專利名稱：無源三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是無源三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀，利用被測(cè)量的三相電壓輸入，通過電源轉(zhuǎn)換電路、電源隔離電路為自身供電，不需要另外單獨(dú)為本測(cè)試儀提供AC220V、DC24V的工作電源。三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀應(yīng)用于各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)電力參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，上位傳輸支持M0DBUS-RTU總線協(xié)議，屬于工業(yè)控制與測(cè)量系統(tǒng)及各種集散式、分布式電力監(jiān)控系統(tǒng)領(lǐng)域。
2.
背景技術(shù)：
三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀能夠準(zhǔn)確測(cè)量三相三線制、三相四線制交流電路中三相電壓、三相電流的真有效值、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、正反向有功電度、正反向無功電度電參數(shù)，并帶2路開關(guān)量輸入及I路可設(shè)置的繼電器報(bào)警輸出，上位傳輸支持M0DBUS-RTU總線協(xié)議。其輸入為三相電壓(0-500V)、三相電流(0-10A);輸出為RS-485接口的數(shù)字信號(hào)，支持的通訊規(guī)約為M0DBUS-RTU標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。目前所使用的三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀都需要另外提供AC220V、DC24V的工作電源，需要單獨(dú)鋪設(shè)電源線路、增加開關(guān)電源，耗費(fèi)人工、材料和能源。三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀本身測(cè)量的就是三相三線制、三相四線制交流電路中的各種電力參數(shù)，本實(shí)用新型是利用被測(cè)量的三相電壓輸入，通過電源轉(zhuǎn)換電路和電源隔離電路，實(shí)現(xiàn)無源三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀。
3.
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供無源三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:硬件包括三相電壓輸入，三相電流輸入，電源轉(zhuǎn)換電路、隔離電源電路、三相電流信號(hào)變換電路、三相電壓信號(hào)變換電路、單片機(jī)、RS485接口電路，其中的單片機(jī)和RS485接口電路需要DC5V供電。其特征在于:三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀增設(shè)了電源轉(zhuǎn)換電路和隔離電源電路。電源轉(zhuǎn)換電路包含了二極管、穩(wěn)壓管、電阻、場(chǎng)效應(yīng)管組成的電源回路及開關(guān)電源，利用被測(cè)量的三相電壓輸入，轉(zhuǎn)換成DC5V為三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀的單片機(jī)和RS485接口電路供電；隔離電源電路包含了 DC\DC隔離模塊，是將單片機(jī)和485接口的供電通過DC\DC隔離模塊隔離開，使單片機(jī)與RS485接口電路不共地，增強(qiáng)三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀工作的穩(wěn)定性與安全性。本實(shí)用新型的有益效果:利用被測(cè)量的三相電壓輸入即可為三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀提供工作電源，簡(jiǎn)化了安裝程序，降低了安裝和使用成本。
4.
圖1為本實(shí)用新型的三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀的原理框圖；圖2為本實(shí)用新型的三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀的電源轉(zhuǎn)換電路；圖3為本實(shí)用新型的三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀的隔離電源電路；[0011]圖4為本實(shí)用新型的三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀的CPU電路；圖5為本實(shí)用新型的三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀的三相電流信號(hào)變換電路；圖6為本實(shí)用新型的三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀的三相電壓信號(hào)變換電路；圖7為本實(shí)用新型的三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀的RS485接口電路；圖8為本實(shí)用新型的三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀的主程序流程圖；圖9為本實(shí)用新型的三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀的串口接收中斷流程圖。
