专利名称：一种测量电流、电压、功率因数的组合式电量表及其测量方法
技术领域：
本发明涉及电力测量仪表，具体地说涉及一种测量电流、电压、功率因数的组合式电量表及其测量方法。
背景技术：
随着科学技术的日益发展，人们测量事物的技术越来越发达，由以前的目测到简单的测量工具，再到现在的数字式电子测量，这些技术的发展给人们的生活、工作等都带来了极大的效益，大大地提升了办公效益，为社会创造了更多的财富。以往采用模拟指针仪表，测量仪表操作比较复杂，而且测量的电参数比较单一简单，导致在工作过程当中浪费大量的时间和金钱等，降低了生产及工作的效率。发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种测量电流、电压、功率因数的组合式电量表及其测量方法，实现对电流、电压、功率因数电参数同时进行测量及显示。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是一种测量电流、电压、功率因数的组合式电量表，包括与各电路相连接的电源电路，其特征在于，所述的组合式电量表，包括单片机、显示电路、信号采集电路，所述的信号采集电路通过单片机与显示电路相连接，
所述的单片机，用于读取到信号采集电路采集到的电量数据，经过处理后，将电压、电流值和功率因数通过显示电路进行显示。
所述的信号采集电路由电流/电压互感器和计量芯片所组成，电流、电压信号经过互感器后，变换为计量芯片可采集的信号，单片机经过输入输出口读取到计量芯片的电流、电压值。
所述的显示电路由缓存器、限流电阻和LED数码管所组成。当单片机处理后的数据送入缓存器后经过限流电阻，通过LED显示器显示电流、电压值和功率因数。
所述的单片机型号为AT89C51，所述的计量芯片的型号为CS5463。
一种根据权利要求1-4所述的测量电流、电压、功率因数的组合式电量表的测量方法，其特征在于；单片机中存贮测量程序，所述的测量方法包括下列步骤；
1)初始化步骤，用于单片机输入输出口的定义，
2)中断判断步骤，用于判断是否产生中断，若是，则进入响应中断步骤；
3)信号采集、数据处理步骤，用于通过电流互感器或电压互感器采集输入信号，测量芯片对模拟量采样处理，通过SPI串行接口将数据传送给单片机；
4)显示步骤，缓存器将单片机输出口发送过来的8位串行数据转换成8位平行信号输出，用以驱动LED数码管显示。
所述的响应中断步骤为测量电压、电流信号中断子程序和测量功率因数中断子程序。
一种测量电流、电压、功率因数的组合式电量表及其测量方法，该组合式电量表适用于电力电网、自动化控制系统、高低压电器的现场监测显示。可替代原模拟指针仪表，能够实现对电流、电压、功率因数电参数同时进行测量及显示。与以往的电流、电压等表不同， 它可以对几个参数同时进行测量并显示，而且是三排LED数码管显示，其可视度高，给人一目了然的感觉，读数时也方便直观。具有精度高、稳定性好、可靠性高、成本低、结构简单、易操作等优点。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明；
图1为本发明测量电流、电压、功率因数的组合式电量表电路结构框图2为图1所示电源电路原理示意图3为图1所示信号采集电路原理示意图4为单片机电路原理示意图5为本发明主程序流程图6为测量电压、电流信号中断子程序流程图7为测量功率因数中断子程序流程在图1 图4中，1、电源电路；2、信号采集电路；3、单片机；4、显示电路；5、计量芯片。
具体实施方式
如图1所示，组合式电量表包括电源电路1、信号采集电路2、单片机3和显示电路4。信号采集电路2通过单片机3与显示电路4相连接，单片机3，用于读取到信号采集电路2采集到的电量数据，经过处理后，将电压、电流值和功率因数通过显示电路4进行显示。将待测电压和电流输入到计量芯片CSM63进行处理，计量芯片CSM63将处理结果送入 AT89C51单片机进行处理，经单片机控制处理后的数据输出送入到缓存器，然后经限流电阻保护后进行LED显示。
参见图2、图3，电源电路1由变压器Tl、整流电路D1、三态稳压电路ICl和滤波电路组成，输入AC220V经回路输出+5V为系统供电。信号采集电路2由待测电压、电流经电流互感器T3、电压互感器T2输入到计量芯片5进行实时处理，然后将处理后的结果送入到单片机3。计量芯片5是一个包含两个Δ Σ模-数转换器(ADC)、功率计算功能、电能到频率转换器和一个串行接口的完整的功率测量芯片。它可以精确测量瞬时电压，电流和计算 I RMS, VRMS、瞬时功率、有功功率、无功功率，用于研制开发单相、2线或3线电表。
参见图4，该回路主要是AT89C51单片机，经计量芯片CSM63后的数据信息送入到AT89C51单片机，然后单片机进行相应的处理操作，最终将CPU处理后的结果送入显示电路。
