但它能通过测量系统形成到地的泄漏电流,该泄漏电流通过电阻的耦合就能直接作用于仪表而产生干扰。电磁感应、静电感应所形成大多是工频干扰电压,但变频器、带整流子的电机等会产生谐波干扰。
3、有些测温场合, 将热电偶电极直接焊于通电加热的金属件上,由于金属件在平行于电流方向的各点存在电位差,这时引入的干扰电压也是很大的。在高温状态下,耐火材料的绝缘电阻急剧下降,热电偶的保护管绝缘性能也会下降,则电源电压通过耐火砖、热电偶套管等泄漏到热电偶丝上,在热电偶电极与地之间产生干扰电压。
4、大地中各个不同点之间往往存在电位差,特别是在大功率用电设备附近,当这些设备的绝缘性能下降时,电位差更大。而现场仪表在使用中,有时不注意会使回路存在 两个以上的接地点,就会把不同接地点的电位差引入到数显表中而形成共模干扰。
5、当仪表的桥路电源接地时,除桥路输出不平衡信号电压以外, 信号线对地还有一公共电压,该公共电压不是所要测量的信号电压,而是共模干扰的一种表现。