CN209014645U - 一种点阵液晶电力质量分析仪双采样系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种点阵液晶电力质量分析仪双采样系统，包括前端分压模块、A/D采样模块、信号放大模块、直接采样模块和数据处理模块，所述前端分压模块对输入电压进行分压处理，所述A/D采样模块连接在所述前端分压模块的输出端，形成一条采集支路，所述A/D采样模块的输出端连接在所述直接采样模块的输入端，所述信号放大模块和所述数据处理模块串联连接；使用双采样模式，除了用独立的A/D模块进行精确测量外，还使用了直接采样的方式进行实时数据采样，这样既弥补了A/D模块转换时间受限的问题，还提高了抗干扰性和信号的精度问题，支持数据的独立传输，能够存储一段时间的采样数据，对一些故障电路的问题分析和解决提供了良好的数据支持。

Description

一种点阵液晶电力质量分析仪双采样系统

技术领域

本实用新型涉及电力质量分析技术领域，具体为一种点阵液晶电力质量分析仪双采样系统。

背景技术

电力质量分析仪具有全面的三相交流电量测量、复费率电能计量、四象限电能计量、谐波分析、电网质量分析、遥信输入、遥控输出以及网络通讯等功能，可以进行多种电力参数的测量，工业仪器仪表、微机综合保护装置、低压电动机保护器，故障录波器等都会使用其进行信号的采样，获得有用数据。

目前市场上的产品一般都只有独立的一种采样方式，第一种测量信号直接经信号放大电路送给MCU，第二种采用专业的计量芯片或AD芯片将测量的信号传输给MCU；使用第一种采样类型时，可能会存在小信号干扰，信号较小时不能反应真实的数据，抗干扰性相对较差，使用第二种采样类型时，虽然能够提高抗干扰性和测量精度，但实时性受限于该采样芯片，往往在某些场合需要用到高精度和高时效性的测量，无论使用哪种采样类型都不能兼顾，这样远远无法满足当前人们对该产品的要求。

所以，如何设计一种点阵液晶电力质量分析仪双采样系统，成为我们当前要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种点阵液晶电力质量分析仪双采样系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种点阵液晶电力质量分析仪双采样系统，包括前端分压模块、A/D采样模块、信号放大模块、直接采样模块和数据处理模块，所述前端分压模块对输入电压进行分压处理，所述A/D采样模块连接在所述前端分压模块的输出端，形成一条采集支路，所述A/D采样模块的输出端连接在所述直接采样模块的输入端，所述信号放大模块和所述数据处理模块串联连接，所述信号放大模块的输出端连接在所述数据处理模块的输入端，所述信号放大模块和所述数据处理模块形成另一条采集支路，两条采集支路并联连接，所述数据处理模块的输出端还连接有数据输出模块。

优选的，所述前端分压模块包括分压电阻，所述分压电阻与电压输入端并联连接，所述分压电阻不同的电压信号输入等级调整相应阻值的采样电阻。

优选的，所述A/D采样模块包括A/D模块，所述A/D模块采用精度较高计量芯片或者独立的A/D器件，对信号进行高精度的复杂计算，所述直接采样模块包括MCU，所述MCU可采用STM32系列单片机。

优选的，所述A/D模块和所述MCU之间通过SPI或者UART等传输方式进行连接。

优选的，所述信号放大模块包括放大电路，所述放大电路采用反相放大电路，将输入信号放大到理想状态，所述数据处理模块包括数字信号处理单元，所述数字信号处理单元为数字信号处理装置。

优选的，所述数字信号处理单元包含多个输出端，所述数字信号处理单元的输出端连接有所述数据输出模块，所述数字信号处理单元和所述数据输出模块为单向只读连接。

优选的，所述数字信号处理单元设为DPS处理装置或者MCU处理装置。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种点阵液晶电力质量分析仪双采样系统，具备以下有益效果：

1、该点阵液晶电力质量分析仪双采样系统，使用双采样模式，除了用独立的A/D模块进行精确测量外，还使用了直接采样的方式进行实时数据采样，这样既弥补了A/D模块转换时间受限的问题，还提高了抗干扰性和小信号的精度问题。

2、该点阵液晶电力质量分析仪双采样系统，数据处理模块采用DSP或者MCU直接对信号进行采集处理，测量精度和稳定性也有效提高，对采样信号的实时计算能力也大大增加。

3、该点阵液晶电力质量分析仪双采样系统，支持数据的独立传输，并且能够存储一段时间内的采样数据，供用户查阅，对一些故障电路的问题分析和解决提供了良好的数据支持。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的具体实施方式一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