显示电路4主要是由缓存器、限流电阻和LED数码管组成。当CPU处理后的数据送入缓存器后其经过限流电阻的限流保护作用，然后显示器进行LED显示电流、电压和功率因数。
如图5所示，图5是本发明测量电流、电压、功率因数的组合式电量表的测量方法主程序流程图。该仪表为一种同时测电流、电压、功率因数三组合式电量表，初始化电流和电压输入值为零，若没有待测信号输入时则输出值均为零。若有待测信号输入时，待测信号则经过计量芯片CSM63进行响应处理，处理后数据输入AT89C51单片机，然后单片机对输入数据进行判断处理，输出相对应的电量值到缓存器，最终由LED数码管显示出来。
步骤10开始，在步骤11中单片机初始化，单片机输入输出口的定义。步骤12判断是否产生中断，若是，则进入响应中断步骤13，若否，则进入步骤16进行LED数码管显示。 步骤14单片机数据处理，步骤15缓存器数据处理，在步骤16中LED数码管显示电流、电压和功率因数。
参见图6，图6为主程序中响应中断步骤中测量电压、电流信号中断子程序流程图，步骤20采集电流、电压信号。在步骤21中保护现场，步骤22开中断，在步骤23中判断是否有电压、电流信号，若是，进入步骤M计量芯片数据处理，若否，则进入步骤27恢复现场。在步骤25中单片机数据处理，步骤沈关中断，在执行步骤27恢复现场后返回主程序。
参见图7，图7为主程序中响应中断步骤中测量功率因数中断子程序流程图；步骤 30采集电流、电压信号。在步骤31中保护现场，步骤32开中断，在步骤33中判断是否有电压、电流信号，若是，进入步骤34调计量芯片数据计算子程序，若否，则进入步骤37恢复现场。在步骤35中单片机数据处理，步骤36关中断，在执行步骤37恢复现场后返回主程序。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种测量电流、电压、功率因数的组合式电量表，包括与各电路相连接的电源电路 (1)，其特征在于，所述的组合式电量表，包括单片机(3)、显示电路G)、信号采集电路0)， 所述的信号采集电路⑵通过单片机⑶与显示电路⑷相连接，所述的单片机(3)，用于读取到信号采集电路(2)采集到的电量数据，经过处理后，将电压、电流值和功率因数通过显示电路(4)进行显示。
2.根据权利要求1所述的测量电流、电压、功率因数的组合式电量表，其特征在于，所述的信号采集电路O)由电流/电压互感器和计量芯片( 所组成，电流、电压信号经过互感器后，变换为计量芯片(5)可采集的信号，单片机(3)经过输入输出口读取到计量芯片的电流、电压值。
3.根据权利要求1所述的测量电流、电压、功率因数的组合式电量表，其特征在于，所述的显示电路由缓存器、限流电阻和LED数码管所组成。当单片机处理后的数据送入缓存器后经过限流电阻，通过LED显示器显示电流、电压值和功率因数。
4.根据权利要求1或2所述的测量电流、电压、功率因数的组合式电量表，其特征在于， 所述的单片机(3)型号为AT89C51，所述的计量芯片(5)的型号为CSM63。
5.一种根据权利要求1-4所述的测量电流、电压、功率因数的组合式电量表的测量方法，其特征在于；单片机中存贮测量程序，所述的测量方法包括下列步骤；1)初始化步骤，用于单片机输入输出口的定义，2)中断判断步骤，用于判断是否产生中断，若是，则进入响应中断步骤；3)信号采集、数据处理步骤，用于通过电流互感器或电压互感器采集输入信号，测量芯片对模拟量采样处理，通过SPI串行接口将数据传送给单片机；4)显示步骤，缓存器将单片机输出口发送过来的8位串行数据转换成8位平行信号输出，用以驱动LED数码管显示。
6.根据权利要求5所述的测量电流、电压、功率因数的组合式电量表的测量方法，其特征在于；所述的响应中断步骤为测量电压、电流信号中断子程序和测量功率因数中断子程序。
全文摘要
本发明公开了一种测量电流、电压、功率因数的组合式电量表及其测量方法，包括与各电路相连接的电源电路，其特征在于，所述的组合式电量表，包括单片机、显示电路、信号采集电路，所述的信号采集电路通过单片机与显示电路相连接。该组合式电量表适用于电力电网、自动化控制系统、高低压电器的现场监测显示。可替代原模拟指针仪表，能够实现对电流、电压、功率因数电参数同时进行测量及显示。与以往的电流、电压等表不同，它可以对几个参数同时进行测量并显示，而且是三排LED数码管显示，其可视度高，给人一目了然的感觉，读数时也方便直观。具有精度高、稳定性好、可靠性高、成本低、结构简单、易操作等优点。
文档编号G01R21/00GK102508003SQ20111034975
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月8日 优先权日2011年11月8日
发明者张先才, 张圣保, 张春芽, 张立新, 徐怀宾, 束龙胜, 秦小州, 董雪晴, 钱田义, 陈坚伟 申请人:安徽鑫龙电器股份有限公司