專利名稱:三相電壓電流數(shù)顯電測儀表的制作方法
技術領域:
本實用新型涉及一種三相數(shù)顯電測儀表,特別是涉及一種可用于測量三相交/直流電壓/電流參數(shù)的三相電壓電流數(shù)顯儀表。
背景技術:
在電力輸送電網(wǎng)中,一般需要對三相電壓(U)、電流(I)參數(shù)進行實時監(jiān)測,并且以LED數(shù)碼管的形式顯示出來。目前具有這種功能的電測儀表種類很多,但一直以來受常規(guī)的測量原理和方法的限制,這種儀表體積做得較大。對于一些要求小體積安裝儀表的場合這些儀表往往就不能勝任。
目前常用的三相電壓電流數(shù)顯電測儀表由外殼和電路部分組成。電路部分包括三部分信號測量部分、顯示部分和電源部分。其中信號測量部分包括信號前級處理電路以及信號采樣及計算電路。信號前級處理電路用來轉(zhuǎn)換輸入信號,并使轉(zhuǎn)換后的信號能滿足后邊信號采樣電路所能采樣的范圍。如果是弱信號,則需放大后送采樣電路,如果是強信號,則需減小該信號后送采樣電路。
信號采樣及計算電路。該電路常規(guī)做法要分兩部分一部分就是信號采樣及保持電路,這部分電路的作用是將送來的模擬電量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并放保持電路,最后送計算電路分析及計算,模擬電量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)化芯片可選用多通道的,也可選用單通道并由模擬開關切換三相信號輪流導通;另一部分就是計算電路,這部分電路的作用是將送來的數(shù)字信號進行分析計算后轉(zhuǎn)化為與模擬信號相對應的BDC碼供顯示用。還有一種做法就是用三片帶BCD碼輸出的專用A/D轉(zhuǎn)換芯片,如4位半雙積分型A/D轉(zhuǎn)換芯片7135。上述兩種方法都要有大量外圍A/D和保持電路硬件開銷,不利于微型化。且單片機運算能力較差。
顯示部分包括顯示驅(qū)動電路和數(shù)碼管顯示器。顯示驅(qū)動電路常規(guī)做法是采用專用顯示驅(qū)動芯片來驅(qū)動數(shù)碼管顯示器的各個筆畫段,顯示器采取靜態(tài)掃描方法。這樣導致硬件開銷很大。
數(shù)碼顯示器有二種做法,一種是用12只單獨數(shù)碼管,共10×12=120個管腳;還有一種做法是用3只4位一體的數(shù)碼管,共12×3=36個管腳。這二種形式的數(shù)碼顯示器都要占用大量的空間,不利于線路板布線。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服上述不足,提供一種硬件開銷少、運算能力強、占用空間小的可用于測量三相交/直流電壓/電流參數(shù)的三相電壓電流數(shù)顯電測儀表。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種三相電壓電流數(shù)顯電測儀表,其電路部分包括信號測量部分、顯示部分和電源部分,所述的信號測量部分包括前級信號處理電路和信號采樣及計算電路,顯示部分包括顯示驅(qū)動電路和數(shù)碼顯示管,其特點是所述的信號采樣及計算電路采用MSP430F1XX單片機,該單片機集成了A/D采集保持模塊、16位CPU和信息存放空間,其中前級信號處理電路的輸出端與MSP430F1XX單片機的A/D采集保持模塊的輸入端相連,MSP430F1XX單片機的I/O口與顯示驅(qū)動電路的輸入端相連,顯示驅(qū)動電路的輸出端與數(shù)碼顯示管的筆畫段管腳相連,MSP430F1XX單片機的多個I/O口與數(shù)碼顯示管的公共端管腳相連。
MSP430F1XX單片機集成度很高,非常適合儀表開發(fā),片內(nèi)置12位8通道A/D轉(zhuǎn)換器,并自帶采樣保持,這樣就省去外圍A/D和保持電路開銷,另外其16位的數(shù)據(jù)寬度以及125ns的指令周期也遠優(yōu)于普通的8位單片機的運算能力。并且重要的掉電需要保存的數(shù)據(jù)可存儲于片內(nèi)信息區(qū),這樣省去了EEROM的開銷,也節(jié)約了成本。
