CN110850153A

CN110850153A - 一种高压参数的检测装置

Info

Publication number: CN110850153A
Application number: CN201911056849.XA
Authority: CN
Inventors: 孙红亮; 孙鸣春; 刘淑玲; 徐仲民
Original assignee: Zibo Advances Chemical Machinery Co Ltd
Current assignee: Zibo Advances Chemical Machinery Co Ltd
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2020-02-28

Abstract

本发明实施例提供了一种高压参数检测装置，该装置至少包括：输入模块、信号处理模块和显示模块，其中，所述信号处理模块分别与所述输入模块和所述显示模块相连，其中：所述输入模块用于获取负载高压侧的第一电压值；所述信号处理模块用于采用预设的数字电路对第一电压值进行处理，确定与所述第一电压值对应的第二电压值和第一电流值；所述显示模块用于将所述第二电压值和所述第一电流值进行显示。不仅采集的数据直观可靠，不需要单独的测量绕组，而且克服了采用模拟电路在量程高段出现的明显非线性，可以完全替代在静电除尘等行业中普遍使用的模拟电压表，通用性强。

Description

一种高压参数的检测装置

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，特别是涉及一种高压参数的检测装置。

背景技术

目前静电除尘设备中，静电发生器的参数主要依靠模拟电路进行测量，用模拟仪表进行显示，模拟电路存在明显的非线性，越接近量程的高端，这一情况越明显。模拟测量电路存在量程范围窄，使得仪表的通用性比较差。由于采集的信号是在1V以下，市面通用型仪表、变送仪不便于与之接口，也不便于与PLC等目前普遍使用的控制系统连接。有的厂家为了提高测量电路的指标，在制造高压变压器时，单独设置测量绕组，这一方案，增加了变压器制造复杂度，通用性变差，而且测量数据不容易反映高压测的真实工作情况。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种高压参数的检测装置。

本发明实施例提供一种高压参数的检测装置，至少包括：输入模块、信号处理模块和显示模块，其中，所述信号处理模块分别与所述输入模块和所述显示模块相连，其中：

所述输入模块用于获取负载高压侧的第一电压值；

所述信号处理模块用于采用预设的数字电路对第一电压值进行处理，确定与所述第一电压值对应的第二电压值和第一电流值；

所述显示模块用于将所述第二电压值和所述第一电流值进行显示。

可选地，所述装置还包括按键调节模块，所述按键调节模块和所述显示模块相连，其中，所述按键调节模块用于根据不同的按键状态调节所述显示模块上的展示内容。

可选地，所述信号处理模块至少包括模数转换单元和信号输出单元，其中，所述模数转换单元用于对所述第一电压值经过带增益模数转换芯片处理，将处理后的结果输入到单片机中；

所述信号输出单元用于将所述处理后的结果转换成所述第二电压值，采用电流环电路对所述第二电压值进行处理，获得所述第一电流值。

可选地，所述采用电流环电路对所述第二电压值进行处理，获得所述第一电流值，包括：

采用由XTR111构成的电流环电路，将所述第二电压值转成所述第一电流值，其中，所述第二电压值为0～5V的模拟电压，所述第一电流值为4～20mA的直流电流。

可选地，所述装置还包括接口模块，所述接口模块中包括光电隔离单元，所述光电隔离模块用于与所述信号处理模块的电源单元进行隔离。

可选地，所述接口模块为RS485模块，用于与外部设备进行通信。

可选地，所述装置还包括通信模块，所述通信模块用于采用modbus协议与外部设备通信。

可选地，所述显示模块为采用OLD点阵屏作为显示器件，用于显示所述展示内容，其中，所述展示内容至少包括测量值，所述测量值至少包括所述第一电流值和所述第二电压值。

可选地，所述信号处理模块还包括显示驱动单元，用于对所述显示模块进行驱动显示。

本发明实施例提供的高压参数的检测装置，该高压参数的检测装置的信号采样直接在负载的高压测进行，信号处理模块采用数字电路，对获取的电压值进行处理，根据量程调整增益的ADC，可以实现弱小直流电压信号的模数转换，这样，不仅采集的数据直观可靠，不需要单独的测量绕组，而且克服了采用模拟电路在量程高段出现的明显非线性，可以完全替代在静电除尘等行业中普遍使用的模拟电压表，通用性强。

附图说明

图1为本发明实施例提供的高压参数的检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的按键调节模块的示意图；

