專利名稱：微機(jī)多路多電量變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬電量測量和計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域。
變送器是把某種形式的電量變換成與之成線性關(guān)系的直流電壓或直流電流的裝置。本發(fā)明人曾于1989年9月遞交的一項發(fā)明專利申請，申請?zhí)枮?9102547.2，發(fā)明名稱為“微機(jī)多功能動態(tài)電量變送器”，就實現(xiàn)了電量變換。這種變送器的缺點是一臺只能變送一個輸電回路中的六種電量，若輸電回路數(shù)較多時，所用電量變送器個數(shù)就要增多。
本發(fā)明人以進(jìn)一步了解到許多變送器用戶關(guān)心的是變送器的功能價格比，所用變送器占的總體積、變送精度以及工作可靠性，而對變送器的轉(zhuǎn)換速度要求并不高，時延不大于1秒即可。本發(fā)明的目的是用單片機(jī)進(jìn)行多信號處理和多模擬信號輸出，組成“微機(jī)多路多電量變送器”，使變送器具有集成度高，穩(wěn)定性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)以及功能價格比高等特點，一臺變送器可變送N個輸電回路的4種電量，也就是說一臺可同時變送4N個電量。
本發(fā)明的內(nèi)容是，在上述已有技術(shù)變送器的基礎(chǔ)上，于信號輸入系統(tǒng)中使用多個多路開關(guān)，以增加輸入信號，又加入譯碼器，通過譯碼，選擇其中一個多路開關(guān)導(dǎo)通并進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換部分。在信號輸出系統(tǒng)中，使用多個保持器以及譯碼器，通過譯碼器譯碼，使每一瞬時只選擇其中一個保持器輸出。


圖1變送器原理框2信號輸入系統(tǒng)框3信號輸出框圖下面結(jié)合附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的內(nèi)容。
圖1是變送器原理框圖。它由信號輸入系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)信號輸出系統(tǒng)等部分組成。
圖2是信號輸入系統(tǒng)框圖。整個系統(tǒng)由電壓互感器(P.T.)、電流互感器(C.T.)、濾波、采樣、多路開關(guān)、譯碼器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、光耦等部分組成。由于輸入信號較多(N個回路有6N個輸入量)，為了共用一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使用了多個多路開關(guān)，通過譯碼器譯碼，選擇其中一個多路開關(guān)導(dǎo)通，每一瞬時使其輸入量中的一個量，進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換部分。
圖3是信號輸出系統(tǒng)框圖。它由光耦、數(shù)模轉(zhuǎn)換、多路開關(guān)、譯碼器和保持器等部分組成。由于輸出信號較多(N個回路有4N個輸出量)，為了共用一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器，使用了多個保持器(N個回路要用4N個保持器)，通過譯碼器譯碼，每一瞬時選擇其中一個保持器輸出。
下面詳細(xì)介紹單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理過程。
電壓量的獲得，采用均方根算法。這種方法只要求信號是周期性的，而不要求是準(zhǔn)確的正旋波，即U=1/T∫0TU2dt=1nΣk=1nuik2]]>Uik是瞬時采樣值。
要得到電流的有效值，首先將交流電流信號轉(zhuǎn)化為與之對應(yīng)的交流電壓信號，然后再除以變換電阻，即I = Ui/R =1R1nΣk = 1nu2i k]]>Uik是瞬時采樣值。
有功功率采用平均功率的概念得到，即P=1/T∫0Tpdt=1T∫0Tuidt=1RnΣk=1nukuik]]>根據(jù)無功功率的定義，計算無功功率的公式為Q =S2-P2]]>其中S＝UI，稱為視在功率，U、I分別是電壓和電流的有效值，P是有功功率。
為了使整個裝置能夠正常工作，采用了高效的抗干擾措施。如外殼用雙層屏蔽，可以大大削弱電磁波的干擾;電源采用高抗干擾器件，隔絕干擾信號從電源部分進(jìn)入單片機(jī);在軟件中還采用數(shù)字濾波，以消除硬件沒有濾掉而進(jìn)入單片機(jī)內(nèi)的噪聲，再者數(shù)字量輸入輸出均采用光電耦合器件。
微機(jī)多路多電量變送器可用于發(fā)電廠、變電站、電網(wǎng)各級調(diào)度所、中心試驗研究所、有關(guān)科研單位、各大廠礦企業(yè)及一切需多路電量變換的場合。
本發(fā)明的一個實施例為以變送15路60個量為例。這種變送器可替代60個模擬式變送器。
采用并聯(lián)1千微法拉的無感電容濾波，增強(qiáng)信號的抗干擾能力;多路開關(guān)采用16∶1的多路開關(guān)AD7506;譯碼器采用4-16譯碼器74154;采樣保接器為LF398，捕捉時間小于10微秒;模數(shù)變換器為高速高精度模數(shù)變換器AD574;光電耦合器是數(shù)字光電耦合器4N35;CPU采用8031型8位單片機(jī);程序存貯器采用兩片2764型EPROM，程序空間可達(dá)16K;數(shù)據(jù)存貯器RAM采用兩片6264，使數(shù)據(jù)容量可達(dá)16K;數(shù)模變換器為高精度的DAC1210。
權(quán)利要求
1.一種由信號輸入系統(tǒng)、單片機(jī)和信號輸出系統(tǒng)組成的多路多電量變送器，所述的信號輸入系統(tǒng)由電壓互感器P.T、電路互感器C.T、濾波采樣、多路開關(guān)、模數(shù)轉(zhuǎn)換和光耦部分組成，信號輸出系統(tǒng)由光耦、數(shù)模轉(zhuǎn)換和保持部分組成，其特征在于信號輸入系統(tǒng)中采用多個多路開關(guān)，在多路開關(guān)模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間加入譯碼器，信號輸出系統(tǒng)中采用多個保持器，在數(shù)模轉(zhuǎn)換器和保持器之間加入譯碼器，利用譯碼器選通。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多路多電量變送器。它利用單片機(jī)進(jìn)行信號處理，與信號輸入系統(tǒng)和信號輸出系統(tǒng)相結(jié)合，組成多路多電量變送器。它具有集成度高、精度高、穩(wěn)定性燈、抗干擾能力強(qiáng)，功能價格比高以及變送電量多的特點。一臺該種變送器可以替代現(xiàn)有的4N臺變送裝置，N可大于10。微機(jī)多路多電量變送器可用于發(fā)電廠、變電站、各級調(diào)度所、中心試驗研究所、科研單位、各大工礦企業(yè)以及一切需電量變換的場合。特別適用于輸電回路較多的站、所，如樞紐變電站、發(fā)電廠、地區(qū)調(diào)度所及中心調(diào)度所。
文檔編號G06F1/00GK1046234SQ9010185
公開日1990年10月17日 申請日期1990年4月6日 優(yōu)先權(quán)日1990年4月6日
發(fā)明者盧強(qiáng), 孫元章, 周雪松, 李國杰 申請人:清華大學(xué)