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专利名称：一种直流电能检测、显示装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电能检测、显示设备领域，特别涉及直流电能数量 的检测、显示装置。
背景内容
目前，在直流电器设备中普遍使用电压表作为蓄电池实时储能数量的 显示装置，为了使这种显示装置更直观明了，有的设计者将电压表的面
板刻度改成了弧形线段、指针变成了 LED光柱等，但无论设计者怎样改 变设计，这种显示装置能告诉使用者的只是直流电器设备或蓄电池的实 时工作电压，它不能准确显示直流电器设备或蓄电池电能数量的变化情 况，况且蓄电池电压的高低与存储的电能数量并不完全成正比，随着输 出电流的停止蓄电池电压又会迅速回升，所以，使用指针式电压表就无 法判断直流电器设备或蓄电池中的储能情况。如，目前大力发展的电动 车辆中广泛使用电压表用作电量指示，让使用者无法判断蓄电池电能数 量情况，不知道车辆的续行里程，经常出现途中欠电压保护装置动作， 使用者只好采用时断时续的骑行方式到达目的地。这种局面的出现不但 让使用者十分尴尬，还不可避免地造成蓄电池过放电现象发生。

实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提出一种制造成本低廉、体积小、安装和使用方便的直流电能检测、显示装置。
本实用新型解决技术问题的技术方案是本装置由取样电路、放大 电路、整流电路、电压/频率转换电路、分频电路、显示机构构成，其要 点在于取样电路由电感元件和线性霍尔元件构成，取样电路的输出端 与放大电路的输入端连接，放大电路的输出端分为两路输出， 一输出端 与显示机构的输入端连接， 一输出端与整流电路的输入端连接；整流电 路的输出端与电压/频率转换电路的输入端连接，电压/频率转换电路的 输出端与分频电路的输入端连接，分频电路的输出端与显示机构的输入 端连接，并控制显示机构；显示机构显示直流电能的数量。
本实用新型所述的放大电路由集成电路CA3130、 CA3140或LM358与 外围元件构成。 '
本实用新型所述的电压/频率转换电路为集成电路LM331、 LM131或 LM231与外围元件构成。
本实用新型所述的分频电路由集成电路CD4060与外围元件构成。
本实用新型所述的显示机构设置有显示驱动电路，该电路由开关三 极管L一Ts和步进电机M构成正、反向驱动电路，T\—T4由放大电路控制， T5由分频电路输出的脉冲信号控制。
本实用新型的有益效果是因为本装置所使用的集成电路均为高精 度运放，工作在线性范围之内，特别是电压/频率转换电路能够依据输入 端电压的变化输出不同间隔时间的脉冲信号，因此，与现有技术相比， 本实用新型提供的装置能够准确的检测并以数字形式显示蓄电池的充放 电数量。即，蓄电池在充电时加在电感上的端电压越高流过的电流就越大，线性霍尔元件输出的信号电压就越高，经放大、整流后的电压也高， 输出的脉冲信号就越多，经分频后输出的正向方波信号也就多，数码显
示器上的数字上升就越快；蓄电池在放电时加在上的反向端电压越高流 过的电流就越大，输出的反向信号电压就越高，同理，经放大、整流后 的电压也高，输出的脉冲信号就越多，经分频后输出的方波信号也就多， 数码显示器上的数字下降的就越快，通过本装置使用者只需观看仪表盘 上数字变化情况，就可以知道蓄电池的工作状况。例如，了解到蓄电池 的实时储能数量就可以判断电动车辆的续行里程、把握充电的时机，避 免过放或过充电对蓄电池造成的损害，达到延长其使用寿命的目的，大 大减少消费者的经济负担，节约资源、减少废弃蓄电池对环境的污染。 由于本装置采用集成电路，因此，制作成本低、装置体积小。使用本装 置时，只要将本装置的检测元件联接到被检测的直流电器的回路中即可， 因此安装和使用方便，便于推广应用。


下面结合照附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的说明。 图1是本实用新型电能显示装置的优选实施方式的电路方框图。 图2为图1所示电能显示装置的优选实施方式的电路原理图。
具体实施方式

