电压表设计论文范文

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篇1

AD678是一种高档的、多功能的12位ADC,由于其内部自带有采样保持器、高精度参考电源、内部时钟和三态缓冲数据输出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以构成完整的数据采集系统,而且一次A/D转换仅需要5ms。

在电路应用中,AD678采用同步工作方式,12位数字量输出采用8位操作模式,即12位转换数字量采用两次读取的方式,先读取其高8位,再读取其低4位。根据时序关系,在芯片选择/CS=0时,转换端/SC由高到低变化一次,即可启动A/D转换一次。再查询转换结束端/EOC,看转换是否已经结束,若结束则使输出使能/OE变低,输出有效。12位数字量的读取则要控制高字节有效端/HBE,先读取高字节,再读取低字节。整个A/D操作大致如此,在实际开发应用中调整。

由于电路中采用AD678的双极性输入方式,输入电压范围是-5～+5V,根据公式Vx10(V)/4096*Dx,即可计算出所测电压Vx值的大小。式中Dx为被测直流电压转换后的12位数字量值。

RS232接口电路的设计

AT89S51与PC的接口电路采用芯片Max232。Max232是德州仪器公司(TI)推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2个驱动器、2个接收器和1个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。Max232芯片起电平转换的功能,使单片机的TTL电平与PC的RS232电平达到匹配。

串口通信的RS232接口采用9针串口DB9,串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现:同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连,两个串口相连或一个串口和多个串口相连。在实验中,用定时器T1作波特率发生器,其计数初值X按以下公式计算:

串行通信波特率设置为1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,计算得到计数初值X=0f3H。在编程中将其装入TL1和THl中即可。

为了便于观察,当每次测量电压采集数据时,单片机有端口输出时,用发光二极管LED指示。

软件编程

软件程序主要包括:下位机数据采集程序、上位机可视化界面程序、单片机与PC串口通信程序。单片机采用C51语言编程,上位机的操作显示界面采用VC++6.0进行可视化编程。在串口通信调试过程中,借助“串口调试助手”工具,有效利用这个工具为整个系统提高效率。单片机编程

下位机单片机的数据采集通信主程序流程如图2所示、中断子程序如图3所示、采集子程序如图4所示。单片机的编程仿真调试借助WAVE2000仿真器,本系统有集成的ISP仿真调试环境。

在采集程序中,单片机的编程操作要完全符合AD678的时序规范要求,在实际开发中,要不断加以调试。最后将下位机调试成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash单元中。

人机界面编程

打开VC++6.0,建立一个基于对话框的MFC应用程序,串口通信采用MSComm控件来实现。其他操作此处不赘述,编程实现一个良好的人机界面。数字直流电压表的操作界面如图5所示。运行VC++6.0编程实现的Windows程序,整个样机功能得以实现。

篇2

 

电表的反常规用法是近几年高考的热点问题，相对学生来讲也恰恰是一个难点问题。电表的反常规用法一般有这么两种设计方案，其一就是用电流表来测电压，题目里往往把已知确定阻值的电流表当作电压表使用或把一个电流表和一个定值电阻改装为电压表适用；其二就是用电压表来测电流，解题时需要把确定阻值的电压表当作电流表使用。

例1、现有一块灵敏电流表 ，量程为200，内阻约为1000，要精确测出其内阻R1教育学论文教育论文，提供的器材有：

电流表 (量程为1mA，内阻R2=50)；电压表(量程为3V，内阻RV约为3k)；

滑动变阻器R(阻值范围为0~20)；定值电阻R0(阻值R0=100)；

电源E(电动势约为4.5V，内阻很小)；单刀单掷开关S一个，导线若干。

(1)请将上述器材全部用上，设计出合理的便于多次测量的实验电路图，并保证各电表的示数超过其量程的1/3，将电路图画在图示的虚框内。

(2)在所测量的数据中选一组，用测量量和已知量来计算 表的内阻，表达式为R1=I2(R0+R2)/I1，表达式中各符号表示的意义是I1表示 表的示数，I2表示表的示数，R2表示 表的内阻，R0表示定值电阻的阻值毕业论文开题报告。