數(shù)碼顯示管采用三行數(shù)字顯示的結(jié)構(gòu)形式,多只數(shù)碼管分三行分布,每行有多只,每只數(shù)碼管由8只發(fā)光二級管組成,表示數(shù)碼管的8個筆畫,每只數(shù)碼管的8只發(fā)光二極管的陰極或陽極連在一起作為數(shù)碼管的公共端并引用一只公共端管腳,多只數(shù)碼管共引出多只公共端管腳;多只數(shù)碼管的每個相同筆畫連在一起并引出一只筆畫段管腳,8個筆畫共引出8只筆畫段管腳。
數(shù)碼顯示管最好是采用12只數(shù)碼管分三行分布,每行有4只,12只數(shù)碼管共引出12只公共端管腳,加入8個筆畫的8只筆畫段管腳,共20只管腳。比用12只單獨數(shù)碼管共120個管腳少100個管腳,比用3只4位一體的數(shù)碼管36個管腳少用16個管腳。所以采用這種12位一體形式數(shù)碼顯示管可以省大量的空間,更利于線路板布線。
顯示驅(qū)動電路采用一片串-并轉(zhuǎn)換譯碼電路來驅(qū)動數(shù)碼顯示管的各個筆畫段,每個數(shù)碼管由單片機的一個I/O口控制輪流導通,即動態(tài)掃描方法,這樣可以省去常規(guī)做法采用專用顯示驅(qū)動芯片或靜態(tài)掃描方法的大量硬件開銷。
輸入的被測信號首先經(jīng)過前級信號處理電路轉(zhuǎn)換為后邊A/D采集保持模塊所能接收的標準信號,該標準信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后送16位CPU計算和分析,其重要信號則保存于信息存放空間,經(jīng)CPU運算后的數(shù)據(jù)送譯碼電路轉(zhuǎn)化為組合型一體式數(shù)碼顯示管所需要顯示的信息,顯示管采用動態(tài)逐個掃描方式,由MSP430F1XX的一個I/O口來控制各個數(shù)碼的開斷。
由此可見,本實用新型采用MSP430F1X系列單片機,以及采用組合型一體式數(shù)碼顯示管,使得這種儀表體積可以做得很小,甚至在48×48這種行業(yè)內(nèi)目前最小的標準面框尺寸儀表中都能實現(xiàn)。
圖1為本實用新型的原理框圖。
圖2為本實用新型中12位一體數(shù)碼顯示器原理圖。
具體實施方式
實施例一如圖1,本實用新型為一種可用于測量三相交/直流電壓/電流參數(shù)的三相電壓電流數(shù)顯電測儀表。由外殼(圖中未示出)和電路部分組成。其電路部分包括三部分信號測量部分、顯示部分和電源部分。所述的信號測量部分包括前級信號處理電路和信號采樣及計算電路,顯示部分包括顯示驅(qū)動電路和數(shù)碼顯示管。所述的信號采樣及計算電路采用MSP430F1XX單片機,該單片機集成了A/D采集保持模塊、16位CPU和信息存放空間,其中前級信號處理電路的輸出端與MSP430F1XX單片機的A/D采集保持模塊的輸入端相連,MSP430F1XX單片機的三個I/O口與顯示驅(qū)動電路的輸入端相連,顯示驅(qū)動電路的輸出端與數(shù)碼顯示管的筆畫段管腳相連,MSP430F1XX單片機的多個I/O與數(shù)碼顯示管的公共端管腳相連。MSP430F1XX單片機采用美國德州公司的,其中XX可選用33、35、47、49等。
如圖2,數(shù)碼顯示管用組合型12位一體式,12只數(shù)碼管分三行分布,每行4只,每8只發(fā)光二級管組成一個數(shù)碼管,表示數(shù)碼管的8個筆畫,每只數(shù)碼管的8只發(fā)光二極管的陰極或陽極連在一起作為數(shù)碼管的公共端引用一只公共端管腳(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、19、20),12只數(shù)碼管共有12只公共端管腳,每只數(shù)碼管的相同筆畫(A、B、C、D、E、F、G、DP)連在一起,8個筆畫引出8只筆畫段管腳,加上12只數(shù)碼管的12只公共端管腳,共有20只管腳。
電源部分采用開關電源供電,為了減小空間變壓器選用小型化開關變壓器,電感采用共模電感等。
