專利名稱：一種直流電能檢測(cè)、顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電能檢測(cè)、顯示設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及直流電能數(shù)量 的檢測(cè)、顯示裝置。
背景內(nèi)容
目前，在直流電器設(shè)備中普遍使用電壓表作為蓄電池實(shí)時(shí)儲(chǔ)能數(shù)量的 顯示裝置，為了使這種顯示裝置更直觀明了，有的設(shè)計(jì)者將電壓表的面
板刻度改成了弧形線段、指針變成了 LED光柱等，但無(wú)論設(shè)計(jì)者怎樣改 變?cè)O(shè)計(jì)，這種顯示裝置能告訴使用者的只是直流電器設(shè)備或蓄電池的實(shí) 時(shí)工作電壓，它不能準(zhǔn)確顯示直流電器設(shè)備或蓄電池電能數(shù)量的變化情 況，況且蓄電池電壓的高低與存儲(chǔ)的電能數(shù)量并不完全成正比，隨著輸 出電流的停止蓄電池電壓又會(huì)迅速回升，所以，使用指針式電壓表就無(wú) 法判斷直流電器設(shè)備或蓄電池中的儲(chǔ)能情況。如，目前大力發(fā)展的電動(dòng) 車(chē)輛中廣泛使用電壓表用作電量指示，讓使用者無(wú)法判斷蓄電池電能數(shù) 量情況，不知道車(chē)輛的續(xù)行里程，經(jīng)常出現(xiàn)途中欠電壓保護(hù)裝置動(dòng)作， 使用者只好采用時(shí)斷時(shí)續(xù)的騎行方式到達(dá)目的地。這種局面的出現(xiàn)不但 讓使用者十分尷尬，還不可避免地造成蓄電池過(guò)放電現(xiàn)象發(fā)生。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種制造成本低廉、體積小、安裝和使用方便的直流電能檢測(cè)、顯示裝置。
本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是本裝置由取樣電路、放大 電路、整流電路、電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路、分頻電路、顯示機(jī)構(gòu)構(gòu)成，其要 點(diǎn)在于取樣電路由電感元件和線性霍爾元件構(gòu)成，取樣電路的輸出端 與放大電路的輸入端連接，放大電路的輸出端分為兩路輸出， 一輸出端 與顯示機(jī)構(gòu)的輸入端連接， 一輸出端與整流電路的輸入端連接；整流電 路的輸出端與電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的 輸出端與分頻電路的輸入端連接，分頻電路的輸出端與顯示機(jī)構(gòu)的輸入 端連接，并控制顯示機(jī)構(gòu)；顯示機(jī)構(gòu)顯示直流電能的數(shù)量。
本實(shí)用新型所述的放大電路由集成電路CA3130、 CA3140或LM358與 外圍元件構(gòu)成。 '
本實(shí)用新型所述的電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路為集成電路LM331、 LM131或 LM231與外圍元件構(gòu)成。
本實(shí)用新型所述的分頻電路由集成電路CD4060與外圍元件構(gòu)成。
本實(shí)用新型所述的顯示機(jī)構(gòu)設(shè)置有顯示驅(qū)動(dòng)電路，該電路由開(kāi)關(guān)三 極管L一Ts和步進(jìn)電機(jī)M構(gòu)成正、反向驅(qū)動(dòng)電路，T\—T4由放大電路控制， T5由分頻電路輸出的脈沖信號(hào)控制。
本實(shí)用新型的有益效果是因?yàn)楸狙b置所使用的集成電路均為高精 度運(yùn)放，工作在線性范圍之內(nèi)，特別是電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路能夠依據(jù)輸入 端電壓的變化輸出不同間隔時(shí)間的脈沖信號(hào)，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比， 本實(shí)用新型提供的裝置能夠準(zhǔn)確的檢測(cè)并以數(shù)字形式顯示蓄電池的充放 電數(shù)量。即，蓄電池在充電時(shí)加在電感上的端電壓越高流過(guò)的電流就越大，線性霍爾元件輸出的信號(hào)電壓就越高，經(jīng)放大、整流后的電壓也高， 輸出的脈沖信號(hào)就越多，經(jīng)分頻后輸出的正向方波信號(hào)也就多，數(shù)碼顯
示器上的數(shù)字上升就越快；蓄電池在放電時(shí)加在上的反向端電壓越高流 過(guò)的電流就越大，輸出的反向信號(hào)電壓就越高，同理，經(jīng)放大、整流后 的電壓也高，輸出的脈沖信號(hào)就越多，經(jīng)分頻后輸出的方波信號(hào)也就多， 數(shù)碼顯示器上的數(shù)字下降的就越快，通過(guò)本裝置使用者只需觀看儀表盤(pán) 上數(shù)字變化情況，就可以知道蓄電池的工作狀況。例如，了解到蓄電池 的實(shí)時(shí)儲(chǔ)能數(shù)量就可以判斷電動(dòng)車(chē)輛的續(xù)行里程、把握充電的時(shí)機(jī)，避 免過(guò)放或過(guò)充電對(duì)蓄電池造成的損害，達(dá)到延長(zhǎng)其使用壽命的目的，大 大減少消費(fèi)者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，節(jié)約資源、減少?gòu)U棄蓄電池對(duì)環(huán)境的污染。 由于本裝置采用集成電路，因此，制作成本低、裝置體積小。使用本裝 置時(shí)，只要將本裝置的檢測(cè)元件聯(lián)接到被檢測(cè)的直流電器的回路中即可， 因此安裝和使用方便，便于推廣應(yīng)用。


