CN204256080U - 嵌入式便携动态电参数测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了嵌入式便携动态电参数测试仪，包括绝缘箱体、集成电路板、三相电流、电压测量通道；其特征在于：所述的绝缘箱体的左侧壁依次设有与集成电路板上的嵌入式处理器隔离连接的第一、二路隔离RS232串口、第一、二路隔离USB接口和隔离RJ45接口；后侧壁设有与集成电路板上的嵌入式处理器隔离连接的Micro SD卡接口；上壁设有LCD真彩大显示屏和电阻式触摸屏；底壁内侧设有7000mAh电池；所述集成电路板上的核心元件为CortexA8335X芯片，配6路高速A/D转换器。该电参数测试仪，体积小、薄片化、便于携带；不仅显示数据，而且看到波形曲线及数据功能；操作方便，可实现多任务和网络化功能。

Description

嵌入式便携动态电参数测试仪

技术领域

本实用新型涉及一种电参数测试仪的改进，属工业仪器领域，      具体地说是一种基于嵌入式系统，用于电力现场各项数据测试、适用于大型用电设备、变电站、配电系统、智能型箱变以及其他用电场合的嵌入式便携动态电参数测试仪。

背景技术

电参数测试仪，包括数字电力参数测量仪、单相电力参数测量仪、三相电力参数测量仪等。主要用于测定相关设备、仪器、仪表的电力参数，包括电流、电压、电功率。其中数字电力参数测量仪采用表贴技术，体积较小、质量稳定、较多的接口功能和测量功能，适用于实验室工频产品检测。从结构上说，目前通用的电参数测试仪，包括箱体、操作按键、档位旋钮、测量线、电源线、显示屏幕，操作按键设在箱体的侧壁上，显示屏幕设在箱体的上板面上，电路板固定在箱体内，在电路板上设有电参数测试分析模块、单片机、信号调理模块、三相电流互感器、三相电压互感器、RTC时钟、储存器，电参数测试分析模块和单片机相互连接，单片机与无线模块、LED显示屏、储存器和RTC时钟相互连接，三相电流互感器和三相电压互感器取得的电参数信号通过信号调理模块输入电参数测试分析模块，经电参数测试分析模块处理的电参数信号再有单片机输入无线模块、LED显示屏、储存器和RTC时钟；采用220V电源供电。以上这些电参数测试仪的不足之处在于：1、由于按钮大部分采用橡胶电容按键、触点按键、塑料薄膜按键，按键安装在箱体侧壁上，所以手感差，受限于安装位置面积，按键内容只能简写或者缩写，提示信息不明确；同时，由于按键多，一些复杂功能还需要组合按键实现，需要仔细阅读说明书才能知道按键或组合按键的意义，操作复杂；2、由于箱体上的档位旋钮，需要根据实际测量对象的量程进行人工选择，或者需要配置合适的互感器进行电流、电压的变换才能测量，所以操作复杂、工作效率低；3、由于所使用的LED显示屏大部分为单色、点阵或断码式LED屏，尺寸小，所以显示内容少、操作提示信息不明确、无法有效绘制图形信息，只能显示数据，不能同时看到波形曲线以及数据；用户在使用过程中，需要根据有限的提示，配合按键使用，往往需要反复多次操作按键；4、由于大部分采用单片机技术，不具备大容量存储或无法管理大容量存储设备，所以现场测量数据无法有效存储，或存储后缺少简单有效手段进行数据导出，不利于后期数据分析；5、由于采用220V供电，使用时需要额外供电，而现场往往不具备合适的电压输出，比如测试600V或更高的电压时，无法直接使用仪器，而高电压也非常难以转换，所以限制了应用范围，特别不适用于高电压设备电参数现场测试；6、箱体的体积大，不便于携带，即便是数字电力参数测量仪，虽然体积较小，但对于现场使用，仍然显得体积较大。

