一种数字电压表的制作方法

1.本实用新型涉及电路测量设备技术领域，尤其涉及一种数字电压表。


背景技术：

2.在电量测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量，其中电压量的测量最为经常，数字电压表作为一种必不可少的基本仪器仪表得到了广泛的使用。数字电压表(digitalvoltmeter)简称dvm，是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。
3.现有的数字电压表中，大多采用单片机作为控制核心，并将确定量程后测量得到的待测信号输入单片机，以进行后续调用。然而，单片机ad采集口的输入电压范围为正电压，无法测量为负值的待测信号，导致数字电压表的通用性较差。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种数字电压表，用以解决现有技术中无法测量负电压的缺陷，实现待测信号为负数情况的测量，提高数字电压表的通用性，扩大数字电压表的使用范围。
5.本实用新型提供一种数字电压表，包括：控制模块、自动量程控制电路和电压数据处理电路，其中：
6.所述自动量程控制电路的输入端连接待测设备，所述自动量程控制电路的控制端连接所述控制模块，所述自动量程控制电路的输出端端连接所述电压数据处理电路；所述自动量程控制电路用于输出目标量程下所述待测设备的待测信号；
7.所述电压数据处理电路包括过零比较电路，所述过零比较电路的输入端连接所述自动量程控制电路的输出端，所述过零比较电路的第一输出端和第二输出端均连接所述控制模块，所述过零比较电路用于将所述待测信号与零电位进行比较，通过所述过零比较电路的第一输出端输出所述待测信号对应的有效数据，且通过所述过零比较电路的第二输出端输出所述待测信号对应的判断信号，所述判断信号用于表征所述待测信号的正负。
8.根据本实用新型提供的数字电压表，所述过零比较电路包括比较子电路和输出电路，其中：
9.所述比较子电路的输入端连接所述输出电路的第一输入端，且所述比较子电路的输入端作为所述过零比较电路的输入端，所述比较子电路的第一输出端连接所述输出电路的第二输入端，所述比较子电路的第二输出端连接所述控制模块，且所述比较子电路的第二输出端作为所述过零比较电路的第二输出端；
10.所述输出电路的输出端作为所述过零比较电路的第一输出端。
11.根据本实用新型提供的数字电压表，所述比较子电路包括第一比较器和开关管，其中：
12.所述第一比较器的反相输入端作为所述比较子电路的输入端，所述第一比较器的同相输入端接地，所述第一比较器的输出端连接所述开关管的第一端，且所述第一比较器
的输出端作为所述比较子电路的第二输出端，所述开关管的第二端接地，所述开关管的第三端作为所述比较子电路的第一输出端。
13.根据本实用新型提供的数字电压表，所述输出电路包括第二比较器、第一电阻、第二电阻和第三电阻，其中：
14.所述第一电阻的一端连接所述第二电阻的一端，且所述第一电阻的一端作为所述输出电路的第一输入端，所述第一电阻的另一端连接所述第二比较器的反相输入端和所述第三电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述第二比较器的同相输入端，且所述第二比较器的同相输入端作为所述输出电路的第二输入端，所述第二比较器的输出端连接所述第三电阻的另一端，且所述第二比较器的输出端作为所述过零比较电路的输出端。
15.根据本实用新型提供的数字电压表，所述电压数据处理电路还包括交直流转换电路和第一测量开关，其中：
16.所述第一测量开关的第二端连接所述自动量程控制电路的输出端，且作为所述电压数据处理电路的输入端，所述第一测量开关的第一端连接所述过零比较电路的输入端和所述交直流转换电路的输出端，所述第一测量开关的第三端连接所述交直流转换电路的输入端，所述第一测量开关用于控制所述待测信号的输入路径，所述交直流转换电路用于在所述待测信号为交流信号的情况下，将所述待测信号转换为直流信号。
17.根据本实用新型提供的数字电压表，所述电压数据处理电路还包括直流放大电路，所述直流放大电路的输入端连接所述过零比较电路的第一输出端，所述直流放大电路用于将所述有效数据放大预设倍数。