下面結(jié)合照附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。 圖1是本實(shí)用新型電能顯示裝置的優(yōu)選實(shí)施方式的電路方框圖。 圖2為圖1所示電能顯示裝置的優(yōu)選實(shí)施方式的電路原理圖。
具體實(shí)施方式

圖1是本實(shí)用新型電能顯示裝置的優(yōu)選實(shí)施方式的電路方框圖。該 裝置取樣電路1的輸出端與一次放大電路2連接， 一次放大電路2輸出 兩路信號(hào)， 一路信號(hào)送到二次放大電路4， 一路信號(hào)送到全波整流電路5， 經(jīng)全波整流電路5整流后的信號(hào)送到電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路6，轉(zhuǎn)換電路6把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)送到分頻電路7，分頻電路7將頻率分級(jí)后將 信號(hào)送到驅(qū)動(dòng)電路8'， 二次放大電路4放大后的電壓信號(hào)也送到驅(qū)動(dòng)電路 8，驅(qū)動(dòng)電路8在二次放大電路4和分頻電路7的控制下產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)， 驅(qū)動(dòng)顯示元件9顯示本裝置所檢測(cè)電能的數(shù)量。本裝置的電源由6—12V 直流電源供給。
參照?qǐng)D1和圖2 ,取樣電路l由電感L和三端線性霍爾原件Id構(gòu)成， 在本實(shí)施方式中三端線性霍爾原件ICi為UGN3501或UGN3503，三端線性 霍爾元件Id的輸出端經(jīng)電阻R,接一次放大電路2IC3輸入端的負(fù)極，一 次放大電路2輸出端經(jīng)二極管D3接二次放大電路4 IC4輸入端的負(fù)極，一 次放大電路2輸出端經(jīng)電阻R2接全波整流電路5 ICs輸入端負(fù)極，在本實(shí) 施方式中，IC3、 IC4和ICs用CA3130、 CA3140或LM358高精度運(yùn)放。全波 整流電路5 ICs的輸出端經(jīng)R3接電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路6 IC6的輸入端，在本 實(shí)施方式中，ICe使用高精度電壓/頻率轉(zhuǎn)換集成塊LM331 、 LM131或 LM231， IC6輸出端經(jīng)R4接分頻電路7IC7，分頻集成電路7 IC,為CD4060。 分頻電路7 IC7經(jīng)電阻Rs接驅(qū)動(dòng)電路8三極管Ts的基極。二次放大電路4 IQ經(jīng)電阻Re接驅(qū)動(dòng)電路8三極管1\—T4的基極，T,和L為NPN三極管， T2和T4為PNP三極管，L和T3的基極并聯(lián)，T2和T4的基極并聯(lián)，7\的集電 極和T2的發(fā)射極接正電位，T3的發(fā)射極和T4的集電極經(jīng)R7接地，步進(jìn)電 機(jī)^的電源線一端接L的發(fā)射極和T4的發(fā)射極， 一端接T3的集電極和T2 的集電極，步進(jìn)電機(jī)H正、反向轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)械式數(shù)碼字輪顯示元件SM。 6—12V電源3由三端穩(wěn)壓集成塊IC2 、 D2、仏、DW、 d構(gòu)成穩(wěn)壓電路。圖 2中，A、 C接充電器，B、 C接用電設(shè)備，D、 E接蓄電池。本實(shí)用新型裝置的工作過(guò)程是參照?qǐng)D2，蓄電池在充電時(shí)，A、 C 端輸入的電流通過(guò)電感L時(shí)會(huì)對(duì)線性霍爾元件Id產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，Id將 此磁力轉(zhuǎn)換成線性電壓信號(hào)通過(guò)R饋送至線性放大電路IC3，經(jīng)IC3放大
后通過(guò)D3饋送至二次放大電路IC4再放大，經(jīng)二次放大的信號(hào)通過(guò)Re分別
饋送至三極管T,一T4驅(qū)動(dòng)微型步進(jìn)電機(jī)M作正、反向運(yùn)轉(zhuǎn)，由于T\、 T3 和L、 T4飽和導(dǎo)通的條件不同，又構(gòu)成互鎖電路，所以，L、 T3導(dǎo)通T2、 丁4截止，驅(qū)動(dòng)電流通過(guò)L、步進(jìn)電機(jī)M和T3到達(dá)Ts集電極；與此同時(shí)， 經(jīng)IC3放大的線性信號(hào)通過(guò)R2饋送至全波整流電路IC5進(jìn)行全波整流，整 流后的信號(hào)通過(guò)R3送至電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路IC6， IC6將此電壓轉(zhuǎn)換成脈沖
信號(hào)后通過(guò)R4送至分頻電路IC7進(jìn)行分頻，經(jīng)IC7分頻后得到的正向方波
信號(hào)驅(qū)動(dòng)Ts導(dǎo)通，此時(shí)，驅(qū)動(dòng)電流通過(guò)L、 M、 T3和T5形成回路，微電機(jī) 驅(qū)動(dòng)數(shù)碼顯示器SM作正向轉(zhuǎn)動(dòng)，蓄電池中的充電數(shù)量就以數(shù)字遞增的形 式顯示在儀表盤(pán)上。
