CN102353828A - 一种用于测量单相电压及电流的组合仪表及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测量单相电压及电流的组合仪表及其检测方法，包括与各电路相连接的电源，所述的组合仪表由信号采集电路、数据处理电路、微处理器、显示电路所组成，所述的信号采集电路依次通过数据处理电路、微处理器与显示电路相连接。通过软件编程实现各个功能的电路，软件部分主要通过单片机对数码管驱动芯片的控制，从计量芯片中读取已算好的采集外部的电压、电流值，计算处理正确地显示在面板上。该组合仪表解决了以往只能用两块仪表才能同时测量单相电压和电流信号，该仪表采用的是数码管显示电压和电流信号，不需要进入菜单就可以读取电压和电流的当前值，用软件进行校准，大幅度降低了仪表的生产成本，简化了电路设计，产品性能稳定可靠，容易生产。适用范围广。

Description

一种用于测量单相电压及电流的组合仪表及其测量方法

技术领域

本发明涉及电力测量仪表，具体地说涉及一种用于测量单相电压及电流的组合仪表及其测量方法

背景技术

电力的供应对社会的生产、工作的正常进行有着非常重要的作用，而电力开关设备上的测控仪表的可靠性及测量精准度，对电力开关设备的正常运行起到了非常重要的作用。传统的单相电流、电压表分开测量和显示，存在测量参数误差大，性能不稳定，产品的材料费用高等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种用于测量单相电压及电流的组合仪表及其测量方法，达到能同时测量单相电流和电压，将电压、电流值集中在一个显示屏上显示。

为解决上述技术问题，本发明技术方案是一种用于测量单相电压及电流的组合仪表，包括与各电路相连接的电源，所述的组合仪表由信号采集电路、数据处理电路、微处理器、显示电路所组成，所述的信号采集电路依次通过数据处理电路、微处理器与显示电路相连接。

所述的信号采集电路通过电流互感器或电压互感器采集输入信号，通过在线路上串、并联的分压和分流电阻器，计量芯片对从电阻器上采样的电压信号和电流信号进行滤波，Δ-∑调制器对模拟量采样处理，通过SPI串行接口将数据传送给微处理器。

所述的显示电路中的驱动芯片将微处理器发送过来的串行数据转换成平行信号输出，驱动数码管显示电压和电流值。

所述的微处理器为单片机，型号为AT89C51。

一种根据权利要求1-4所述的用于测量单相电压及电流的组合仪表的测量方法，其特征在于；微处理器中存贮测量程序，所述的测量方法包括下列步骤；

1)初始化步骤，用于微处理器输入输出口的定义，从EEPROM中读取计量芯片的校验值，电度的存储值及参数设置值；

2)信号采集、数据处理步骤，用于通过电流互感器或电压互感器采集输入信号，测量芯片对模拟量采样处理，通过SPI串行接口将数据传送给微处理器；

3)显示步骤，驱动芯片将微处理器P2.0-P2.6输出口发送过来的8位串行数据转换成8位平行信号输出，用以驱动数码管显示。

一种用于测量单相电压及电流的组合仪表及其测量方法，由于采用上述的结构和方法，仪表能同时测量单相电压和电流，将电压电流集中在一个显示屏上显示，并采用了高性能微处理器结合电能计量芯片的设计方法，应用单片机技术及以模块化方式进行设计，可任意选择电流和电压测量参数，用户可根据需要对仪表的功能模块随意进行组合。这一应用电路的实现，解决了以往只能用两块仪表才能同时测量单相电压和电流信号，该仪表采用的是数码管显示电压和电流信号，不需要进入菜单就可以读取电压和电流的当前值，用软件进行校准，大幅度降低了仪表的生产成本，简化了电路设计，产品性能稳定可靠，容易生产。适用范围广。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明；