18.根据本实用新型提供的数字电压表，所述电压数据处理电路还包括电压跟随器，所述电压跟随器的输入端连接所述直流放大电路的输出端，所述电压跟随器的输出端作为所述电压数据处理电路的输出端，且所述电压跟随器的输出端连接所述控制模块。
19.根据本实用新型提供的数字电压表，所述数字电压表还包括波形处理电路，所述波形处理电路的输入端连接所述自动量程控制电路的输出端，所述波形处理电路的输出端连接所述控制模块，所述波形处理数据用于输出所述待测信号对应的波形点数据。
20.根据本实用新型提供的数字电压表，所述波形处理电路包括偏置放大电路和滤波电路，其中：
21.所述偏置放大电路的输入端作为所述波形处理电路的输入端，所述偏置放大电路的输出端连接所述滤波电路的输入端，所述滤波电路的输出端连接所述控制模块。
22.根据本实用新型提供的数字电压表，所述控制模块包括控制器和通信单元，所述控制器连接所述自动量程控制电路、所述电压数据处理电路和所述通信单元，所述通信单元连接终端设备，所述通信单元用于向所述终端设备传输目标有效值，所述目标有效值是基于所述有效数据和所述判断信号确定的。
23.本实用新型提供的一种数字电压表，在控制模块确定目标量程，且自动量程控制电路输出目标量程下待测设备对应的待测信号之后，过零比较电路将待测信号与零电位进行比较，输出表明待测信号正负特性的判断信号的同时，通过判断信号控制输出待测信号对应的有效数据，实现待测信号为负数情况的测量，提高数字电压表的通用性。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1是本实用新型实施例提供的数字电压表的连接示意图之一；
26.图2是本实用新型实施例提供的过零比较电路和交直流转换电路的电路连接示意图；
27.图3是本实用新型实施例提供的直流放大电路和电压跟随器的电路连接示意图；
28.图4是本实用新型实施例提供的数字电压表的连接示意图之二；
29.图5是本实用新型实施例提供的控制模块传输数据的流程示意图；
30.图6是本实用新型实施例提供的数字电压表的连接示意图之三；
31.图7是现有技术提供的数字电压表的连接示意图；
32.图8是本实用新型实施例提供的波形点数据的输出流程示意图；
33.图9是本实用新型实施例提供的偏置放大电路的电路连接示意图；
34.图10是本实用新型实施例提供的滤波电路的电路连接示意图；
35.图11是本实用新型实施例提供的开启adc口的流程示意图；
36.图12是本实用新型实施例提供的确定目标量程的流程示意图；
37.图13是本实用新型实施例提供的自动量程控制电路的电路连接示意图；
38.图14是本实用新型实施例提供的量程电压跟随器的电路连接示意图。
39.附图标记为：
40.110：控制模块；111：控制器；112：通信单元；120：自动量程控制电路；121：输入控制电路；122：三档量程分压电路；123：多路选择电路；124：量程电压跟随器；130：电压数据处理电路；131：交直流转换电路；132：过零比较电路；1321：比较子电路；1322：输出电路；133：直流放大电路；134：电压跟随器；140：波形处理电路；141：偏置放大电路；142：滤波电路。
具体实施方式
41.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
42.针对现有技术中无法测量负电压的问题，本实用新型实施例提供一种数字电压表，图1是本实用新型实施例提供的数字电压表的连接示意图之一，如图1所示，该数字电压表包括：控制模块110、自动量程控制电路120和电压数据处理电路130，其中：
43.所述自动量程控制电路120的输入端连接待测设备，所述自动量程控制电路120的控制端连接所述控制模块110，所述自动量程控制电路120的输出端端连接所述电压数据处理电路130；所述自动量程控制电路120用于输出目标量程下所述待测设备的待测信号vdo；
44.所述电压数据处理电路130包括过零比较电路132，所述过零比较电路132的输入端连接所述自动量程控制电路120的输出端，所述过零比较电路132的第一输出端和第二输出端均连接所述控制模块110，所述过零比较电路132用于将所述待测信号vdo与零电位进行比较，通过所述过零比较电路132的第一输出端输出所述待测信号vdo对应的有效数据，且通过所述过零比较电路132的第二输出端输出所述待测信号vdo对应的判断信号，所述判断信号用于表征所述待测信号vdo的正负。