當(dāng)蓄電池在放電時(shí)，由于流過(guò)電感L的電流方向正好與充電時(shí)的電 流方向相反，所以，Id將輸出一個(gè)與充電時(shí)電壓信號(hào)相反的電壓經(jīng)IC3 作線性放大，此時(shí)IC" IC5、 IC6、 IC7和Ts的工作原理與充電時(shí)相同，所 不同的是T2、 T4將處于導(dǎo)通狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)電流通過(guò)T2、 M、 T4和Ts形成回路， 微電機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼顯示器SM做反向轉(zhuǎn)動(dòng)，蓄電池中的放電數(shù)量就以數(shù)字遞 減的形式顯示在儀表盤(pán)上。
由于本裝置輸出的是數(shù)字信號(hào)，根據(jù)不同的使用要求及場(chǎng)合，可以 直接將上述由微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械數(shù)字顯示裝置，更換成液晶顯示器、 數(shù)碼顯示管及LED點(diǎn)陣等顯示裝置。通過(guò)本裝置對(duì)蓄電池充電時(shí)，可以直接從IC7的分頻輸出端或數(shù)碼顯 示裝置中提取控制信號(hào)，再與其它參數(shù)配合進(jìn)行不同充電模式之間的轉(zhuǎn) 換，這樣將會(huì)使充電效果更佳。
按照附圖將集成電路、數(shù)碼顯示元件，電阻、電容、二、三級(jí)管等
電子元器件，焊接于一塊80X60mm的印制電路板上，裝入塑料盒即可構(gòu) 成本裝置。
本實(shí)用新型裝置的制造成本低廉、體積很?。凰枭a(chǎn)工具很簡(jiǎn)單； 安裝使用十分方便，非常適合工廠化生產(chǎn)。
權(quán)利要求1 一種直流電能檢測(cè)、顯示裝置，由取樣電路、放大電路、整流電路、電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路、分頻電路、顯示機(jī)構(gòu)構(gòu)成，其特征在于取樣電路由電感元件和線性霍爾元件構(gòu)成，取樣電路的輸出端與放大電路的輸入端連接，放大電路的輸出端分為兩路輸出，一輸出端與顯示機(jī)構(gòu)的輸入端連接，一輸出端與整流電路的輸入端連接；整流電路的輸出端與電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路的輸出端與分頻電路的輸入端連接，分頻電路的輸出端與顯示機(jī)構(gòu)的輸入端連接，并控制顯示機(jī)構(gòu)；顯示機(jī)構(gòu)顯示直流電能的數(shù)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的電能檢測(cè)、顯示裝置，其特征在于所說(shuō)的 線性霍爾元件的型號(hào)為UGN3501或UGN3503。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的電能檢測(cè)、顯示裝置，其特征在于所述的 放大電路由集成電路CA3130、 CA3140或LM358與外圍元件構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的電能檢測(cè)、顯示裝置，其特征在于所述的 電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路為集成電路LM331、 LM131或LM231與外圍元件構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的電能檢測(cè)、顯示裝置，其特征在于所述的 分頻電路由集成電路CD4060與外圍元件構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的電能檢測(cè)、顯示裝置，其特征在于所述的 顯示機(jī)構(gòu)設(shè)置有顯示驅(qū)動(dòng)電路，該電路由開(kāi)關(guān)三極管L一Ts和步進(jìn)電機(jī)M 構(gòu)成正、反向驅(qū)動(dòng)電路，T4由放大電路控制，Ts由分頻電路輸出的脈沖 信號(hào)控制。 '
專利摘要本實(shí)用新型一種直流電能檢測(cè)、顯示裝置，屬于電能檢測(cè)、顯示設(shè)備領(lǐng)域，提出一種制造成本低廉、體積小、安裝和使用方便的直流電能檢測(cè)、顯示裝置。本裝置由取樣電路、放大電路、整流電路、電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路、分頻電路、顯示機(jī)構(gòu)構(gòu)成，其要點(diǎn)在于取樣電路由電感元件和線性霍爾元件構(gòu)成。由于本裝置采用集成電路，因此，制作成本低、裝置體積小。使用本裝置時(shí)，只要將本裝置的檢測(cè)元件聯(lián)接到被檢測(cè)的直流電器的回路中即可，因此安裝和使用方便，便于推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)G01R31/36GK201281752SQ200820222088
公開(kāi)日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2008年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月28日
發(fā)明者寧曉睿, 寧生奎, 茹甫軍, 鄺利群 申請(qǐng)人:鄺利群