CN201765279U - 一种基于tft-lcd显示电力质量分析仪表 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于TFT-LCD显示电力质量分析仪表，该仪表包括信号处理模块、人机界面交互模块，所述的信号处理模块包括电压采集电路、电流采集电路、AD转换芯片、AD基准芯片、DSP信号处理芯片、第一FLASH程序存储器、第一看门狗复位芯片、第一FRAM芯片、实时时钟芯片、脉冲输入模块，所述的人机界面交互模块包括ARM芯片、JTAG调试电路、第二看门狗复位芯片、按键输入模块、开关量输入模块、继电器输出模块、模拟量输出模块、TFT-LCD显示模块、SD卡存储模块、第二FRAM芯片、第一485通讯模块、第二485通讯模块、CAN通讯模块、以太网通讯模块、Profibus通讯模块、第二FLASH程序存储器、SDRAM、GPRS通讯模块。与现有技术相比，本实用新型具有操作简便、选择余地大等优点。

Description

一种基于TFT-LCD显示电力质量分析仪表 

技术领域

本实用新型涉及一种电力质量分析仪表，尤其是涉及一种基于TFT-LCD显示电力质量分析仪表。 

背景技术

目前，国内电力质量分析仪表类产品大部分都是采用LED数码管、字段LCD、单色点阵LCD显示等，这几种显示方式不能将电网的各种复杂信息直观的显示出来，比如LED数码管和字段LCD不能显示电网波形，单色点阵LCD只有一种颜色。 

通讯方面，目前大多电能质量分析仪表只有一路485(Modbus协议)通讯，通讯手段单一，在接入工业以太网时需加Modbus-工业以太网转换器，接入CAN网络时需加Modbus-CAN转换器，与西门子Profibus网络相连时又需加Modbus-Profibus转换器等，用户不但增加了成本，并且带来使用接线等诸多的不便。 

数据存储方面，目前大多电能质量分析仪表采用EEPROM或者FRAM，EEPROM写入速度慢，次数少，FRAM虽然克服了这些缺点，但价格昂贵，且他们的存储容量均不是很大。 

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种操作简便、选择余地大的基于TFT-LCD显示电力质量分析仪表。 

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现： 

一种基于TFT-LCD显示电力质量分析仪表，其特征在于，该仪表包括信号处理模块、人机界面交互模块，所述的信号处理模块包括电压采集电路、电流采集电路、AD转换芯片、AD基准芯片、DSP信号处理芯片、第一FLASH程序存储器、 第一看门狗复位芯片、第一FRAM芯片、实时时钟芯片、脉冲输入模块，所述的人机界面交互模块包括ARM芯片、JTAG调试电路、第二看门狗复位芯片、按键输入模块、开关量输入模块、继电器输出模块、模拟量输出模块、TFT-LCD显示模块、SD卡存储模块、第二FRAM芯片、第一485通讯模块、第二485通讯模块、CAN通讯模块、以太网通讯模块、Profibus通讯模块、第二FLASH程序存储器、SDRAM、GPRS通讯模块，所述的AD转换芯片分别与电压采集电路、电流采集电路、AD基准芯片连接，所述的DSP信号处理芯片分别与第一FLASH程序存储器、第一看门狗复位芯片、第一FRAM芯片、实时时钟芯片、脉冲输入模块连接，所述的ARM芯片分别与DSP信号处理芯片、JTAG调试电路、第二看门狗复位芯片、按键输入模块、开关量输入模块、继电器输出模块、模拟量输出模块、TFT-LCD显示模块、SD卡存储模块、第二FRAM芯片、第一485通讯模块、第二485通讯模块、CAN通讯模块、以太网通讯模块、Profibus通讯模块、第二FLASH程序存储器、SDRAM连接。 

所述的电压采集电路包括电压互感器、电阻分压取样网络、TVS保护电路、RC滤波电路、电压偏置电路，所述的电阻分压取样网络输入端通过电压互感器与外部电压信号连接，所述的电阻分压取样网络输出端分别与TVS保护电路、RC滤波电路、电压偏置电路连接，所述的RC滤波电路的输出端与AD转换芯片连接。 

所述的电流采集电路包括电流互感器、取样电阻、TVS保护电路、RC滤波电路、电压偏置电路，所述的采样电阻通过电流互感器与外部电流信号连接。 

所述的DSP信号处理芯片为ADI公司的ADSP-2191。 

所述的ARM芯片设有UART0、UART1、UART2、UART3、CAN接口、SD卡接口、SPI接口、LCD接口、I/O口等接口，所述的ARM芯片通过UART1与DSP信号处理芯片连接，所述的ARM芯片通过UART0与第一485通讯模块连接，所述的ARM芯片通过UART2与第二485通讯模块连接，所述的ARM芯片通过UART3与Profibus通讯模块连接，所述的ARM芯片通过CAN接口与CAN通讯模块连接，所述的ARM芯片通过SD卡接口与SD卡存储模块连接，所述的ARM芯片通过SPI接口与第二FRAM芯片连接，所述的ARM芯片通过LCD接口与TFT-LCD显示模块连接，所述的ARM芯片分别通过I/O口与按键输入模块、开关量输入模块、继电器输出模块、模拟量输出模块连接。 