45.具体地，在控制模块110通过自动量程控制电路120的控制端确定目标量程后，即确定目标量程下目标衰减倍数后的待测信号vdo之后，过零比较电路132将待测信号vdo与零电位进行比较，通过输出判断信号用于表征待测信号vdo的正负特性，并输出有效数据用于表征待测信号vdo有效值的绝对值，实现负电压的测量，提高数字电压表的通用性。
46.可选地，图2是本实用新型实施例提供的过零比较电路132和交直流转换电路131的电路连接示意图，如图2所示，所述过零比较电路132包括比较子电路1321和输出电路1322，其中：
47.所述比较子电路1321的输入端连接所述输出电路1322的第一输入端，且所述比较子电路1321的输入端作为所述过零比较电路132的输入端，所述比较子电路1321的第一输出端连接所述输出电路1322的第二输入端，所述比较子电路1321的第二输出端连接所述控制模块110，且所述比较子电路1321的第二输出端作为所述过零比较电路132的第二输出端；所述输出电路1322的输出端作为所述过零比较电路132的第一输出端。
48.可选地，如图2所示，所述比较子电路1321包括第一比较器u10和开关管，其中：
49.所述第一比较器u10的反相输入端作为所述比较子电路1321的输入端，所述第一比较器u10的同相输入端接地，所述第一比较器u10的输出端连接所述开关管的第一端，且所述第一比较器u10的输出端作为所述比较子电路1321的第二输出端，所述开关管的第二端接地，所述开关管的第三端作为所述比较子电路1321的第一输出端。
50.可选地，上述开关管可以为mos管或三极管，在开关管为mos管时，第一端表示栅极，第二端表示源极，第三端表示漏极。在开关管为三极管时，第一端表示基极，第二端表示发射极，第三端表示集电极。
51.可选地，如图2所示，所述输出电路1322包括第二比较器u11、第一电阻r16、第二电阻r23和第三电阻r24，其中：
52.所述第一电阻r16的一端连接所述第二电阻r23的一端，且所述第一电阻r16的一端作为所述输出电路1322的第一输入端，所述第一电阻r16的另一端连接所述第二比较器u11的反相输入端和所述第三电阻r24的一端，所述第二电阻r23的另一端连接所述第二比较器u11的同相输入端，且所述第二比较器u11的同相输入端作为所述输出电路1322的第二输入端，所述第二比较器u11的输出端连接所述第三电阻r24的另一端，且所述第二比较器u11的输出端作为所述过零比较电路132的输出端。
53.具体地，待测信号vdo接入后，比较子电路1321中第一比较器u10将待测信号vdo与零电位进行比较，以开关管为mos管为例，当待测信号vdo为正时，第一比较器u10输出低电平，即过零比较电路132的第二输出端pf0输出低电平，即判断信号为低电平信号，且开关管q1截止，此时，输出电路1322相当于一个电压跟随器134，此时过零比较电路132的输入输出关系为vout＝vin，即正电压可不受影响的通过此过零比较电路132。当待测信号vdo为负
3.3v，而过零比较电路132输出的待测信号vdo对应的有效数据远远小于3.3v，因此，本实用新型实施例中，将有效数据输入直流放大电路133放大预设倍数，使放大后的有效数据可以接近于3.3v，以提高有效数据的测量准确性。其中，如图3所示，直流放大电路133包括电阻r12、电容c13、电阻r21和运算放大器u3，运算放大器u3的同相输入端连接过零比较电路132的第一输出端，且作为直流放大电路133的输入端，运算放大器u3的反相输入端连接电阻r12的一端和电阻r21的一端，电阻r21的另一端连接运算放大器u3的输出端，且运算放大器u3的输出端作为直流放大电路133的输出端，电阻r12的另一端接地，运算放大器u3的正极连接电容c13的一端和电源接入端，电容c13的另一端接地。上述电阻r21为可变电阻，可以为滑动变阻器。
60.可选地，如图3所示，所述电压数据处理电路130还包括电压跟随器134，所述电压跟随器134的输入端连接所述直流放大电路133的输出端，所述电压跟随器134的输出端作为所述电压数据处理电路130的输出端，且所述电压跟随器134的输出端连接所述控制模块110。