實施例二實施例二與實施例一的不同之處僅在于數(shù)碼顯示管采用9位一體形式,9只數(shù)碼管分三行分布,每行3只,其余結(jié)構(gòu)及原理同實施例一。
實施例三實施例三與實施例一的不同之處僅在于數(shù)碼顯示管采用9位一體形式,9只數(shù)碼管分三行分布,每行3只,其余結(jié)構(gòu)及原理同實施例一。
權(quán)利要求1.一種三相電壓電流數(shù)顯電測儀表,其電路部分包括信號測量部分、顯示部分和電源部分,信號測量部分包括前級信號處理電路和信號采樣及計算電路,顯示部分包括顯示驅(qū)動電路和數(shù)碼顯示管,其特征在于所述的信號采樣及計算電路采用MSP430F1XX單片機,該單片機集成了A/D采集保持模塊、16位CPU和信息存放空間,其中前級信號處理電路的輸出端與MSP430F1XX單片機的A/D采集保持模塊的輸入端相連,MSP430F1XX單片機的I/O口與顯示驅(qū)動電路的輸入端相連,顯示驅(qū)動電路的輸出端與數(shù)碼顯示管的筆畫段管腳相連,MSP430F1XX單片機的多個I/O口與數(shù)碼顯示管的公共端管腳相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型化三相電壓電流數(shù)顯電測儀表,其特征在于MSP430F1XX中的XX為33、35、47、49。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種微型化三相電壓電流數(shù)顯電測儀表,其特征在于數(shù)碼顯示管是采用三行數(shù)字顯示的結(jié)構(gòu)形式,多只數(shù)碼管分三行分布,每行有多只,每只數(shù)碼管由8只發(fā)光二級管組成,表示數(shù)碼管的8個筆畫,每只數(shù)碼管的8只發(fā)光二極管的陰極或陽極連在一起作為數(shù)碼管的公共端并引用一只公共端管腳;多只數(shù)碼管共引出多只公共端管腳;多只數(shù)碼管的每個相同筆畫連在一起并引出一只筆畫段管腳,8個筆畫共引出8只筆畫段管腳。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種組合型一體式數(shù)碼顯示管,其特征在于其特征在于有9只數(shù)碼管分三行分布,每行有3只,9只數(shù)碼管共引出9只公共端管腳。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種組合型一體式數(shù)碼顯示管,其特征在于其特征在于有12只數(shù)碼管分三行分布,每行有4只,12只數(shù)碼管共引出12只公共端管腳。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種組合型一體式數(shù)碼顯示管,其特征在于其特征在于有15只數(shù)碼管分三行分布,每行有5只,15只數(shù)碼管共引出15只公共腳。
專利摘要本實用新型涉及一種三相電壓電流數(shù)顯電測儀表,其電路部分包括信號測量部分、顯示部分和電源部分,信號測量部分包括前級信號處理電路和信號采樣及計算電路,顯示部分包括顯示驅(qū)動電路和數(shù)碼顯示管,其特點是所述的信號采樣及計算電路采用MSP430F1XX單片機,該單片機集成了A/D采集保持模塊、16位CPU和信息存放空間,其中前級信號處理電路的輸出端與MSP430F1XX單片機的A/D采集保持模塊的輸入端相連,MSP430F1XX單片機的I/O口與顯示驅(qū)動電路的輸入端相連,顯示驅(qū)動電路的輸出端與數(shù)碼顯示管的筆畫段管腳相連,MSP430F1XX單片機的多個I/O口與數(shù)碼顯示管的公共端管腳相連。本實用新型硬件開銷少、運算能力強、占用空間小。
文檔編號G01R13/02GK2752777SQ20042005440
公開日2006年1月18日 申請日期2004年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月15日
發(fā)明者王新潮, 儲洪才, 薛明岐, 胡曉剛, 朱君昌 申請人:江陰長江斯菲爾電力儀表有限公司