CN104237631A - 基于采集直流电压信号的电量仪表及电流测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于采集直流电压信号的电量仪表及电流测试方法，该仪表包括微处理器、信号采集单元、按键输入单元、数码管显示单元、通信单元，信号采集单元采集分流器的电压经过A/D转换单元传送至微处理器，经过微处理器处理的数据通过数码显示单元显示，按键输入单元用于仪表的参数设置，所述信号采集单元包括信号输入模块和计量芯片，所述通信单元通过RS485接口与上位机进行通信，所述仪表之间通过通信单元形成监控网，该仪表根据分流器额定值进行参数设置，与传统指针表相比，显示更直观，较强的通用性，可以适用于各种型号的分流器。
Description
技术领域
本发明涉及仪表技术领域，尤其涉及一种基于采集直流电压信号的电量仪表，更具体的说涉及一种基于采集直流0-75mV电压信号的电量仪表。
背景技术
在电力系统中要测量一个很大的直流电流，例如几十安培，甚至更几百安培，没有那么大量程的电流表进行电流的测量，这就要采用分流器。分流器是一个可以通过大电流的精确电阻，当电流流过分流器时，在它的两端就会出现一个毫伏级的电压，但分流器直接相互通信性能不好。
发明内容
针对相关技术领域文献和以上现有技术的不足，在大量现有文献研究和长期在相关领域研发实践的基础上，本发明提出“一种基于采集直流0-75mV电压信号的电量仪表”，克服了现有技术中“测量很大直流电流没有电流表进行电流测量”等技术难题，通过“采集分流器的毫伏级电压，显示出测量的一次电流值”实现“完成对直流大电流信号的测量，利用通讯功能，可以很轻松的进行组网，实现后台的监控，装置的显示量程值可调，具有较好的通用性，在满足了实际的需求基础上节约了成本”的有益效果。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于采集直流电压信号的电量仪表，该仪表包括微处理器、信号采集单元、按键输入单元、数码管显示单元、通信单元，信号采集单元采集分流器的电压经过A/D转换单元传送至微处理器，经过微处理器处理的数据通过数码显示单元显示，按键输入单元用于仪表的参数设置。所述信号采集单元包括信号输入模块和计量芯片。所述通信单元通过RS485接口与上位机进行通信。所述仪表之间通过通信单元形成监控网。该仪表根据分流器额定值进行参数设置。
一种基于采集直流电压信号的电流测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、对电量仪表进行初始化；步骤二、微处理器读取经过A/D转换单元转换的信号采集单元的数据；步骤三、微处理器对转换后的数据进行处理，并在数码显示单元显示；步骤四、微处理器判断是否有中断指令，若有中断指令执行中断子程序，若没有中断指令执行步骤五；步骤五、微处理器采集按键输入单 元参数信息，若有按键输入单元输入参数信息，微处理器进行参数设置及参数存储；若没有按键输入单元输入参数信息，执行步骤二。
所述步骤一对微处理器的I/O各引脚进行定义；对定时器0、1的功能进行定义并且赋初值，对串口通讯参数进行设置，同时定义通讯波特率,对计量芯片以及数码管驱动芯片进行初始化；从EEPROM中读取计量芯片的校验值以及参数设置值同时将这些值存放到对应的寄存器中；设置中断的优先级及开中断，最后进入步骤二。
本发明具备的有益效果是：采用专业的电能计量芯片(24位AD)和单片机技术，具有较高的测量精度；显示直观：数码管显示，与传统指针表相比，显示更直观；较强的通用性：可以适用于各种型号的分流器。
附图说明
图1为本发明具体实施例的装置硬件系统主框图；
图2为本发明具体实施例的信号采集及处理原理框图；
图3为本发明具体实施例的人机界面原理框图；
图4为本发明具体实施例的电流测试方法流程图；
图5为本发明具体实施例的初始化程序流程图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的控制系统，相互间的连接关系，及实施方法，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1所示，一种基于采集直流电压信号的电量仪表，其特征在于，该仪表包括微处理器、信号采集单元、按键输入单元、数码管显示单元、通信单元，信号采集单元采集分流器的电压经过A/D转换单元传送至微处理器，经过微处理器处理的数据通过数码显示单元显示，按键输入单元用于仪表的参数设置。
由信号输入模块和AD芯片CS5463构成了仪表的信号采集单元，可以精确的采集0-75mV的输入电压信号。经过处理后，电量值由数码管进行显示。系统可通过按键输入部分的4个按键对电量仪表进行参数设置。微处理器通过通讯接口模块RSM485CT与上位机相连，采用RS485接口，MODBUS通讯协议。此外电量仪表还可以根据分流器的额定值来进行参数的设置，从而来满足不同型号的分流器的要求。
信号采集及处理设计如图2所示，为信号的采集和处理的原理框图，0-75mV电压信号，经过滤波等处理后，输入到AD芯片CS5463。通过微处理器STC对AD芯片CS5463进行控制，完成数据的处理。
如图3所示为人机界面的原理框图，人机界面的设计包含键盘输入和LED显示两个方面。键盘输入实现对仪表的参数设置，是人机交互的桥梁。LED显示时人机界面最直观的展现，微处理器STC通过ZLG7289驱动芯片来驱动LED。