61.具体地，在将有效数据放大至预设倍数后，且在有效数据输入控制模块110的adc1口之前，可将该有效数据输入电压跟随器134，在有效数据1:1放大的同时，提高输入阻抗。如图3所示，电压跟随器134包括二极管d9、二极管d8和运算放大器u6，二极管d9的阳极连接二极管d8的阴极和运算放大器u6的同相输入端，且作为电压跟随器134的输入端，二极管d9的阴极连接电源接入端，二极管d8的阳极接地，运算放大器u6的反相输入端连接运算放大器u6的输出端，且作为电压跟随器134的输出端，连接控制模块110的adc1口。
62.可选地，图4是本实用新型实施例提供的数字电压表的连接示意图之二，如图4所示，所述控制模块110包括控制器111和通信单元112，所述控制器111连接所述自动量程控制电路120、所述电压数据处理电路130和所述通信单元112，所述通信单元112连接终端设备，所述通信单元112用于向所述终端设备传输目标有效值，所述目标有效值是基于所述有效数据和所述判断信号确定的。
63.具体地，控制器111在获取电压数据处理电路130传输至adc1口的有效数据和i/o口的判断信号后，可以基于判断信号对待测信号vdo的正负进行判断，并确定待传输数据。同时，图5是本实用新型实施例提供的控制模块传输数据的流程示意图，如图5所示，控制模块110在传输待传输数据时，现有技术中，可采用具有无线调制解调功能的nrf24l01p无线通信模块，实现两套单片机系统之间的无线通信，但需要两套单片机，使用灵活度和拓展性较差。因此，本实用新型实施例中，控制器111在传输带传输数据之前，首先设置为ap工作模式，并重启通信单元112，同时设置热点和网络参数，开启热点并等待终端设备连接，在终端设备连接后检测发送状态，在状态允许发送的基础上，将待传输数据通过通信单元112传输至终端设备。同时，可通过待传输数据的位数，区别待传输数据的正负，即，在待测信号vdo为负时，带传输数据中进行符号位预留，即数据位加一处理，绝对值相同的负电压比正电压的位数多一位。
64.可选地，上述通信单元112的通信方式包括但不限于：wifi通信方式、蓝牙通信方式和zigbee通信方式。
65.可选地，图6是本实用新型实施例提供的数字电压表的连接示意图之三，如图6所示，所述数字电压表还包括波形处理电路140，所述波形处理电路140的输入端连接所述自
动量程控制电路120的输出端，所述波形处理电路140的输出端连接所述控制模块110，所述波形处理数据用于输出所述待测信号vdo对应的波形点数据。
66.具体地，图7是现有技术提供的数字电压表的连接示意图，如图7所示，数字电压表在待测电压时交变量的情况下，需要输出待测电压对应的待测波形，一般通过峰值检波电路获取交流信号的峰值，并通过有效值电路获取交流信号的有效值，将其分别ad转换后送入单片机比较数值，通过波形识别算法，依据常见波形的峰值和有效值关系判断波形状态，最终通过单片机调用波形数据绘制信号波形，这种方法在波形显示方面对于常见典型波形有较好效果，但仅有少数如方波、正弦波、锯齿波等典型波形存在峰值和有效值的特定关系，波形识别算法的通用性较差，针对不规则的波形则无法实时显示。因此，图8是本实用新型实施例提供的波形点数据的输出流程示意图，如图8所示，本实用新型实施例中，在确定目标量程对应的待测信号vdo后，控制器111开启定时器，定时器限定了采样阈值，并开启adc和dma功能，每采样一次，则将采集的波形点数据实时存储至控制模块110的内存中，在采样次数达到采样阈值时，控制器111对采集的所有波形点数据进行处理，绘制待测波形，并在确定待测模型后，通过确定相邻两个峰值的时长间隔，确定检测周期，进而确定检测频率。本实用新型实施例对采样阈值不做特殊限定，采样阈值可以为1024次，再通过波形点数据绘制待测波形时，可间隔n个波形点数据进行绘制，以提高绘制效率，n为大于或等于0的整数。在绘制好待测波形后，可将待测波形发送至显示屏进行显示。同时，可通过波形点数据的位数，区别波形点数据的正负，即，在待测信号vdo为负时，波形点数据中进行符号位预留，即数据位加一处理，绝对值相同的负电压比正电压的位数多一位。
67.可选地，图9是本实用新型实施例提供的偏置放大电路141的电路连接示意图，图10是本实用新型实施例提供的滤波电路142的电路连接示意图，如图9和图10所示，所述波形处理电路140包括偏置放大电路141和滤波电路142，其中：