解析：此题目的本意是要考查学生对伏安法测电阻原理的掌握情况，但是该题目中所给出的电压表量程过大，只能用于保护电路使用。因此没有合适的电压表可以直接利用教育学论文教育论文，这时候我们必须依照伏安法测电阻的基本原理做出适当的改进，将电流表 和定值电阻R0改装成电压表，题目就迎刃而解了。

例2、从下面所给出的器材中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1。要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。

电流表A1(量程100mA，内阻r1约40，待测)

电流表A2(量程50，内阻r2=750)； 电压表V(量程10V，内阻r3=10k)；

电阻R1(阻值约100，作保护电阻用)； 滑动变阻器R2(总阻值约50)

电源E(电动势1.5V，内阻很小)；电键S，导线若干

(1)在虚线方框中画出电路图，标明所用器材的代号。

(2)若选测量数据中的一组来计算r1，写出所用的表达式并注明式中各符号的意义。

r1=r2I2/ I1 其中I1和I2分别表示A1和 A2的电流。

解析：本题给出了电压表和电流表，若采用下图所示的电路进行测量时教育学论文教育论文，电压表的示数不到满量程的1/20，测量值不准确，因为电表的示数没有接近量程的一半或一半以上。

因此，用上图所示的电路不能较准确的测量A1的内阻。这时候我们可以把已知电阻的电流表A2当做电压表来使用，电流表A2两端的电压可以由其示数和内阻推算出来，A2两端的电压也就是A1两端的电压，这样就可以较准确的测量出A1的内阻了毕业论文开题报告。

例3、使用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(900-1000)。电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V；电压表V1，量程为1.5V，内阻r1=750；电压表V2，量程为5V，内阻r2=2500；滑动变阻器R，最大阻值约为100；单刀单掷开关K，导线若干。

(1)测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3,试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图。

或

(2)若电压表V1的读数用U1表示，电压表V2的读数用U2表示教育学论文教育论文，则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx= U1r1 r2/( U2 r1—U1 r2)或(U2—U1 )r1/U1

解析：该题目还是测未知电阻Rx的阻值的，显然本题目并没有给出电流表，我们不难发现本题里面已知两个电压表，而且电压表的内阻都是已知的，用电压表的读数除以本身的内阻就可得到通过自身的电流了，因此，我们完全可以把电压表当电流表来使用。

总而言之，类似的实验都是考查伏安法测电阻的基本原理，只要实验目的明确，充分利用题目所给出的器材，不难找出解题思路。

篇3

前言：非接触式静电电压表主要通过静电感应原理、以及空气电离原理，对带电体的静电电位进行测量。其中静电感应是指，当测试探头接近带电体时，探头与被测带电体之间能够产生畸变电场，在测试仪表端能够产生电阻分压。该种表的测试结果比较准确，但是由于多种因素的限制，依然会存在很多误差，为此，在本文中将对这这些误差因素进行分析，并提出校验方法。

一、非接触式静电电压参数分析

直接感应式静电电压表是非接触式静电电压表的一种，在该电压表中，T为静电电压表测试感应板，CW为被测带电体与测试感应板之间的耦合电容，Rb和Cb分别为电压表的泄露电容、输入电容。在实际的电压测量中，被测带电体对地电压为U，那么T的对地电压为：

从以上公式分析中得出，由于电容随着板间距离的增加而减小，因此，对于同一一起来说，改变感应板与被测带电体之间的距离，就能够改变耦合电容。进而对实际的电压测试值产生直接影响。在被测物体电位保持不变的情况下，实际的测量值Ub会随着时间的变化，而发生指数规律的数值衰减。为了避免数值的衰减，并降低测量误差，需要使得Rb、Cb足够大，但是Cb增大，将会对测试中的灵敏度产生影响[1]。

