CN202929085U - 无源三相电参数综合测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无源三相电参数综合测试仪，包括：三相电压输入，三相电流输入，电源转换电路、隔离电源电路、三相电流信号变换电路、三相电压信号变换电路、单片机、RS485接口电路，其特征在于：增设了电源转换电路和隔离电源电路，利用被测量的三相电压输入，通过电源转换电路、电源隔离电路为自身供电，不需要另外单独为本测试仪提供AC220V、DC24V的工作电源。

Description

无源三相电参数综合测试仪

1.技术领域

本实用新型是无源三相电参数综合测试仪，利用被测量的三相电压输入，通过电源转换电路、电源隔离电路为自身供电，不需要另外单独为本测试仪提供AC220V、DC24V的工作电源。三相电参数综合测试仪应用于各种工业现场，对电力参数的实时数据监测，上位传输支持MODBUS-RTU总线协议，属于工业控制与测量系统及各种集散式、分布式电力监控系统领域。 

2.背景技术

三相电参数综合测试仪能够准确测量三相三线制、三相四线制交流电路中三相电压、三相电流的真有效值、有功功率、无功功率、功率因数、频率、正反向有功电度、正反向无功电度电参数，并带2路开关量输入及1路可设置的继电器报警输出，上位传输支持MODBUS-RTU总线协议。其输入为三相电压（0-500V）、三相电流（0-10A）；输出为RS-485接口的数字信号，支持的通讯规约为MODBUS-RTU标准规约。目前所使用的三相电参数综合测试仪都需要另外提供AC220V、DC24V的工作电源，需要单独铺设电源线路、增加开关电源，耗费人工、材料和能源。 

三相电参数综合测试仪本身测量的就是三相三线制、三相四线制交流电路中的各种电力参数，本实用新型是利用被测量的三相电压输入，通过电源转换电路和电源隔离电路，实现无源三相电参数综合测试仪。 

3．实用新型内容

本实用新型的目的在于提供无源三相电参数综合测试仪。 

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：硬件包括三相电压输入，三相电流输入，电源转换电路、隔离电源电路、三相电流信号变换电路、三相电压信号变换电路、单片机、RS485接口电路，其中的单片机和RS485接口电路需要DC5V供电。其特征在于： 

三相电参数综合测试仪增设了电源转换电路和隔离电源电路。电源转换电路包含了二极管、稳压管、电阻、场效应管组成的电源回路及开关电源，利用被测量的三相电压输入，转换成DC5V为三相电参数综合测试仪的单片机和RS485接口电路供电；隔离电源电路包含了DC\DC隔离模块，是将单片机和485接口的供电通过DC\DC隔离模块隔 离开，使单片机与RS485接口电路不共地，增强三相电参数综合测试仪工作的稳定性与安全性。 

本实用新型的有益效果：利用被测量的三相电压输入即可为三相电参数综合测试仪提供工作电源，简化了安装程序，降低了安装和使用成本。 

4.附图说明

图1为本实用新型的三相电参数综合测试仪的原理框图； 

图2为本实用新型的三相电参数综合测试仪的电源转换电路； 

图3为本实用新型的三相电参数综合测试仪的隔离电源电路； 

图4为本实用新型的三相电参数综合测试仪的CPU电路； 

图5为本实用新型的三相电参数综合测试仪的三相电流信号变换电路； 

图6为本实用新型的三相电参数综合测试仪的三相电压信号变换电路； 

图7为本实用新型的三相电参数综合测试仪的RS485接口电路； 

图8为本实用新型的三相电参数综合测试仪的主程序流程图； 

图9为本实用新型的三相电参数综合测试仪的串口接收中断流程图。 

5.具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做一个较详细的说明。 

参照图1，这是本实用新型的三相电参数综合测试仪的原理框图。 

如图所示，三相电参数综合测试仪包括：三相电流输入、三相电压输入、电源转换电路、隔离电源电路、三相电流信号变换电路、三相电压信号变换电路、单片机、RS485接口电路。 