图3为本发明实施例提供的运行界面的示意图；

图4为本发明实施例提供的电压变送输出零位调节的界面示意图；

图5为本发明实施例提供的电压变送输出满量程调整的界面示意图；

图6为本发明实施例提供的电流变送输出零位调节的界面示意图；

图7为本发明实施例提供的电流变送输出满量程调整的界面示意图；

图8为本发明实施例提供的电流测量上限设置的界面示意图；

图9为本发明实施例提供的输入信号通道的示意图；

图10为本发明实施例提供的输入信号切换电路的示意图；

图11为本发明实施例提供的电流环电路的示意图；

图12为本发明实施例提供的电源部分的示意图；

图13为本发明实施例提供的485接口电路的示意图；

图14为本发明实施例提供的数模转换芯片的接口示意图；

图15为本发明实施例提供的0～5v信号产生电路的示意图；

图16为本发明实施例提供的软件结构框图；

图17为本发明实施例提供的程序流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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为本发明实施例提供的高压参数的检测装置的结构示意图，如图1所示，该装置至少包括：输入模块101、信号处理模块102和显示模块103，其中，所述信号处理模块102分别与所述输入模块101和所述显示模块103相连，其中：

所述输入模块101用于获取负载高压侧的第一电压值；

所述信号处理模块102用于采用预设的数字电路对第一电压值进行处理，确定与所述第一电压值对应的第二电压值和第一电流值；

所述显示模块103用于将所述第二电压值和所述第一电流值进行显示。

具体地，输入模块101用于采集负载高压侧的第一电压值，为直流电压信号；

信号处理模块102采用预设的数字电路对第一电压值进行处理，具体为采用数模转换及电流环电路对第一电压值进行处理，获得0-5V的电压值和4-20mA的电流值；

显示模块103将处理后的电流值和电压值在屏幕上进行显示。

本发明实施例提供的高压参数的检测装置，通过采样直接在负载的高压测进行，信号处理模块采用数字电路，对获取的电压值进行处理，根据量程调整增益的ADC(Analog-to-digital converter，模拟数字转换器)可以实现弱小直流电压信号的模数转换，这样，不仅采集的数据直观可靠，不需要单独的测量绕组，而且克服了采用模拟电路在量程高段出现的明显非线性，可以完全替代在静电除尘等行业中普遍使用的模拟电压表，通用性强。

本发明又一实施例对上述实施例提供的系统做进一步补充说明。

在上述实施例的基础上，可选地，所述装置还包括按键调节模块，所述按键调节模块和所述显示模块相连，其中，所述按键调节模块用于根据不同的按键状态调节所述显示模块上的展示内容。

在该装置上还设置有按键调节模块，图2为本发明实施例提供的按键调节模块的示意图，如图2所示，用户可根据需要按压按键调节模块上的各个按钮，根据不同的按钮状态，可以调节显示模块上的展示内容。

通过按动KEY2(按键)会在如下五个界面切换，选择要设置的内容，按下KEY2六次，回到运行界面，并保存设定的值，下次上电该设定值仍有效。

1)运行界面，如图3所示，在不做任何按键操作时，仪表正常运行，屏幕右上角显示电流的满量程值，单位为mA。

2)电压零位调整界面，如图4所示；

第一个界面，在该界面可以设置仪表的电压变送输出零位。将电压信号输入端短接。用电流表测量电压变送输出的电流值，如果不是4mA，通过按KEY1增大电流值，通过按KEY3减小电流值。

3)电压满量程调整界面，如图5所示；

第二个界面，FV设置电压满量程，在电压信号输入端接入标准的1V直流电压，用电流表测量电压变送输出的电流值，通过按KEY1、KEY3使电流值在20mA。

4)电流零位设置，如图6所示；

第三个界面ZL，将电流信号输入端短接，调整过程同电压零位调整。

5)电流满量程设置(FL)，如图7所示；

第四个界面，根据设置的量程，在电流信号端加上下表中对应的取样电压，然后调整电流变送输出为20mA，具体的参数，见下表1所示：

表1

量程	取样电压(V)
		0.2A	0.1
0.3A	0.15
		0.4A	0.2
0.5A	0.25
		0.6A	0.3
0.8A	0.4
		1.0A	0.5
1.2A	0.6
		1.4A	0.7
1.6A	0.8
		1.8A	0.9
2.0A	1

6)电流测量上限设置(IM)，如图8所示；

第五个界面,电流测量上限设置。通过按KEY1、KEY3使电流满量程值与自己需要的测量上限相符。

再次按下KEY2，保存数据，回到运行界面。

具体地，信号的输入端电路如图9，VR4是压敏电阻。RL5是磁珠，D15是浪涌保护二极管，R32是根据信号情况可选择焊接的电阻，阻值根据实际信号情况选择。

输入信号经过4选一电子开关连接到ADC芯片。由于电压比较低，选用带增益设定的ADC芯片MCP3421，该芯片与单片机通过I2C接口连接。

具体地，电路中使用MCP4822输出0～5V模拟电压，作为电流环路的输入信号。然后送入XTR111构成的电流环路，将输入的0～5V模拟电压转换为4～20mA电流。电路中有两路输出，分别是电压信号和电流信号的变送输出。