图1是本实用新型电能显示装置的优选实施方式的电路方框图。该 装置取样电路1的输出端与一次放大电路2连接， 一次放大电路2输出 两路信号， 一路信号送到二次放大电路4， 一路信号送到全波整流电路5， 经全波整流电路5整流后的信号送到电压/频率转换电路6，转换电路6把电压信号转换为频率信号送到分频电路7，分频电路7将频率分级后将 信号送到驱动电路8'， 二次放大电路4放大后的电压信号也送到驱动电路 8，驱动电路8在二次放大电路4和分频电路7的控制下产生驱动信号， 驱动显示元件9显示本装置所检测电能的数量。本装置的电源由6—12V 直流电源供给。
参照图1和图2 ,取样电路l由电感L和三端线性霍尔原件Id构成， 在本实施方式中三端线性霍尔原件ICi为UGN3501或UGN3503，三端线性 霍尔元件Id的输出端经电阻R,接一次放大电路2IC3输入端的负极，一 次放大电路2输出端经二极管D3接二次放大电路4 IC4输入端的负极，一 次放大电路2输出端经电阻R2接全波整流电路5 ICs输入端负极，在本实 施方式中，IC3、 IC4和ICs用CA3130、 CA3140或LM358高精度运放。全波 整流电路5 ICs的输出端经R3接电压/频率转换电路6 IC6的输入端，在本 实施方式中，ICe使用高精度电压/频率转换集成块LM331 、 LM131或 LM231， IC6输出端经R4接分频电路7IC7，分频集成电路7 IC,为CD4060。 分频电路7 IC7经电阻Rs接驱动电路8三极管Ts的基极。二次放大电路4 IQ经电阻Re接驱动电路8三极管1\—T4的基极，T,和L为NPN三极管， T2和T4为PNP三极管，L和T3的基极并联，T2和T4的基极并联，7\的集电 极和T2的发射极接正电位，T3的发射极和T4的集电极经R7接地，步进电 机^的电源线一端接L的发射极和T4的发射极， 一端接T3的集电极和T2 的集电极，步进电机H正、反向转动驱动机械式数码字轮显示元件SM。 6—12V电源3由三端稳压集成块IC2 、 D2、仏、DW、 d构成稳压电路。图 2中，A、 C接充电器，B、 C接用电设备，D、 E接蓄电池。本实用新型装置的工作过程是参照图2，蓄电池在充电时，A、 C 端输入的电流通过电感L时会对线性霍尔元件Id产生一个磁�。琁d将 此磁力转换成线性电压信号通过R馈送至线性放大电路IC3，经IC3放大
后通过D3馈送至二次放大电路IC4再放大，经二次放大的信号通过Re分别
馈送至三极管T,一T4驱动微型步进电机M作正、反向运转，由于T\、 T3 和L、 T4饱和导通的条件不同，又构成互锁电路，所以，L、 T3导通T2、 丁4截止，驱动电流通过L、步进电机M和T3到达Ts集电极；与此同时， 经IC3放大的线性信号通过R2馈送至全波整流电路IC5进行全波整流，整 流后的信号通过R3送至电压/频率转换电路IC6， IC6将此电压转换成脉冲
信号后通过R4送至分频电路IC7进行分频，经IC7分频后得到的正向方波
信号驱动Ts导通，此时，驱动电流通过L、 M、 T3和T5形成回路，微电机 驱动数码显示器SM作正向转动，蓄电池中的充电数量就以数字递增的形 式显示在仪表盘上。
当蓄电池在放电时，由于流过电感L的电流方向正好与充电时的电 流方向相反，所以，Id将输出一个与充电时电压信号相反的电压经IC3 作线性放大，此时IC" IC5、 IC6、 IC7和Ts的工作原理与充电时相同，所 不同的是T2、 T4将处于导通状态，驱动电流通过T2、 M、 T4和Ts形成回路， 微电机驱动数码显示器SM做反向转动，蓄电池中的放电数量就以数字递 减的形式显示在仪表盘上。
由于本装置输出的是数字信号，根据不同的使用要求及场合，可以 直接将上述由微型电机驱动的机械数字显示装置，更换成液晶显示器、 数码显示管及LED点阵等显示装置。通过本装置对蓄电池充电时，可以直接从IC7的分频输出端或数码显 示装置中提取控制信号，再与其它参数配合进行不同充电模式之间的转 换，这样将会使充电效果更佳。
按照附图将集成电路、数码显示元件，电阻、电容、二、三级管等
电子元器件，焊接于一块80X60mm的印制电路板上，装入塑料盒即可构 成本装置。
本实用新型装置的制造成本低廉、体积很�。凰�需生产工具很简单； 安装使用十分方便，非常适合工厂化生产。
权利要求1 一种直流电能检测、显示装置，由取样电路、放大电路、整流电路、电压/频率转换电路、分频电路、显示机构构成，其特征在于取样电路由电感元件和线性霍尔元件构成，取样电路的输出端与放大电路的输入端连接，放大电路的输出端分为两路输出，一输出端与显示机构的输入端连接，一输出端与整流电路的输入端连接；整流电路的输出端与电压/频率转换电路的输入端连接，电压/频率转换电路的输出端与分频电路的输入端连接，分频电路的输出端与显示机构的输入端连接，并控制显示机构；显示机构显示直流电能的数量。
2.根据权利要求l所述的电能检测、显示装置，其特征在于所说的 线性霍尔元件的型号为UGN3501或UGN3503。
3.根据权利要求l所述的电能检测、显示装置，其特征在于所述的 放大电路由集成电路CA3130、 CA3140或LM358与外围元件构成。
4.根据权利要求l所述的电能检测、显示装置，其特征在于所述的 电压/频率转换电路为集成电路LM331、 LM131或LM231与外围元件构成。
5.根据权利要求l所述的电能检测、显示装置，其特征在于所述的 分频电路由集成电路CD4060与外围元件构成。
6.根据权利要求l所述的电能检测、显示装置，其特征在于所述的 显示机构设置有显示驱动电路，该电路由开关三极管L一Ts和步进电机M 构成正、反向驱动电路，T4由放大电路控制，Ts由分频电路输出的脉冲 信号控制。 '
专利摘要本实用新型一种直流电能检测、显示装置，属于电能检测、显示设备领域，提出一种制造成本低廉、体积小、安装和使用方便的直流电能检测、显示装置。本装置由取样电路、放大电路、整流电路、电压/频率转换电路、分频电路、显示机构构成，其要点在于取样电路由电感元件和线性霍尔元件构成。由于本装置采用集成电路，因此，制作成本低、装置体积小。使用本装置时，只要将本装置的检测元件联接到被检测的直流电器的回路中即可，因此安装和使用方便，便于推广应用。
文档编号G01R31/36GK201281752SQ200820222088
公开日2009年7月29日 申请日期2008年10月28日 优先权日2008年10月28日
发明者宁晓睿, 宁生奎, 茹甫军, 邝利群 申请人:邝利群