一种基于采集直流电压信号的电流测量方法，包括以下步骤：步骤一、对电量仪表进行初始化；步骤二、微处理器读取经过A/D转换单元转换的信号采集单元的数据；步骤三、微处理器对转换后的数据进行处理，并在数码显示单元显示；步骤四、微处理器判断是否有中断指令，若有中断指令执行中断子程序，若没有中断指令执行步骤五；步骤五、微处理器采集按键输入单元参数信息，若有按键输入单元输入参数信息，微处理器进行参数设置及参数存储；若没有按键输入单元输入参数信息，执行步骤二。
本电流测量方法主要负责数据的处理、LED显示、通讯、执行实时任务等，本电流测量方法主要包括系统初始化、中断处理、实时显示、参数设置、通讯等部分。
本仪表的本电流测量方法流程如图4：步骤1为系统开始动作，步骤2为初始化动作，即微处理器输入输出口的定义、中断寄存器、全局变量、定时器0、定时器1、串口通讯中断、波特率设置以及计量芯片的校准数据的读取等操作。步骤3读计量AD芯片值并对读出的值进行数据处理，在步骤4中将读出的实时测量的数值用LED显示出来,在步骤5中判断是否有中断，若是，则进入步骤6执行中断子程序，若为否则继续往下执行，同时在步骤7中判断是否按了参数设置键，若是则进入8中进行参数设置及参数存储，若否则返回3循环执行此系统程序。
初始化流程的作用对微处理器STC的I/O引脚功能进行定义，定时器0、1进行初始化赋值，串口通讯中断初始化，波特率初始化设置及电量AD芯片校准值以及参数设置值的读取等。
图5所示，为初始化程序流程图，步骤9为开始动作，在步骤10中首先对微处理器的I/O各引脚进行定义，在步骤11中对定时器0、1的功能进行定义并且赋初值，在步骤12中对串口通讯参数进行设置，同时定义通讯波特率。在步 骤13中对计量芯片CS5463，以及数码管驱动芯片进行初始化。在步骤14中从EEPROM中读取计量芯片的校验值，以及参数设置值等，同时将这些值存放到对应的寄存器中。在步骤15中设置中断的优先级及开中断，最后到进入步骤16主程序。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的执行步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。本发明并不局限于上述特定实施例，在不脱离本发明精神及其实质情况下，本领域的普通技术人员可根据本发明做出各种相应改变和变形，这些相应对本发明进行的修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护的范围当中。
Claims (7)
1.一种基于采集直流电压信号的电量仪表，其特征在于，该仪表包括微处理器、信号采集单元、按键输入单元、数码管显示单元、通信单元，信号采集单元采集分流器的电压经过A/D转换单元传送至微处理器，经过微处理器处理的数据通过数码显示单元显示，按键输入单元用于仪表的参数设置。
2.根据权利要求1所述的基于采集直流电压信号电量仪表，其特征在于：所述信号采集单元包括信号输入模块和计量芯片。
3.根据权利要求1所述的基于采集直流电压信号电量仪表，其特征在于：所述通信单元通过RS485接口与上位机进行通信。
4.根据权利要求1所述的基于采集直流电压信号电量仪表，其特征在于：所述仪表之间通过通信单元形成监控网。
5.根据权利要求1所述的基于采集直流电压信号电量仪表，其特征在于：该仪表根据分流器额定值进行参数设置。
6.根据权利要求1至4任意一项所述基于采集直流电压信号的电流测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、对电量仪表进行初始化；
步骤二、微处理器读取经过A/D转换单元转换的信号采集单元的数据；
步骤三、微处理器对转换后的数据进行处理，并在数码显示单元显示；
步骤四、微处理器判断是否有中断指令，若有中断指令执行中断子程序，若没有中断指令执行步骤五；
步骤五、微处理器采集按键输入单元参数信息，若有按键输入单元输入参数信息，微处理器进行参数设置及参数存储；若没有按键输入单元输入参数信息，执行步骤二。
7.根据权利要求6所述基于采集直流电压信号的电流测量方法，其特征在于，所述步骤一对微处理器的I/O各引脚进行定义；对定时器0、1的功能进行定义并且赋初值，对串口通讯参数进行设置，同时定义通讯波特率,对计量芯片以及数码管驱动芯片进行初始化；从EEPROM中读取计量芯片的校验值以及参数设置值同时将这些值存放到对应的寄存器中；设置中断的优先级及开中断，最后进入步骤二。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105182265A (zh) * | 2015-09-29 | 2015-12-23 | 中国电力科学研究院 | 一种计量芯片选型测试系统 |
| CN107643119A (zh) * | 2017-10-17 | 2018-01-30 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 一种电子计量装置及计量方法 |
| CN109470327A (zh) * | 2017-09-08 | 2019-03-15 | 辽宁思凯科技股份有限公司 | 一种带有智能超声波燃气表专用引脚的NB-IoT模组 |
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2014
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