图1为本实用新型系统流程示意框图；

图2为本实用新型系统图；

图3为原有技术的采样方式示意图。

图中：1、前端分压模块；2、A/D采样模块；3、信号放大模块；4、直接采样模块；5、数据处理模块；6、数据输出模块；7、MCU；8、A/D模块；9、分压电阻；10、放大电路；11、数字信号处理单元。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，一种点阵液晶电力质量分析仪双采样系统，包括前端分压模块1、A/D采样模块2、信号放大模块3、直接采样模块4和数据处理模块5，所述前端分压模块1对输入电压进行分压处理，所述A/D采样模块2连接在所述前端分压模块1的输出端，形成一条采集支路，所述A/D采样模块2的输出端连接在所述直接采样模块4的输入端，所述信号放大模块3和所述数据处理模块5串联连接，所述信号放大模块3的输出端连接在所述数据处理模块5的输入端，所述信号放大模块3和所述数据处理模块5形成另一条采集支路，两条采集支路并联连接，通过两条采集支路实现双采样模式，A/D模块8最优采用精度较高计量芯片，对信号进行高精度的复杂计算，最优的通过SPI传输方式传给MCU，采样信号的另一部分则通过运算放大器将信号放大到理想状态，再由DSP直接对信号进行采集处理，所述数据处理模块5的输出端还连接有数据输出模块6，使装置达到数据可支持独立传输；所述前端分压模块1包括分压电阻9，所述分压电阻9与电压输入端并联连接，所述分压电阻9在不同的电压信号输入等级下调整相应阻值的采样电阻；所述A/D采样模块2包括A/D模块8，所述A/D模块8最优的采用精度较高计量芯片，对信号进行高精度的复杂计算，所述直接采样模块4包括MCU7，所述MCU7可采用STM32系列单片机，STM32系列具有高性能、低成本和低功耗的特点；所述A/D模块8和所述MCU7之间最优的通过SPI传输方式进行连接，SPI是一种高速的、全双工、同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，可以节约了芯片的管脚；所述信号放大模块3包括放大电路10，所述放大电路10采用反相放大电路，将输入信号放大到理想状态，所述数据处理模块5包括数字信号处理单元11，所述数字信号处理单元11为数字信号处理装置；所述数字信号处理单元11最优的设为DPS处理装置。

A/D模块8采用锐能微的RN8302B芯片作为数据测量和电能计量的主要数量来源，测量精度和抗干扰性相对较高，另外，信号放大模块3采用反相放大电路将小信号放大提供给DSP测量，DSP进行快速内部数据计算整理，并能存储10分钟的采样数据，该数据可以由主芯片调取或者外部直接读取。

综上所述，该点阵液晶电力质量分析仪双采样系统，使用双采样模式，除了用独立的A/D模块进行精确测量外，还使用了直接采样的方式进行实时数据采样，这样既弥补了A/D模块转换时间受限的问题，还提高了抗干扰性和小信号的精度问题，数据处理模块采用DSP直接对信号进行采集处理，测量精度和稳定性也有效提高，对采样信号的实时计算能力也大大增加，并支持数据的独立传输，并且能够存储一段时间内的采样数据，供用户查阅，对一些故障电路的问题分析和解决提供了良好的数据支持，解决了传统产品采样的实时性差和抗干扰性能差的问题，系统综合传统采样的优缺点，使用双采样模式，除了用独立的AD模块进行精确测量外，还使用了直接采样的方式进行实时数据采样，这样既弥补了AD模块转换时间受限的问题，还提高了抗干扰性和小信号的精度问题。

本系统中涉及到的相关模块均为硬件系统模块或者为现有技术中计算机软件程序或协议与硬件相结合的功能模块，该功能模块所涉及到的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术，其不是本系统的改进之处；本系统的改进为各模块之间的相互作用关系或连接关系，即为对系统的整体的构造进行改进，以解决本系统所要解决的相应技术问题。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种点阵液晶电力质量分析仪双采样系统，包括前端分压模块（1）、A/D采样模块（2）、信号放大模块（3）、直接采样模块（4）和数据处理模块（5），其特征在于：所述前端分压模块（1）对输入电压进行分压处理，所述A/D采样模块（2）连接在所述前端分压模块（1）的输出端，形成一条采集支路，所述A/D采样模块（2）的输出端连接在所述直接采样模块（4）的输入端，所述信号放大模块（3）和所述数据处理模块（5）串联连接，所述信号放大模块（3）的输出端连接在所述数据处理模块（5）的输入端，所述信号放大模块（3）和所述数据处理模块（5）形成另一条采集支路，两条采集支路并联连接，所述数据处理模块（5）的输出端还连接有数据输出模块（6）。

2.根据权利要求1所述的一种点阵液晶电力质量分析仪双采样系统，其特征在于：所述前端分压模块（1）包括分压电阻（9），所述分压电阻（9）与电压输入端并联连接，所述分压电阻（9）在不同的电压信号输入等级下调整相应阻值的采样电阻。

3.根据权利要求1所述的一种点阵液晶电力质量分析仪双采样系统，其特征在于：所述A/D采样模块（2）包括A/D模块（8），所述A/D模块（8）采用计量芯片或者独立的A/D器件，对信号进行高精度的复杂计算，所述直接采样模块（4）包括MCU（7），所述MCU（7）可采用STM32系列单片机。

4.根据权利要求3所述的一种点阵液晶电力质量分析仪双采样系统，其特征在于：所述A/D模块（8）和所述MCU（7）之间通过SPI或者UART传输方式进行连接。

5.根据权利要求1所述的一种点阵液晶电力质量分析仪双采样系统，其特征在于：所述信号放大模块（3）包括放大电路（10），所述放大电路（10）采用反相放大电路，将输入信号放大到理想状态，所述数据处理模块（5）包括数字信号处理单元（11），所述数字信号处理单元（11）为数字信号处理装置。

6.根据权利要求5所述的一种点阵液晶电力质量分析仪双采样系统，其特征在于：所述数字信号处理单元（11）包含多个输出端，所述数字信号处理单元（11）的输出端连接有所述数据输出模块（6），所述数字信号处理单元（11）和所述数据输出模块（6）为单向只读连接。

7.根据权利要求5所述的一种点阵液晶电力质量分析仪双采样系统，其特征在于：所述数字信号处理单元（11）设为DPS处理装置或者MCU处理装置。