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点： 

1、可以将A、B、C三相信息分别用黄、绿、红三种颜色显示，用户操作起来更加直观、简便。 

2、标配一路485(Modbus协议)兼容市面上大多数仪表，同时可以任意选配485(645或Modbus规约)/以太网/CAN/Profibus/GPRS中的一个或多个模块，用户可以有较大的选择余地。 

3、创新性地将SD卡技术引入到仪表当中，实现多达3000条的SOE事件记录和故障录波功能。 

附图说明

图1为本实用新型一种基于TFT-LCD显示电力质量分析仪表的信号处理模块的结构示意图； 

图2为本实用新型一种基于TFT-LCD显示电力质量分析仪表的人机界面交互模块的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。 

如图1、图2所示，一种基于TFT-LCD显示电力质量分析仪表，该仪表包括信号处理模块、人机界面交互模块，所述的信号处理模块包括电压采集电路1、电流采集电路2、AD转换芯片3、AD基准芯片4、DSP信号处理芯片5、第一FLASH程序存储器6、第一看门狗复位芯片7、第一FRAM芯片8、实时时钟芯片9、脉冲输入模块11，所述的人机界面交互模块包括ARM芯片10、JTAG调试电路26、第二看门狗复位芯片27、按键输入模块19、开关量输入模块20、继电器输出模块21、模拟量输出模块22、TFT-LCD显示模块23、SD卡存储模块17、第二FRAM芯片18、第一485通讯模块12、第二485通讯模块13、CAN通讯模块15、以太网通讯模块16、Profibus通讯模块14、第二FLASH程序存储器24、SDRAM 25、GPRS通讯模块28，所述的AD转换芯片3分别与电压采集电路1、电流采集电路2、AD基准芯片4连接，所述的DSP信号处理芯片5分别与第一FLASH程序存储器6、第一看门狗复位芯片7、第一FRAM芯片8、实时时钟芯片9、脉冲输入模块11连接，所述的ARM芯片10分别与DSP信号处理芯片5、JTAG调试电路26、第二看门狗复位芯片27、按键输入模块19、开关量输入模块20、继电器输出 模块21、模拟量输出模块22、TFT-LCD显示模块23、SD卡存储模块17、第二FRAM芯片18、第一485通讯模块12、第二485通讯模块13、CAN通讯模块15、以太网通讯模块16、Profibus通讯模块14、第二FLASH程序存储器24、SDRAM25连接。 

所述AD转换芯片3采用ADI公司的AD73360，该芯片具有6个同时采样的16位AD，可以同时采集电压采集电路1、电流采集电路2过来的信号并转换位16位的数字信号输出供DSP信号处理芯片5处理。 

所述的AD基准芯片4采用MAXIM的MAX6192，MAX6192输出2.5V经过两个精密电阻分压后为AD转换芯片3提供一个精密的基准电压，同时为电压采集电路1、电流采集电路2提供一个精密的偏置电压。 

所述的DSP信号处理芯片5采用ADI公司的ADSP-2191，该芯片通过SPORT接口对AD转换芯片输出的16位数字量进行各种计算处理，算出电压、电流、功率、功率因数、频率、分时电能计量、电能质量等数据送给ARM芯片10。 

所述的DSP信号处理芯片5通过脉冲输出电路输出电能脉冲，供本发明仪表校准或远传给PLC、DCS等。 

所述的第一FLASH程序存储器6采用SST39VF512，作为信号处理芯片ADSP-2191的程序存储器。 

所述的第一看门狗复位芯片7采用SP706，用来在上电时对DSP芯片复位，并在程序跑飞或死机时复位DSP芯片。 

所述的第一FRAM芯片8为FM25CL64，用来保存仪表各种设置信息，该芯片写入速度快且几乎没有写入次数限制，因此很适合在仪表中实时的保存电能信息。 

所述实时时钟芯片9采用RTC-4543A，为本发明的仪表提供一个精密的时间基准，SOE事件记录的时间、分时电能计量、需量统计等都是基于此时间基准的。 

所述人机界面交互电路的主控芯片为NXP的ARM芯片LPCB2478，这是业界唯一的提供集成的LCD支持的基于闪存的ARM7MCU，它还带4路UART、SPI、IIC、CAN、以太网、SD卡等外围接口，很适合实现本发明仪表的诸多功能。 

所述ARM芯片10通过外部总线控制器扩展了第二FLASH程序存储器24、SDRAM 25，所述第二FLASH程序存储器24采用SST39VF1601，所述SDRAM 25采用HY57V561620FTP。 