嵌入式系统是一种完全嵌入受控器件内部，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪、适用于应用系统对功能、可靠性、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统，包括嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统、应用软件系统，具有多任务和网络化功能，通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。目前嵌入式技术发展十分迅速，应用越来越微型化、平板化，技术革新不断，目前作为工业级现场设备，依然处于现场没有或者有简单显示，数据处理依然依靠通讯到PC进行处理应用，无法有效直观的获得数据并能在数据基础上进行分析，而简单的万用表或其他测试设备又不具有详细的动态分析测量能力，所以给现场应用工程师带来了一定的困难，给现场问题分析解决带来了不便。嵌入式技术的应用为改进目前电参数测试仪所存在的不足提供了新的思路和可能。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种通过嵌入式系统的应用、具有LCD真彩大显示屏、体积小、薄片化、便于携带、全触摸操作、能够连续的不间断的根据实时波形实时对电参数进行动态测量分析、显示更加直观、采用电池供电、简单易用、可自动根据现场测试对象选择合适测量档位、提供方便的存储数据访问接口、并可接入网络进行数据传输、方便现场观察以及数据存储分析的嵌入式便携动态电参数测试仪。

为了达到以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：该嵌入式便携动态电参数测试仪，包括绝缘箱体、电源开关、集成电路板、A相电流测量通道、B相电流测量通道、C相电流测量通道、N线电流测量通道、A相电压测量通道、B相电压测量通道、C相电压测量通道、N线电压测量通道，集成电路板固定在绝缘箱体内，A相电流测量通道、B相电流测量通道、C相电流测量通道、N线电流测量通道、A相电压测量通道、B相电压测量通道、C相电压测量通道、N线电压测量通道依次设在在绝缘箱体的前壁上，并且与集成电路板上的电压信号变换器和电流信号变换器的接座连接；电源开关设在绝缘箱体的右侧壁后部，电源开关通过接口连接到集成电路板上，其特征在于：所述的绝缘箱体的左侧壁依次设有与集成电路板上的嵌入式处理器隔离连接的第一路隔离RS232串口、第二路隔离RS232串口、第一路隔离USB接口、第二路隔离USB接口和隔离RJ45接口；所述的绝缘箱体的后侧壁上设有与集成电路板上的嵌入式处理器隔离连接的Micro SD卡接口，通过Micro SD卡接口插入Micro SD卡；所述的绝缘箱体的上壁设有LCD真彩大显示屏和电阻式触摸屏，LCD真彩大显示屏和电阻式触摸屏均与集成电路板上的嵌入式处理器同时相互连接；所述的绝缘箱体的底壁内侧设有7000mAh电池，并通过插接线连接到集成线路板；所述的绝缘箱体的右侧壁前部设有外接充电器接口，通过外接充电器接口连接充电器；所述的集成电路板上的核心元件为CortexA8335X芯片，配6路高速A/D转换器，对电压、电流进行实时采样，通过与集成电路板连接的LCD真彩大显示屏进行显示。

本实用新型还通过如下措施实施：所述的LCD真彩大显示屏采用12寸TFT液晶显示屏，分辨率高达1024*768像素，每屏可以同时显示设备曲线以及对应的数据，以及操作按钮和提示，此为公知技术，可在市场公开买到。

所述的电阻式触摸屏为5线电阻触摸屏，可以提供触摸定位信息，如用户点击按钮等操作，此为公知技术，可在市场公开买到。

所述的集成电路板上包括电压信号变换器、电流信号变换器、6路高速A/D转换器、内部高速网口数据总线、嵌入式处理器，其中嵌入式处理器的集应用软件和Linux操作系统于一体的芯片为CortexA8335X芯片，通过CortexA8335X芯片实现任务调度、通信与同步、内存管理、时钟管理，可以支持丰富的图形界面显示及多种设计，所述的CortexA8335X芯片为现有配件，可直接从市场购买；电流信号变换器和电压信号变换器与6路高速A/D转换器连接，6路高速A/D转换器通过内部高速网口数据总线与嵌入式处理器连接，嵌入式处理器与LCD真彩大显示屏和电阻式触摸屏相互连接；电流信号变换器、电压信号变换器采样后接入6路高速A/D转换器，采样的电压和电流信息通过6路高速A/D转换器的转换，再通过内部高速网口数据总线输入嵌入式处理器，经嵌入式处理器处理的电参数信号再输入输入LCD真彩大显示屏、电阻式触摸屏，并同时与第一路隔离RS232串口、第二路隔离RS232串口、第一路隔离USB接口、第二路隔离USB接口和隔离RJ45接口连接。