68.所述偏置放大电路141的输入端作为所述波形处理电路140的输入端，所述偏置放大电路141的输出端连接所述滤波电路142的输入端，所述滤波电路142的输出端连接所述控制模块110。
69.具体地，为确保待测波形的显示效果，在将波形点数据发送至控制器111之前，通过偏置放大电路141在确保待测波形的波形特征的同时，将待测波形中各波形点数据进行偏移，在偏移后进行放大，并将放大后的波形点数据通过滤波电路142进行滤波，将滤波后的波形点数据发送至控制器111。
70.偏置放大电路141包括电阻r9、电阻r10、电阻r8、电阻r13、电阻r7、电阻r11、电容c4、电容c12和运算放大器u8，其中：电阻r9的一端作为偏置放大电路141的输入端，电阻r9的另一端连接电阻r10的一端和运算放大器u8的同相输入端，电阻r10的另一端连接电阻r8的一端和电阻r7的一端，电阻r7的另一端连接电容c4的一端，电容c4的另一端和电阻r8的另一端接地。运算放大器u8的反相输入端连接电阻r13的一端和电阻r11的一端，电阻r13的另一端接地，电阻r11的另一端连接运算放大器u8的输出端，运算放大器u8的输出端作为偏置放大电路141的输出端，电容c12的一端连接电源和运算放大器u8的正极，电容c12的另一端接地。上述电阻r7和电阻r11均为可变电阻，可通过调节电阻r7的电阻值调节波形点数据的偏移值，并通过电阻r11和电阻r13的比值确定波形点数据的放大倍数。上述滤波电路142可以包括低通滤波芯片u7，在波形点数据放大后，将波形点数据输入滤波电路142进行低通
滤波，并将滤波后的数据输入控制器111的adc2口
71.可选地，图11是本实用新型实施例提供的开启adc口的流程示意图，如图11所示，在待测信号vdo接入之前，控制器111首先开启adc和gpio的时钟，并设置模拟输入接口为adc1口，设置adc1口的分频因子，复位adc1口并设置adc工作模式及规则序列，之后，对adc的使能进行校准，校准完毕后开启软件转换以进行模数转换。
72.可选地，图12是本实用新型实施例提供的确定目标量程的流程示意图，如图12所示，待测信号vdo接入后，控制器111默认初始量成为最高档，以数字电压表的量程包括20v档位、2v档位和0.2v档位三个档位为例，初始状态下，控制器111设置目标量程为20v档位，并开启adc1口进行待测信号vdo的粗测。若待测信号vdo的粗测电压在0.2～2v之间，控制器111控制目标量程保持20v档位。若待测信号vdo的粗测电压在0.02～0.2v之间，控制器111通过设置控制信号，并将控制信号输入自动量程控制电路120的输入端，调节目标量程为2v档位。若待测信号vdo的粗测电压在0.02～0.2v之外，以及0.2～2v之外，控制器111通过控制信号调节目标量程为0.2v档位。并在确定目标流程后，基于图9所示的流程，同时开启adc1口和adc2口，确定目标量程下较为精确的待测信号vdo，该待测信号vdo可分别输入电压数据处理电路130和波形处理电路140。
73.可选地，自动量程控制电路120包括输入控制电路121、三档量程分压电路122、多路选择电路123和量程电压跟随器124。其中：
74.图13是本实用新型实施例提供的自动量程控制电路120的电路连接示意图，如图13所示，输入控制电路121包括连接器p1和量程测量开关sw4，连接器p1的第2端连接量程测量开关sw4的第2端，量程测量开关sw4的第1端连接三档量程分压电路122的输入端，连接器p1的第1端接地。输入控制电路121可控制待测信号vdo是否接入。
75.三档量程分压电路122包括量程测量开关sw1、电容c1、电阻r1-电阻r6，其中：量程测量开关sw1的第2端作为三档量程分压电路122的输入端，量程测量开关sw1的第3端连接电容c1的一端，量程测量开关sw1的第1端连接电容c1的另一端、电阻r1的一端和电阻r4的一端，电阻r1的另一端连接电阻r2的一端和电阻r5的一端，电阻r2的另一端连接电阻r3的一端和电阻r6的一端，电阻r3的另一端接地，电阻r4的另一端、电阻r5的另一端和电阻r6的另一端均作为三档量程分压电路122的输出端，且三个输出端连接多路选择电路123中各自对应的输入端。三个输出的分别代表不同的量程档位，电阻r6的另一端代表20v档位，电阻r5的另一端代表2v档位，电阻r4的另一端代表0.2v档位。