二、非接触式静电电压表检验方法

2.1电压表连接

首先将标准电极板与高压源输出端相连，其中标准电极板需要采用刚度好，且电性能良好的金属材质。然后将待校验的静电电压表安置好，调整其探头，确保标准电极板与其探头之间的距离能够处于比较适合的位置，另外需要注意的是静电电压表需要接地。

在此时标准电极板与静电电压表探头，可以看成是两个平行电极板所组成的电容器。当高压源中出现输出电压时，两个平行板之间就会叉产生电场。电场中的电荷在电场力的作用下，聚集在极板上。在实际电压测量环节中，需要不断提升测量环节中准确度。可以采用分压的形式，将测量中的高压电输出连接至标准电压表中。

对标准电压表中的输出阻抗进行限定，其数值应该大于分压端的输出阻抗值的10/（Kf%）倍，其中Kf是分压器准确度等级[2]。

2.2电极板限定

2.3测量范围限定

不同类型的非接触式静电电压表的测量范围存在着差异定，如果使用者对表的测量范围不清晰，那么在实际测量中将会出现较大误差。同时不同测量范围的表与标准电极板和静电电压表探头之间距离有关。例如，在CH2290防爆型静电电压表中，当实际的测试距离为3厘米时，则电压表的测量范围需要限定在0-20KV，当测试距离大于3厘米时，其测试范围也应该增加。

当距离为8厘米时，测量范围在0-40KV，电压表中的读数应该在实际数值基础上乘以2倍。另外，在电压表校验环节中，需要注意防触电、防损坏等安全措施，避免电表虚接的现象。高压源应该尽量与带电体保持一定的距离，距离约为1米即可[3]。

三、结论

综上所述，在带电体电压测量环节中，影响测量准确性的因素有很多，不仅是测量距离与圆盘之间的直径问题，还与测量仪表口径的大小、电极形状等因素相关。目前，非接触式静电电压表的校验方法不统一，对影响电压表测量的因素分析，能够规范实际电压表的校验，对静电工程发展有一定的促进作用。

参 考 文 献

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中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0199-01

1 概述

光伏发电技术关系着开发利用绿色能源、改善生态环境和人民生活质量等重大问题，是目前研究的热点方向。光伏照明系统是应用光伏发电技术的实例，具有丰富的学术研究价值和经济社会效益。其中，光伏照明系统中的控制器是整个系统的核心，不仅要调节光伏电池的输出功率使之具备最大的转换效率，还要控制蓄电池充放电，所以控制器性能的优劣直接关系到整个光伏照明系统的效率。这就要求在搭建实际光伏照明系统前要对系统的进行测试。相关参数的获取，对于优化选取实际光伏照明系统的单元组件，设计出高效实用的光伏照明系统具有非常重要的意义。本文设计了能够测试控制器和照明系统其他组件各种性能参数的测试系统。该系统能够实现同时测试控制器的多项性能参数。通过实际测试，可以确定使太阳能转换效率最高、照明系统工作最稳定的控制器。

2 光伏照明系统的组成

太阳能照明系统包括：太阳能电池组件、蓄电池、太阳能充放电控制器、直流负载及其驱动电路，如图1所示。系统各部分容量的选取配比，需要综合考虑效率、成本和可靠性等问题。在带负载实际应用过程中，应该考虑到连续阴雨天的情况，对系统容量留出一定裕度。

作为光伏照明系统的输入，光伏电池为整个系统提供电能，蓄电池是整个系统的储能部分，白天将太阳能电池输出的电能转换为化学能储存起来，夜间将化学能转换成电能输出到照明负载。太阳能控制器是整个系统的控制核心，它是以单片机为核心辅以逻辑控制电路来实现系统中光伏电池最大功率点跟踪（MPPT）、蓄电池容量预测和蓄电池充放电精确控制，以满足太阳能照明系统在不同工作状态下的稳定运行与准确切换的要求，从而提高太阳能照明系统效率，确保系统运行稳定，并延长蓄电池的寿命。