所述ARM芯片10通过所述的第二看门狗复位芯片27对其进行复位和程序跑 飞监控。 

所述ARM芯片10带JTAG调试接口，用户可以通过JTAG调试电路26进行仿真和烧写程序，方便开发和生产。 

所述ARM芯片10通过串行口UART1读取数字信号处理芯片DSP信号处理芯片5送来的数据进行处理，将这些数据显示，或通讯处理。 

所述ARM芯片10通过串行口UART0与第一485通讯模块12相连，通过串行口UART2与第二485通讯模块13相连，通过UART3与Profibus通讯模块14相连，通过CAN接口与CAN通讯模块15相连，通过以太网接口与以太网模块16相连；用户可以任意选配这些模块中的一种或几种，与各种系统进行组网。 

所述ARM芯片10通过SD卡接口，连接SD卡存储模块17，用来保存多达3000多条的SOE事件记录和各种故障录波信息。 

所述ARM芯片10通过SPI接口扩展第二FRAM芯片18，用来保存仪表的各种设置信息。 

所述ARM芯片10通过内部集成的LCD接口，驱动富士康的640*480TFT-LCD屏，通过该彩屏，可以将仪表的各种信息直观地显示出来。 

所述ARM芯片10通过I/O口连接按键输入模块19、开关量输入模块20、继电器输出模块21、模拟量输出模块22，用户可通过按键对仪表进行操作，通过开关量输入实现遥信，继电器输出实现遥控或者报警功能，变送输出与PLC或DCS等相连。 

Claims (5)

1.一种基于TFT-LCD显示电力质量分析仪表，其特征在于，该仪表包括信号处理模块、人机界面交互模块，所述的信号处理模块包括电压采集电路、电流采集电路、AD转换芯片、AD基准芯片、DSP信号处理芯片、第一FLASH程序存储器、第一看门狗复位芯片、第一FRAM芯片、实时时钟芯片、脉冲输入模块，所述的人机界面交互模块包括ARM芯片、JTAG调试电路、第二看门狗复位芯片、按键输入模块、开关量输入模块、继电器输出模块、模拟量输出模块、TFT-LCD显示模块、SD卡存储模块、第二FRAM芯片、第一485通讯模块、第二485通讯模块、CAN通讯模块、以太网通讯模块、Profibus通讯模块、第二FLASH程序存储器、SDRAM、GPRS通讯模块，所述的AD转换芯片分别与电压采集电路、电流采集电路、AD基准芯片连接，所述的DSP信号处理芯片分别与第一FLASH程序存储器、第一看门狗复位芯片、第一FRAM芯片、实时时钟芯片、脉冲输入模块连接，所述的ARM芯片分别与DSP信号处理芯片、JTAG调试电路、第二看门狗复位芯片、按键输入模块、开关量输入模块、继电器输出模块、模拟量输出模块、TFT-LCD显示模块、SD卡存储模块、第二FRAM芯片、第一485通讯模块、第二485通讯模块、CAN通讯模块、以太网通讯模块、Profibus通讯模块、第二FLASH程序存储器、SDRAM连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于TFT-LCD显示电力质量分析仪表，其特征在于，所述的电压采集电路包括电压互感器、电阻分压取样网络、TVS保护电路、RC滤波电路、电压偏置电路，所述的电阻分压取样网络输入端通过电压互感器与外部电压信号连接，所述的电阻分压取样网络输出端分别与TVS保护电路、RC滤波电路、电压偏置电路连接，所述的RC滤波电路的输出端与AD转换芯片连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于TFT-LCD显示电力质量分析仪表，其特征在于，所述的电流采集电路包括电流互感器、取样电阻、TVS保护电路、RC滤波电路、电压偏置电路，所述的采样电阻通过电流互感器与外部电流信号连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于TFT-LCD显示电力质量分析仪表，其特征在于，所述的DSP信号处理芯片为ADI公司的ADSP-2191。

5.根据权利要求1所述的一种基于TFT-LCD显示电力质量分析仪表，其特征 在于，所述的ARM芯片设有UART0、UART1、UART2、UART3、CAN接口、SD卡接口、SPI接口、LCD接口、I/O口，所述的ARM芯片通过UART1与DSP信号处理芯片连接，所述的ARM芯片通过UART0与第一485通讯模块连接，所述的ARM芯片通过UART2与第二485通讯模块连接，所述的ARM芯片通过UART3与Profibus通讯模块连接，所述的ARM芯片通过CAN接口与CAN通讯模块连接，所述的ARM芯片通过SD卡接口与SD卡存储模块连接，所述的ARM芯片通过SPI接口与第二FRAM芯片连接，所述的ARM芯片通过LCD接口与TFT-LCD显示模块连接，所述的ARM芯片分别通过I/O口与按键输入模块、开关量输入模块、继电器输出模块、模拟量输出模块连接。 

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