所述的绝缘箱体的长度为310mm，宽度为257.5mm，厚度为54mm，使其小型化、薄片化，便于携带。

所述的6路高速A/D转换器为analog的CS5451芯片，实现高速数模转换功能，对测量对象进行实时采样。

本实用新型的有益效果在于：该嵌入式便携动态电参数测试仪，与目前的电参数测量仪器相比，由于采用了嵌入式系统，所以实现了体积小、薄片化、便于携带；由于采用了LCD真彩大显示屏，所以实现显示内容多、显示直观、操作提示信息明确、能有效绘制图形信息，不仅显示数据，而且同时看到波形曲线以及数据的功能，可直接在现场查看曲线、参数；由于采用了电阻式触摸屏，所以可以提供触摸定位信息，操作方便；由于同时设有第一、二路隔离RS232串口和第一、二路隔离USB接口以及隔离RJ45接口，所以实现了多任务和网络化功能，不仅功能齐全，而且接线方便、操作简单。另外，由于所述的嵌入式系统、LCD真彩大显示屏、电阻式触摸屏均为现有的成熟性能稳定的配件，所以制作容易、成本低。

附图说明

图1为本实用新型的结构俯视局剖示意图。

图2为本实用新型的结构前视示意图。

图3为本实用新型的结构右视示意图。

图4为本实用新型的结构后视示意图。

图5为本实用新型的结构左视示意图。

图6为本实用新型的结构仰视局剖示意图。

图7为本实用新型的电器原理框示意图。

图8为本实用新型应用时测量连线示意图。

图中：1绝缘箱体；2、电源开关；3、集成电路板；31、电压信号变换器；32、电流信号变换器；33、6路高速A/D转换器；34、内部高速网口数据总线；35、嵌入式处理器；4、A相电流测量通道；5、B相电流测量通道；6、C相电流测量通道；7、N线电流测量通道；8、A相电压测量通道；9、B相电压测量通道；10、C相电压测量通道；11、N线电压测量通道；12、7000mAh电池；13、外接充电器接口；14、第一路隔离RS232串口；15、第二路隔离RS232串口；16、第一路隔离USB接口；17、第二路隔离USB接口；18、隔离RJ45接口；19、Micro SD卡接口；20、LCD真彩大显示屏；21、电阻式触摸屏；22、传感线圈。

具体实施方式

参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7制作本实用新型。该嵌入式便携动态电参数测试仪，包括绝缘箱体1、电源开关2、集成电路板3、A相电流测量通道4、B相电流测量通道5、C相电流测量通道6、N线电流测量通道7、A相电压测量通道8、B相电压测量通道9、C相电压测量通道10、N线电压测量通道11，集成电路板3固定在绝缘箱体1内，A相电流测量通道4、B相电流测量通道5、C相电流测量通道6、N线电流测量通道7、A相电压测量通道8、B相电压测量通道9、C相电压测量通道10、N线电压测量通道11依次设在在绝缘箱体1的前壁上，并且与集成电路板3上的电压信号变换器31和电流信号变换器32的接座连接；电源开关2设在绝缘箱体1的右侧壁后部，电源开关2通过接口连接到集成电路板3上，其特征在于：所述的绝缘箱体1的左侧壁依次设有与集成电路板3上的嵌入式处理器35隔离连接的第一路隔离RS232串口14、第二路隔离RS232串口15、第一路隔离USB接口16、第二路隔离USB接口17和隔离RJ45接口18，通过第一路隔离RS232串口14、第二路隔离RS232串口15、第一路隔离USB接口16、第二路隔离USB接口17和隔离RJ45接口18实现多任务和网络化功能；所述的绝缘箱体1的后侧壁上设有与集成电路板3上的嵌入式处理器35隔离连接的Micro SD卡接口19，通过Micro SD卡接口19插入Micro SD卡，作为数据载体，用于测量数据的存储保存；所述的绝缘箱体1的上壁设有LCD真彩大显示屏20和电阻式触摸屏21，LCD真彩大显示屏20和电阻式触摸屏21均与集成电路板3上的嵌入式处理器35同时相互连接，通过LCD真彩大显示屏20实现显示内容多、操作提示信息明确、能有效绘制图形信息，不仅显示数据，而且同时看到波形曲线以及数据的功能；通过电阻式触摸屏21实现各操作按键的功能；所述的绝缘箱体1的底壁内侧设有7000mAh电池12，并通过插接线连接到集成线路板3，采用7000mAh电池12通过电源开关2为集成电路板3上的电器元件供电，以利于在不具备220V的电源现场也不会影响测试；所述的绝缘箱体1的右侧壁前部设有外接充电器接口13，通过外接充电器接口13连接充电器，为7000mAh电池12充电；所述的集成电路板3上的核心元件为CortexA8335X芯片，配6路高速A/D转换器33，对电压、电流进行实时采样，通过与集成电路板3连接的LCD真彩大显示屏20进行显示。