76.上述电阻r1-电阻r3为分压电阻，为减小误差，可以采用贴片高精密且低温漂电阻，该电阻的相对误差在
±
1％之间，且电阻r1-电阻r3的阻值之和为1mω，依据阻值关系，可计算得到不同量程档位的衰减倍数，上述分别输入电压数据处理电路130和波形处理电路140中的待测信号vdo为原始信号经衰减后的信号。三个量程档位的衰减倍数a
20v
、a
2v
和a
0.2v
分别为：
[0077][0078]
[0079][0080]
上述电阻r4-电阻r6为限流保护电阻，上述电容c1为测量交流信号的隔直电容，在量程测量开关sw1的第2端连接第3端时，交流信号可通过电容c1阻隔直流分量，在量程测量开关sw1的第2端连接第1端时，可测量直流信号。
[0081]
多路选择电路123包括二极管d1-二极管d6、多路选择器u4和电容c6，二极管d1-d6为前置二极管，二极管d1和二极管d4串联，二极管d2和二极管d5串联，二极管d3和二极管d6串联，电阻r4的另一端连接二极管d3的阳极和多路选择器u4的y0b引脚，电阻r5的另一端连接二极管d2的阳极和多路选择器u4的y2b引脚，电阻r6的另一端连接二极管d1的阳极和多路选择器u4的y3b引脚，电容c6的一端连接多路选择器u4的vdd端和电源接入端，电容c6的另一端接地，多路选择器u4的a0引脚和a1引脚均连接控制器111的i/o口，多路选择器u4的zb引脚连接量程电压跟随器124的输入端。
[0082]
图14是本实用新型实施例提供的量程电压跟随器124的电路连接示意图，如图14所示，量程电压跟随器124包括运算放大器u9和电容c19，运算放大器u9的同相输入端连接多路选择器u4的zb引脚，且作为量程电压跟随器124的输入端，运算放大器u9的反相输入端连接运算放大器u9的输出端，且运算放大器u9的输出端作为量程电压跟随器124的输出端，电容c19一端连接电源接入端和运算放大器u9的正极，电容c19的另一端接地。量程电压跟随器124在实现待测信号vdo1：1输出的同时，提高输入阻抗。
[0083]
表1选通真值表
[0084][0085]
多路选择器u4由a0引脚、a1引脚和使能端引脚e#三个输入端的信号选择4个通道中的一个通道，且选通真值表如表1所示，不同的输入信号对应不同的通道。如图13所示，使能端引脚e#接地，初始状态下，控制器111分别向a0引脚和a1引脚输入高电平信号，使得多路选择器u4选择y3b对应的20v档位作为目标量程，并进行电压粗测，并发送至控制器111的adc1口，测量结果仅用于判断合适的目标量程，在进行粗测电压比较后，根据设定范围确定最接近的目标量程，控制器111重新分别向a0引脚和a1引脚输入对应的信号进行选择，在选择通道后，基于目标量程将原始信号进行衰减后，通过zb引脚输出至量程电压跟随器124的输入端，进行adc1口待测信号vdo的二次采集和adc2口波形点数据的初次采集。
[0086]
本实用新型提供的一种数字电压表，在控制模块自动确定目标量程，且自动量程控制电路输出目标量程下待测设备对应的待测信号之后，过零比较电路将待测信号与零电
位进行比较，输出表明待测信号正负特性的判断信号的同时，通过判断信号控制输出待测信号对应的有效数据，实现待测信号为负数情况的测量，提高数字电压表的通用性。同时，还可采集波形点数据进行波形绘制并实时显示，提高数字电压表的实用性和延展性。
[0087]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种数字电压表，其特征在于，包括：控制模块、自动量程控制电路和电压数据处理电路，其中：所述自动量程控制电路的输入端连接待测设备，所述自动量程控制电路的控制端连接所述控制模块，所述自动量程控制电路的输出端端连接所述电压数据处理电路；所述自动量程控制电路用于输出目标量程下所述待测设备的待测信号；所述电压数据处理电路包括过零比较电路，所述过零比较电路的输入端连接所述自动量程控制电路的输出端，所述过零比较电路的第一输出端和第二输出端均连接所述控制模块，所述过零比较电路用于将所述待测信号与零电位进行比较，通过所述过零比较电路的第一输出端输出所述待测信号对应的有效数据，且通过所述过零比较电路的第二输出端输出所述待测信号对应的判断信号，所述判断信号用于表征所述待测信号的正负。2.