5.具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做一個(gè)較詳細(xì)的說明。參照?qǐng)D1，這是本實(shí)用新型的三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀的原理框圖。如圖所示，三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀包括:三相電流輸入、三相電壓輸入、電源轉(zhuǎn)換電路、隔離電源電路、三相電流信號(hào)變換電路、三相電壓信號(hào)變換電路、單片機(jī)、RS485接口電路。三相電壓輸入5通過電源轉(zhuǎn)換電路7，將三相電壓轉(zhuǎn)換成DC5V，給單片機(jī)3供電，再通過隔離電源8將隔離后的DC5V電源給RS485接口電路4供電，使單片機(jī)3與RS485接口電路4不共地，增強(qiáng)三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀工作的穩(wěn)定性與安全性。同時(shí)，三相電流輸入I通過三相電流信號(hào)變換電路2，將測(cè)量信號(hào)送入單片機(jī)3進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；三相電壓輸入5通過三相電壓信號(hào)變換電路6，將測(cè)量信號(hào)送入單片機(jī)3進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，單片機(jī)3將數(shù)據(jù)處理好后，通過RS485接口電路4將數(shù)據(jù)輸出到上位機(jī)。參照?qǐng)D2，這是本實(shí)用新型的電源轉(zhuǎn)換電路。如圖所示，三相電壓輸入5的C、B、A、N任意兩項(xiàng)之間有電壓，即可組成電源轉(zhuǎn)換回路，此電壓輸出到開關(guān)電源1，2腳上，開關(guān)電源3，4腳輸出DC5V電源給單片機(jī)3供電，并輸出給隔離電源8。D150為穩(wěn)壓二極管，如果輸入電壓過高，D150會(huì)將其穩(wěn)定到能夠工作的水平。參照?qǐng)D3，這是本實(shí)用新型的隔離電源電路。如圖所示，電源轉(zhuǎn)換電路7輸出的DC5V電源輸入DC\DC隔離模塊的1、2腳，DC\DC隔離模塊的3、4腳輸出DC5V電源送給RS485接口電路4，DC\DC隔離模塊的GNDl和GND2不是同一個(gè)地，使單片機(jī)3與RS485接口電路4不共地，兩電路隔離主要用于保護(hù)上位機(jī)，增強(qiáng)三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀工作的穩(wěn)定性與安全性。參照?qǐng)D4，這是本實(shí)用新型的CPU電路。這里所述的CPU電路，指的是單片機(jī)3，本單片機(jī)時(shí)鐘使用的是外部提供
11.0592MHz晶振，CPU在收到三相電流信號(hào)變換電路2的信號(hào)和三相電壓信號(hào)變換電路6后，使用自身的AD轉(zhuǎn)換接口測(cè)量出電壓和電流值，并計(jì)算出有功功率，功率因數(shù)，頻率等相關(guān)電力參數(shù)，然后將數(shù)據(jù)分為3種通訊協(xié)議通過RS485接口電路4輸出，分別是ASCII碼協(xié)議，16進(jìn)制協(xié)議和國(guó)際通用的Modbus協(xié)議。參照?qǐng)D5，這是本實(shí)用新型的三相電流信號(hào)變換電路。三相電流輸入I通過電流互感器LB，與Dl、Rl組成的電路，使得PA3端輸出一個(gè)電壓信號(hào)，接入單片機(jī)3的AD轉(zhuǎn)換接口，用來測(cè)量電流值。參照?qǐng)D6，這是本實(shí)用新型的三相電壓信號(hào)變換電路。[0030]如圖所示，三相電壓輸入5通過電阻R1、R2、R3將PAO的最高輸出電壓控制到單片機(jī)3的AD轉(zhuǎn)換量程2.56V范圍內(nèi)，通過Dl的二極管特性，將三相電壓輸入5的負(fù)電壓去除掉，以保護(hù)單片機(jī)3的接口，使得PAO端輸出一個(gè)電壓信號(hào)，接入單片機(jī)3的AD轉(zhuǎn)換接口，用來測(cè)量電壓值。參照?qǐng)D7，這是本實(shí)用新型的RS485接口電路。單片機(jī)3控制PC5為低電平時(shí)，單片機(jī)3處于接收狀態(tài)，從RXD引腳讀取收到的數(shù)據(jù)，單片機(jī)3控制PC5為高電平時(shí)，單片機(jī)3處于發(fā)送狀態(tài)，從TXD引腳發(fā)送數(shù)據(jù)。參照?qǐng)D8，這是本實(shí)用新型的主程序流程圖。如圖所示，其流程如下:開始9、初始化10、逐個(gè)讀取三相電壓和電流11、將數(shù)據(jù)存入相應(yīng)寄存器12、計(jì)算相關(guān)電力數(shù)據(jù)13、返回循環(huán)讀取數(shù)據(jù)，直到外部有讀取數(shù)據(jù)的指令送達(dá)。參照?qǐng)D9，這是本實(shí)用新型的RS485接口接收中斷流程圖。如圖所示，其流程如下:有RS485接口接收中斷產(chǎn)生14、讀取接收到的數(shù)據(jù)15、判斷是否有讀取數(shù)據(jù)的命令16，如果是，發(fā)送數(shù)據(jù)17，退出中斷18 ;如果否，判斷是否有讀配置的命令19，如果是，讀取模塊配置20，退出中斷18 ;如果否，判斷是否有寫配置的命令21，如果是，把數(shù)據(jù)寫入EEPR0M22，退出中斷18 ;如果否，退出中斷18。
權(quán)利要求1.源三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀包括:三相電流輸入(I)、三相電壓輸入(5)、三相電流信號(hào)變換電路(2)、三相電壓信號(hào)變換電路(6)、單片機(jī)(3)、RS485接口電路(4)，其特征在于: 所述的三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀增設(shè)了電源轉(zhuǎn)換電路(7)及隔離電源電路(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀，其特征在于: 所述的測(cè)試儀的電源轉(zhuǎn)換電路，包含了二極管、穩(wěn)壓管、電阻、場(chǎng)效應(yīng)管組成的電源回路及開關(guān)電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀，其特征在于: 所述的測(cè)試儀的隔離電源電路，包含了 DC\DC隔離模塊。
專利摘要本實(shí)用新型涉及無源三相電參數(shù)綜合測(cè)試儀，包括三相電壓輸入，三相電流輸入，電源轉(zhuǎn)換電路、隔離電源電路、三相電流信號(hào)變換電路、三相電壓信號(hào)變換電路、單片機(jī)、RS485接口電路，其特征在于增設(shè)了電源轉(zhuǎn)換電路和隔離電源電路，利用被測(cè)量的三相電壓輸入，通過電源轉(zhuǎn)換電路、電源隔離電路為自身供電，不需要另外單獨(dú)為本測(cè)試儀提供AC220V、DC24V的工作電源。
文檔編號(hào)G01R15/12GK202929085SQ20122061999
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者王虹, 安志強(qiáng), 林崢, 高涵, 魏佳, 楊毅 申請(qǐng)人:北京航天正信科技有限公司, 王虹, 安志強(qiáng), 林崢, 高涵, 魏佳, 楊毅