作为本实用新型的改进：所述的LCD真彩大显示屏20采用12寸TFT液晶显示屏，分辨率高达1024*768像素，每屏可以同时显示设备曲线以及对应的数据，以及操作按钮和提示，此为公知技术，可在市场公开买到。

所述的电阻式触摸屏21为5线电阻触摸屏，可以提供触摸定位信息，如用户点击按钮等操作，此为公知技术，可在市场公开买到。

所述的集成电路板3上包括电压信号变换器31、电流信号变换器32、6路高速A/D转换器33、内部高速网口数据总线34、嵌入式处理器35，其中嵌入式处理器35的集应用软件和Linux操作系统于一体的芯片为CortexA8335X芯片，通过CortexA8335X芯片实现任务调度、通信与同步、内存管理、时钟管理，可以支持丰富的图形界面显示及多种设计，所述的CortexA8335X芯片为现有配件，可直接从市场购买；电流信号变换器31和电压信号变换器32与6路高速A/D转换器33连接，6路高速A/D转换器33通过内部高速网口数据总线34与嵌入式处理器35连接，嵌入式处理器35与LCD真彩大显示屏20和电阻式触摸屏21相互连接；电流信号变换器31、电压信号变换器32采样后接入6路高速A/D转换器33，采样的电压和电流信息通过6路高速A/D转换器33的转换，再通过内部高速网口数据总线34输入嵌入式处理器35，经嵌入式处理器35处理的电参数信号再输入输入LCD真彩大显示屏20、电阻式触摸屏21，并同时与第一路隔离RS232串口14、第二路隔离RS232串口15、第一路隔离USB接口16、第二路隔离USB接口17和隔离RJ45接口18连接。

所述的绝缘箱体1的长度为310mm，宽度为257.5mm，厚度为54mm，使其小型化、薄片化，便于携带。

所述的6路高速A/D转换器33为analog的CS5451芯片，实现高速数模转换功能，对测量对象进行实时采样。

使用本实用新型时，如图8所示，将三相线UA、UB、UC穿过相应的传感线圈22，传感线圈22再分别与嵌入式便携动态电参数测试仪前壁上的对应A相电流测量接口4、B相电流测量接口5、C相电流测量接口6连接；嵌入式便携动态电参数测试仪前壁上的A相电压测量接口8、B相电压测量接口9、C相电压测量接口10和N线电压测量接口11同时通过导线与三相线UA、UB、UC和零线UN连接，即可实现电参数的测试和显示，测量过程中，可以接入有线网络或者无线网络，进行数据传输；测量完毕后，第一路隔离USB接口16和第二路隔离USB接口17可接U盘等各种外设，方便进行数据拷贝；第一路隔离USB接口16和第二路隔离USB接口17也可接WIFI模块，通过WIFI可方便加入无线网络，进行数据传输；隔离RJ45接口18提供有线网络接入，进行数据传输；如不具备上述条件，还可以将Micro SD卡从Micro SD卡接口19中弹出，取走数据；第一路隔离RS232串口14和第二路隔离RS232串口15兼容以前的总线式数据传输，如485总线等，兼容以前的使用方式。

