CN201555895U - 一种单相数字式电流/电压测量仪表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种单相数字式电流/电压测量仪表，包括与各电路相连接的电源，其特征在于，输入电路，用于向微处理器采集输入电流/电压的数值；按键信号采集电路，用于通过拨码开关设置通信波特率和通信地址；通讯接口电路，采用基于Modbus协议的RS-485通信方式，从上位机接收指令数据，将采集输入电流/电压的数据通过微处理器上传给上位机，并和上位机保持实时通信。由于采用上述结构和方法，对电气线路中的电流、电压进行实时测量与显示，并通过RS485接口对被测电量数据进行远传。用户可根据需要对仪表的功能模块随意进行组合。解决了以往只能查看仪表才能知晓信息的弊端，提高了测量数值的精度，产品性能稳定可靠，更容易生产。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力测量仪表，具体地说涉及一种单相数字式电流/电压测量仪表。
背景技术
随着对电器设备控制自动化和智能化程度要求越来越高，工业过程的运行管理也进入网络时代，越来越多的信息量需要通过上位机来执行、管理，以往的单相电流/电压测量仪表产品的功能采用硬件设计来完成，采用内部可调电位器来校准仪表，通过查看仪表才能知晓信息，存在不能与上位机通讯，测量参数误差大，性能不稳定等问题。怎样能够及时有效、方便地查看测量参数，降低测量误差，提高产品工作性能，成为现有技术首要解决的问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种单相数字式电流/电压测量仪表，以达到对电气线路中的电流、电压进行实时测量与显示，并通过RS485接口对被测电量数据进行远传的目的。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是一种单相数字式电流/电压测量仪表，包括与各电路相连接的电源，其特征在于；
输入电路，用于向微处理器采集输入电流/电压的数值；
按键信号采集电路，用于通过拨码开关设置通信波特率和通信地址；
通讯接口电路，采用基于Modbus协议的RS-485通信方式，从上位机接收指令数据，将采集输入电流/电压的数据通过微处理器上传给上位机，并和上位机保持实时通信；
显示电路，用于将微处理器输出的串行数据转换为平行信号输出，驱动数码管显示；
所述的微处理器，用于初始化模块、响应定时器中断、存储拨码开关设置的数据。
一种单相数字式电流/电压测量仪表，所述输入电路由依次串接的电压互感器T1、分压电阻器、电流互感器T2、分流电阻器，测量芯片U2所组成，所述的测量芯片U2对从电阻器上采样的电压信号或电流信号进行滤波、并通过U2内的Δ-∑调制器对采样模拟量进行处理。
一种单相数字式电流/电压测量仪表，所述的测量芯片U2的型号为CS5463。
一种单相数字式电流/电压测量仪表，其特征在于，所述的微处理器为单片机CPU处理芯片型号为AT89C52，通讯接口电路处理芯片型号为RSM485CT。
一种单相数字式电流/电压测量仪表，由于采用上述结构，改变了以往的硬件设计，采用了集成电路、高性能微处理器，应用数字信号处理技术及以模块化方式进行设计，适用各种电气线路，可任意选择电流或电压测量参数。该仪表内部取消了可调电位器，采用了软件调试方式来校准，大幅降低了仪表的生产成本，使本产品具有极高的性价比，选择了稳定可靠、可反复擦写的单片机芯片AT89C52、高精度的测量芯片CS5463、模块化设计的隔离收发器RSM485CT、EEPROM芯片AT24C01等电子器件，对电气线路中的电流、电压进行实时测量与显示，并通过RS485接口对被测电量数据进行远传。用户可根据需要对仪表的功能模块随意进行组合。解决了以往只能查看仪表才能知晓信息的弊端，提高了测量数值的精度，简化了电路设计，产品性能稳定可靠，更容易生产。使之适用性强、适用范围更广。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明；
图1为本实用新型一种单相数字式电流/电压测量仪表电路结构方框图；
图2为图1所示的输入电路原理示意图；
图3为图1所示的按键信号采集电路原理示意图；
图4为图1所示的通讯接口电路原理示意图；
图5为图1所示的微处理器电路原理示意图；
在图1~图5中，1、微处理器；2、通讯接口电路；3、按键信号采集电路；4、输入电路；5、显示电路；6、上位机。
具体实施方式
如图1～图5所示，一种单相数字式电流/电压测量仪表由输入电路4、交直流变换、电能测量电路，微处理器1、RS485通讯接口电路2，显示电路5等组成，微处理器1的核心部分采用AT89C52单片机芯片、RSM485CT隔离收发器模块、测量芯片CS5463等元件，首先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CS5463对从电阻器上采样的电压信号或电流信号进行滤波，Δ-∑调制器对模拟量采样处理，通过串行接口对外输出，连接EEPROM芯片AT24C01，用单片机的P1口读取由八位硬件拨码开关S1设置通讯参数。显示电路5中的74HC595将单片机AT89C52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，串行通迅RS-485接口将上位机6发送过来的数据通过隔离收发器模块RSM485CT传送给单片机AT89C52，单片机AT89C52再通过它反馈信号给上位机6，实现信息之间的转换。