根据权利要求1所述的数字电压表，其特征在于，所述过零比较电路包括比较子电路和输出电路，其中：所述比较子电路的输入端连接所述输出电路的第一输入端，且所述比较子电路的输入端作为所述过零比较电路的输入端，所述比较子电路的第一输出端连接所述输出电路的第二输入端，所述比较子电路的第二输出端连接所述控制模块，且所述比较子电路的第二输出端作为所述过零比较电路的第二输出端；所述输出电路的输出端作为所述过零比较电路的第一输出端。3.根据权利要求2所述的数字电压表，其特征在于，所述比较子电路包括第一比较器和开关管，其中：所述第一比较器的反相输入端作为所述比较子电路的输入端，所述第一比较器的同相输入端接地，所述第一比较器的输出端连接所述开关管的第一端，且所述第一比较器的输出端作为所述比较子电路的第二输出端，所述开关管的第二端接地，所述开关管的第三端作为所述比较子电路的第一输出端。4.根据权利要求2所述的数字电压表，其特征在于，所述输出电路包括第二比较器、第一电阻、第二电阻和第三电阻，其中：所述第一电阻的一端连接所述第二电阻的一端，且所述第一电阻的一端作为所述输出电路的第一输入端，所述第一电阻的另一端连接所述第二比较器的反相输入端和所述第三电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述第二比较器的同相输入端，且所述第二比较器的同相输入端作为所述输出电路的第二输入端，所述第二比较器的输出端连接所述第三电阻的另一端，且所述第二比较器的输出端作为所述过零比较电路的输出端。5.根据权利要求1-4任一项所述的数字电压表，其特征在于，所述电压数据处理电路还包括交直流转换电路和第一测量开关，其中：所述第一测量开关的第二端连接所述自动量程控制电路的输出端，且作为所述电压数据处理电路的输入端，所述第一测量开关的第一端连接所述过零比较电路的输入端和所述交直流转换电路的输出端，所述第一测量开关的第三端连接所述交直流转换电路的输入端，所述第一测量开关用于控制所述待测信号的输入路径，所述交直流转换电路用于在所述待测信号为交流信号的情况下，将所述待测信号转换为直流信号。6.根据权利要求1-4任一项所述的数字电压表，其特征在于，所述电压数据处理电路还包括直流放大电路，所述直流放大电路的输入端连接所述过零比较电路的第一输出端，所
述直流放大电路用于将所述有效数据放大预设倍数。7.根据权利要求6所述的数字电压表，其特征在于，所述电压数据处理电路还包括电压跟随器，所述电压跟随器的输入端连接所述直流放大电路的输出端，所述电压跟随器的输出端作为所述电压数据处理电路的输出端，且所述电压跟随器的输出端连接所述控制模块。8.根据权利要求1-4任一项所述的数字电压表，其特征在于，所述数字电压表还包括波形处理电路，所述波形处理电路的输入端连接所述自动量程控制电路的输出端，所述波形处理电路的输出端连接所述控制模块，所述波形处理数据用于输出所述待测信号对应的波形点数据。9.根据权利要求8所述的数字电压表，其特征在于，所述波形处理电路包括偏置放大电路和滤波电路，其中：所述偏置放大电路的输入端作为所述波形处理电路的输入端，所述偏置放大电路的输出端连接所述滤波电路的输入端，所述滤波电路的输出端连接所述控制模块。10.根据权利要求1-4任一项所述的数字电压表，其特征在于，所述控制模块包括控制器和通信单元，所述控制器连接所述自动量程控制电路、所述电压数据处理电路和所述通信单元，所述通信单元连接终端设备，所述通信单元用于向所述终端设备传输目标有效值，所述目标有效值是基于所述有效数据和所述判断信号确定的。

技术总结
本实用新型提供一种数字电压表，涉及电路测量设备技术领域，所述数字电压表包括：控制模块、自动量程控制电路和电压数据处理电路，其中：自动量程控制电路的输入端连接待测设备，自动量程控制电路的控制端连接控制模块，自动量程控制电路的输出端端连接电压数据处理电路；电压数据处理电路包括过零比较电路，过零比较电路的输入端连接自动量程控制电路的输出端，过零比较电路的第一输出端和第二输出端均连接控制模块。本实用新型可实现待测信号为负数情况的测量，提高数字电压表的通用性，扩大数字电压表的使用范围。扩大数字电压表的使用范围。扩大数字电压表的使用范围。


技术研发人员：王聪 董玉娄
受保护的技术使用者：浙江宇视科技有限公司
技术研发日：2023.05.05
技术公布日：2023/9/20