图1为本发明一种用于测量单相电压及电流的组合仪表电路结构框图；

图2为图1所示信号采集电路结构示意图；

图3为图1所示微处理器电路结构示意图；

图4为本发明测量方法主程序流程图；

图5为图4所示的初始化程序流程图；

在图1、图2、图3中，1、信号采集电路；2、数据处理电路；3、微处理器；4、显示电路；5、计量芯片。

具体实施方式

如图1所示，一种用于测量单相电压及电流的组合仪表，包括与各电路相连接的电源，所述的组合仪表由信号采集电路1、数据处理电路2、微处理器3、显示电路4所组成，所述的信号采集电路1依次通过数据处理电路2、微处理器3与显示电路4相连接。

如图2、图3所示，通过电流互感器或电压互感器采集输入信号，在线路上串、并联适当阻值的分压和分流电阻器，测量芯片5对从电阻器上采样的电压信号和电流信号进行滤波，Δ-∑调制器对模拟量采样处理，通过SPI串行接口将数据传送给微处理器3，微处理器3为单片机，型号为AT89C51，采用晶振4.096MHz。

单片机AT89C51管脚XTAL1、XTAL2外接12M晶振及2个的电容构成并联振荡电路，显示电路中的驱动芯片74HC595将单片机AT89C51的P2.0-P2.6输出口发送过来的8位串行数据转换成8位平行信号输出，外接限流电阻，用以驱动数码管显示。通过软件编程实现各个功能的电路，软件部分主要通过单片机AT89C51对数码管驱动芯片74HC595的控制，从计量芯片CS5463中读取已算好的采集外部的电压、电流值，计算处理正确地显示在面板上。

如图4所示，图4为本发明测量方法主程序流程图，步骤11为开始动作，步骤12为初始化芯片，即微处理器输入输出口的定义，进行初始化。在步骤13中进行数据的采集和数据的处理，则进入14检测数据类型，读计量芯片值及对读出的值进行数据处理，从而得到需要的电压、电流值，在步骤15中对电流的变比和电压的测量范围参数进行设置，同时在步骤16中将被测量值显示出来。

参见图5，图5为图4所示的初始化程序流程图；步骤21为开始动作，在步骤22中首先定义微处理器的输入输出管脚，，在23步骤中从EEPROM中读取计量芯片的校验值，电度的存储值及参数设置值等，最后到步骤24返回主程序。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于测量单相电压及电流的组合仪表，包括与各电路相连接的电源，其特征在于；所述的组合仪表由信号采集电路(1)、数据处理电路(2)、微处理器(3)、显示电路(4)所组成，所述的信号采集电路(1)依次通过数据处理电路(2)、微处理器(3)与显示电路(4)相连接。

2.根据权利要求1所述的用于测量单相电压及电流的组合仪表，其特征在于；所述的信号采集电路通过电流互感器或电压互感器采集输入信号，通过在线路上串、并联的分压和分流电阻器，计量芯片(5)对从电阻器上采样的电压信号和电流信号进行滤波，Δ-∑调制器对模拟量采样处理，通过SPI串行接口将数据传送给微处理器(3)。

3.根据权利要求1所述的用于测量单相电压及电流的组合仪表，其特征在于；所述的显示电路(4)中的驱动芯片将微处理器(3)发送过来的串行数据转换成平行信号输出，驱动数码管显示电压和电流值。

4.根据权利要求1或2或3所述的用于测量单相电压及电流的组合仪表，其特征在于；所述的微处理器(3)为单片机，型号为AT89C51。

5.一种根据权利要求1-4所述的用于测量单相电压及电流的组合仪表的测量方法，其特征在于；微处理器中存贮测量程序，所述的测量方法包括下列步骤；

1)初始化步骤，用于微处理器输入输出口的定义，从EEPROM中读取计量芯片的校验值，电度的存储值及参数设置值；

2)信号采集、数据处理步骤，用于通过电流互感器或电压互感器采集输入信号，测量芯片对模拟量采样处理，通过SPI串行接口将数据传送给微处理器；

3)显示步骤，驱动芯片将微处理器P2.0-P2.6输出口发送过来的8位串行数据转换成8位平行信号输出，用以驱动数码管显示。

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