3 测试系统设计

在实际中检测控制器的电流电压，时间控制等参数需要分开多次测量，不能一次完成，这加长了实验的时间，降低了实验的准确度，使整个检测过程显得繁琐而复杂。本测试装置制作目在于：通过一次实验检测出所需要的控制器的主要参数，将电流、电压、时间等参数的测量综合到一个系统中，检测出控制器的性能好坏，得出系统中各个组成部分的最佳配比。

光伏照明测试系统的原理是通过光伏系统的电路设计，将电流表，电压表，定时器连接到测试系统中，设计阳光模拟装置，用来模拟太阳光，提供太阳能电池板光源，在整个系统的运行过程中通过对充放电过程的测试，并用电流表，电压表进行数值记录，来了解控制器的各项参数，方便快捷的检测试过充过放参数时可以快速，方便的更换为稳压电源来进行测试。

4 太阳能控制器特性测试

选择两种型号的太阳能控制器，用本论文中自行设计的光伏照明测试系统对控制器的性能参数和整个系统的效率进行测试，选择出性能最优良的控制器。测试的参数项目有太阳能控制器的光控点、自耗电、过充、过放电压、过放返回电压和延迟时间。

测试过程：将控制器连接进测试系统，并将系统通电（交流 220V），交流电是为了给测试系统的电流表，电压表和定时器供电。在空载情况下测试控制器的自耗电，从放电测试的电流表中显示的数值即是控制器的自耗电。测试完控制器的自耗电后将蓄电池接入系统，将光伏照明测试系统各个组成部分全部连接到系统中，太阳能电池组件为2 块 12V/5W 的板并联，总功率为 10W。负载是3并联的LED 灯泡，电压都是12V，其功率分别为1W、3W、4W。蓄电池选择12V/10AH 的铅酸电池。测试环境中无光，为了模拟测试过程中的黑天情况。

将滑动变阻器的主调旋钮和微调旋钮全部调至最大值，使模拟光照度达到最大，太阳能电池板将光能转化为电能通过控制器为蓄电池充电，在充电电流表上显示电流数值，充电电压表上显示太阳能电池板的电压值。在电池板给蓄电池的充电过程，负载不亮，相当于室外的白天情况，将滑动变阻器的主调旋钮和微调旋钮全部调至最小值，相当于夜晚情况，观察负载 LED灯泡是否立刻亮，如果即刻变亮，说明控制器的延迟时间为零，即没有延迟时间。如果负载没有立刻亮，则通过定时器来记录时间，当负载LED 灯泡亮时，定时器上显示的数值即为控制器的延迟时间。

将系统选定在给太阳能电池板给蓄电池充电状态，阳光模拟箱中的灯泡调到最亮，太阳能电池板给蓄电池充电的充电电压不断升高，当升到某一数值时，控制器开始保护，切断充电电路，保护蓄电池，从充电电压表上记录这个电值，这个值就是控制器的过充电压。 将系统选定在蓄电池给负载 LED 灯放电的状态，为了方便试验测试和保护蓄电池用直流电源来代替蓄电池，模拟放电过程中电压的变化，调节直流电源的电压值，不断降低，当降到某一数值时，控制器开始保护，切断放电电路，负载 LED 灯熄灭，记录放电电压表上的电压值，这个数值就是控制器的过放电压值，当负载 LED 灯熄灭后，调高直流电源的电压值直到负载 LED 灯再次亮起，记录此刻放电电压表上的数值，这个临界电压值就是控制器的过放返回电压值。这些测试的数值就是控制器的性能参数值。

5 结论

本论文的主要工作是设计了光伏照明测试系统，以具体数值的形式直观的显示出光伏电池板对蓄电池的充电参数值以及蓄电池对负载LED的放电参数值。测试系统最重要的测试功能是对系统核心部件太阳能控制器的测试，在系统的实际工作过程中测试出控制器的性能参数，对各款控制器进行检验和评估，选择出最优化的太阳能控制器，使整个太阳能LED照明系统的效率最大化。并在实际工程中进行应用。