Claims (6)

1.嵌入式便携动态电参数测试仪，包括绝缘箱体（1）、电源开关（2）、集成电路板（3）、A相电流测量通道（4）、B相电流测量通道（5）、C相电流测量通道（6）、N线电流测量通道（7）、A相电压测量通道（8）、B相电压测量通道（9）、C相电压测量通道（10）、N线电压测量通道（11），集成电路板（3）固定在绝缘箱体（1）内，A相电流测量通道（4）、B相电流测量通道（5）、C相电流测量通道（6）、N线电流测量通道（7）、A相电压测量通道（8）、B相电压测量通道（9）、C相电压测量通道（10）、N线电压测量通道（11）依次设在在绝缘箱体（1）的前壁上，并且与集成电路板（3）上的电压信号变换器（31）和电流信号变换器（32）的接座连接；电源开关（2）设在绝缘箱体（1）的右侧壁后部，电源开关（2）通过接口连接到集成电路板（3）上，其特征在于：所述的绝缘箱体（1）的左侧壁依次设有与集成电路板（3）上的嵌入式处理器（35）隔离连接的第一路隔离RS232串口（14）、第二路隔离RS232串口（15）、第一路隔离USB接口（16）、第二路隔离USB接口（17）和隔离RJ45接口（18）；所述的绝缘箱体（1）的后侧壁上设有与集成电路板（3）上的嵌入式处理器（35）隔离连接的Micro SD卡接口（19）；所述的绝缘箱体（1）的上壁设有LCD真彩大显示屏（20）和电阻式触摸屏（21），LCD真彩大显示屏（20）和电阻式触摸屏（21）均与集成电路板（3）上的嵌入式处理器（35）同时相互连接；所述的绝缘箱体（1）的底壁内侧设有7000mAh电池（12）；所述的绝缘箱体（1）的右侧壁前部设有外接充电器接口（13）；所述的集成电路板（3）上的核心元件为CortexA8335X芯片，配6路高速A/D转换器（33）。

2.根据权利要求1所述的嵌入式便携动态电参数测试仪，其特征在于：所述的LCD真彩大显示屏（20）采用12寸TFT液晶显示屏。

3.根据权利要求1所述的嵌入式便携动态电参数测试仪，其特征在于：所述的电阻式触摸屏（21）为5线电阻触摸屏。

4.根据权利要求1所述的嵌入式便携动态电参数测试仪，其特征在于：所述的6路高速A/D转换器（33）为analog的CS5451芯片。

5.根据权利要求1所述的嵌入式便携动态电参数测试仪，其特征在于：所述的绝缘箱体（1）的长度为310mm，宽度为257.5mm，厚度为54mm。

6.根据权利要求1所述的嵌入式便携动态电参数测试仪，其特征在于：所述的集成电路板（3）上包括电压信号变换器（31）、电流信号变换器（32）、6路高速A/D转换器（33）、内部高速网口数据总线（34）、嵌入式处理器（35），其中嵌入式处理器（35）的集应用软件和Linux操作系统于一体的芯片为CortexA8335X芯片；电流信号变换器（31）和电压信号变换器（32）与6路高速A/D转换器（33）连接，6路高速A/D转换器（33）通过内部高速网口数据总线（34）与嵌入式处理器（35）连接，嵌入式处理器（35）与LCD真彩大显示屏（20）和电阻式触摸屏（21）相互连接；电流信号变换器（31）、电压信号变换器（32）采样后接入6路高速A/D转换器（33），采样的电压和电流信息通过6路高速A/D转换器（33）的转换，再通过内部高速网口数据总线（34）输入嵌入式处理器（35），经嵌入式处理器（35）处理的电参数信号再输入输入LCD真彩大显示屏（20）、电阻式触摸屏（21），并同时与第一路隔离RS232串口（14）、第二路隔离RS232串口（15）、第一路隔离USB接口（16）、第二路隔离USB接口（17）和隔离RJ45接口（18）连接。