参见图2、图5，通过电流互感器T2或电压互感器T1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U2对从电阻器上采样的电压信号或电流信号进行滤波，Δ-∑调制器对模拟量采样处理，通过单片机SPI串行接口将数据传送给单片机。单片机AT89C52管脚X1、X2外接12M晶振及2个20PF的电容构成并联振荡电路，通过软件编程实现各个功能的电路。
参见图3、图5，拨码开关S1由8个开关和电阻组合而成，当开关闭合时，输出的是高电平信号，当开关断开，则输出低电平信号，用于设置通讯参数。单片机AT89C52的P2脚来读取开关的信号，其中P2.2-2.6为通讯地址的控制端，P2.0-2.1为通讯波特率的控制端。单片机AT89C52管脚X1、X2外接12M晶振及2个20PF的电容构成并联振荡电路，通过软件编程实现各个功能的电路。
参见图4、图5，串行通讯RS-485接口将上位机发送过来的数据通过隔离收发器模块RSM485CT传送给单片机AT89C52，单片机AT89C52再通过它反馈信号给上位机，实现信息之间的转换。隔离收发器模块RSM485CT与单片机AT89C52的P3.0和P3.1连接，执行上位计算机的指令，接收端RXD接收数据，发送端TXD发送数据，实现被测电量数据的远传。
系统采用基于Modbus协议的RS-485通信方式。采用“主-从”技术，即有一个设备(主设备)能初始化传输(查询)。其他设备(从设备)根据主设备提供的数据做出反应。此电流/电压测量仪表作为从机(从设备)进行通讯，数据传输采用RTU模式。在进行通讯时，主机首先发送一个根据Modbus协议帧格式组织的请求，从机则不断检测总线上的信息。从机收到来主机传送的请求后对其进行处理。主机发送完请求后就处于等待状态，不断检测总线中的消息，收到消息后，对其处理完成主从通讯。
上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型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，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种单相数字式电流/电压测量仪表，包括与各电路相连接的电源，其特征在于；
输入电路(4)，用于向微处理器(1)采集输入电流/电压的数值；
按键信号采集电路(3)；用于通过拨码开关设置通信波特率和通信地址；
通讯接口电路(2)；采用基于Modbus协议的RS-485通信方式，从上位机(6)接收指令数据，将采集输入电流/电压的数据通过微处理器上传给上位机(6)，并和上位机(6)保持实时通信；
显示电路(5)，用于将微处理器(1)输出的串行数据转换为平行信号输出，驱动数码管显示；
所述的微处理器(1)，用于初始化模块、响应定时器中断、存储拨码开关设置的数据。
2.根据权利要求1所述的一种单相数字式电流/电压测量仪表，其特征在于，所述输入电路(4)由依次串接的电压互感器T1、分压电阻器、电流互感器T2、分流电阻器，测量芯片U2所组成，所述的测量芯片U2对从电阻器上采样的电压信号或电流信号进行滤波、并通过测量芯片U2内的Δ-∑调制器对采样模拟量进行处理。
3.根据权利要求2所述的一种单相数字式电流/电压测量仪表，其特征在于，所述的测量芯片U2的型号为CS5463。
4.根据权利要求1所述的所述的一种单相数字式电流/电压测量仪表，其特征在于，所述的微处理器(1)为单片机CPU处理芯片型号为AT89C52，通讯接口电路处理芯片型号为RSM485CT。
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Assignee: Anhui Xinlong Automation Co., Ltd. Assignor: Xinlong Electric-Appliance Co., Ltd., Anhui Contract record no.: 2011340000134 Denomination of utility model: One-phase digital current/voltage measuring instrument and measuring method thereof Granted publication date: 20100818 License type: Exclusive License Record date: 20110720 |
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