为了加强抗干扰能力，数字接口采用光耦进行隔离。485接口电路的电源使用了电源隔离模块，使得与单片机及ADC部分实现电气隔离，进一步加强了抗干扰能力。

可选地，所述装置还包括通信模块，所述通信模块用于采用modbus协议(Modbusprotocol)与外部设备通信。

本申请实施例中使用485接口实现与其他设备通讯。与其他设备比如PLC，触摸屏等有485接口，支持modbus协议的设备可以实现通讯，能现场调整零位输出和满量程输出。本装置作为从设备，通讯参数为：波特率9600，无校验，1位停止位。设备号可设定，默认为32。组态时，可选择莫迪康，或标准modbus设备，CRC校验。支持命令号为：03，16。数据地址1000为电压测量值，1002为电流测量值。

在上述实施例的基础上，本发明实施例提供的高压参数的检测装置不仅在硬件有改进，软件的执行承载在硬件上，具体地：图16为本发明实施例提供的软件结构框图，如图16所示：

1)初始化：

对单片机的时钟，IO端口，各片上模块以及中断进行初始化设置；

对OLED，ADC芯片进行初始化设置；

显示欢迎界面；

读取EEPROM中的预设定参数，进行底层参数的初始化。

2)定时器程序：

MODBUS通信处理

ADC采样的启动；

按键操作的识别。

3)中断程序：

定时器中断服务

串口通讯接收中断处理模块

测速模块中断；

4)显示程序：

字符在字库中的查找定位；

点阵显示

IIC接口驱动

5)EEPROM读写程序：

读取保存的设定值

写入最新设定值

5)变送控制程序：

根据ADC值，换算为相应的数字量，写入MCP8422，生成0～5V的模拟电压，该电压送电流环路产生电路，生成相应的电流信号输出。

图17为本发明实施例提供的程序流程示意图，如图17所示。

1、显示程序，显示采用OLED12864，IIC接口。

2、输入信号切换，通过控制74HC4052，选择要检测的信号。先选择信号，然后启动ADC转换。MCP3421的VIN-接地了，采用的是单端输入。考虑到测量精度要求不高，兼顾到速度，分辨率采用器件默认设置：转换位分辨率：12位在该分辨率下，转换速度是(240sps)。器件具有8位宽配置寄存器，用于选择输入通道、转换模式、转换速率和PGA增益，见下表2所示：

表2

如图2，表中各位取值是默认值。

bit4 转换模式位

1＝连续转换模式(默认)。器件进行连续数据转换。

0＝单次转换模式。器件进行单次转换并进入低功耗待机模式，直至

收到新的读或写命令。

bit1-0 G1-G0：PGA增益选择位

00＝x1(默认)

01＝x2

10＝x4

11＝x8

3、变送输出，将ADC结果换算后，数字信号送MCP4822转换为模拟电压，实现对输出电流信号的控制。芯片接口为SPI。

本变送仪通过现场测试，线性度，测量准确度，明显优于模拟仪表，由于量程可以在很大范围内任意设定，增强了通用性。有很大的推广应用价值。可以为多种高压产生设备配套为显示、变送仪表。

本发明实施例提供的高压参数的检测装置，通过采样直接在负载的高压测进行，信号处理模块采用数字电路，对获取的电压值进行处理，根据量程调整增益的ADC，可以实现弱小直流电压信号的模数转换，这样，不仅采集的数据直观可靠，不需要单独的测量绕组，而且克服了采用模拟电路在量程高段出现的明显非线性，可以完全替代在静电除尘等行业中普遍使用的模拟电压表，通用性强。

需要说明的是，本实施例中各可实施的方式可以单独实施，也可以在不冲突的情况下以任意组合方式结合实施本申请不做限定。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种高压参数的检测装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种高压参数的检测装置，其特征在于，至少包括：输入模块、信号处理模块和显示模块，其中，所述信号处理模块分别与所述输入模块和所述显示模块相连，其中：

所述输入模块用于获取负载高压侧的第一电压值；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括按键调节模块，所述按键调节模块和所述显示模块相连，其中，所述按键调节模块用于根据不同的按键状态调节所述显示模块上的展示内容。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号处理模块至少包括模数转换单元和信号输出单元，其中，所述模数转换单元用于对所述第一电压值经过带增益模数转换芯片处理，将处理后的结果输入到单片机中；

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述采用电流环电路对所述第二电压值进行处理，获得所述第一电流值，包括：

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括接口模块，所述接口模块中包括光电隔离单元，所述光电隔离模块用于与所述信号处理模块的电源单元进行隔离。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述接口模块为RS485模块，用于与外部设备进行通信。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括通信模块，所述通信模块用于采用modbus协议与外部设备通信。

8.根据权利要求1或2任一所述的装置，其特征在于，所述显示模块为采用OLD点阵屏作为显示器件，用于显示所述展示内容，其中，所述展示内容至少包括测量值，所述测量值至少包括所述第一电流值和所述第二电压值。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号处理模块还包括显示驱动单元，用于对所述显示模块进行驱动显示。