三相电压输入5通过电源转换电路7，将三相电压转换成DC5V，给单片机3供电，再通过隔离电源8将隔离后的DC5V电源给RS485接口电路4供电，使单片机3与RS485接口电路4不共地，增强三相电参数综合测试仪工作的稳定性与安全性。同时，三相电流输入1通过三相电流信号变换电路2,将测量信号送入单片机3进行数据处理；三相电压输入5通过三相电压信号变换电路6，将测量信号送入单片机3进行数据处理，单片机3将数据处理好后，通过RS485接口电路4将数据输出到上位机。 

参照图2，这是本实用新型的电源转换电路。 

如图所示，三相电压输入5的C、B、A、N任意两项之间有电压， 即可组成电源转换回路，此电压输出到开关电源1,2脚上，开关电源3,4脚输出DC5V电源给单片机3供电，并输出给隔离电源8。D150为稳压二极管，如果输入电压过高，D150会将其稳定到能够工作的水平。 

参照图3，这是本实用新型的隔离电源电路。 

如图所示，电源转换电路7输出的DC5V电源输入DC\DC隔离模块的1、2脚，DC\DC隔离模块的3、4脚输出DC5V电源送给RS485接口电路4，DC\DC隔离模块的GND1和GND2不是同一个地，使单片机3与RS485接口电路4不共地，两电路隔离主要用于保护上位机，增强三相电参数综合测试仪工作的稳定性与安全性。 

参照图4，这是本实用新型的CPU电路。 

这里所述的CPU电路，指的是单片机3，本单片机时钟使用的是外部提供11.0592MHz晶振，CPU在收到三相电流信号变换电路2的信号和三相电压信号变换电路6后，使用自身的AD转换接口测量出电压和电流值，并计算出有功功率，功率因数，频率等相关电力参数，然后将数据分为3种通讯协议通过RS485接口电路4输出，分别是ASCII码协议，16进制协议和国际通用的Modbus协议。 

参照图5，这是本实用新型的三相电流信号变换电路。 

三相电流输入1通过电流互感器LB，与D1、R1组成的电路，使得PA3端输出一个电压信号，接入单片机3的AD转换接口，用来测量电流值。 

参照图6，这是本实用新型的三相电压信号变换电路。 

如图所示，三相电压输入5通过电阻R1、R2、R3将PA0的最高输出电压控制到单片机3的AD转换量程2.56V范围内，通过D1的二极管特性，将三相电压输入5的负电压去除掉，以保护单片机3的接口，使得PA0端输出一个电压信号，接入单片机3的AD转换接口，用来测量电压值。 

参照图7，这是本实用新型的RS485接口电路。 

单片机3控制PC5为低电平时，单片机3处于接收状态，从RXD引脚读取收到的数据，单片机3控制PC5为高电平时，单片机3处于发送状态，从TXD引脚发送数据。 

参照图8，这是本实用新型的主程序流程图。 

如图所示，其流程如下：开始9、初始化10、逐个读取三相电压和电流11、将数据存入相应寄存器12、计算相关电力数据13、返回循环读取数据，直到外部有读取数据的指令送达。 

参照图9，这是本实用新型的RS485接口接收中断流程图。 

如图所示，其流程如下：有RS485接口接收中断产生14、读取接收到的数据15、判断是否有读取数据的命令16，如果是，发送数据17，退出中断18；如果否，判断是否有读配置的命令19，如果是，读取模块配置20，退出中断18；如果否，判断是否有写配置的命令21，如果是，把数据写入EEPROM22，退出中断18；如果否，退出中断18。 

Claims (3)

1.无源三相电参数综合测试仪包括：三相电流输入（1）、三相电压输入（5）、三相电流信号变换电路（2）、三相电压信号变换电路（6）、单片机（3）、RS485接口电路（4），其特征在于： 

所述的三相电参数综合测试仪增设了电源转换电路（7）及隔离电源电路（8）。 

2.根据权利要求1所述的无源三相电参数综合测试仪，其特征在于： 

所述的测试仪的电源转换电路，包含了二极管、稳压管、电阻、场效应管组成的电源回路及开关电源。 

3.根据权利要求1所述的无源三相电参数综合测试仪，其特征在于： 

所述的测试仪的隔离电源电路，包含了DC\DC隔离模块。 

Images