电网扰动信号频谱分析仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种适用于对电网谐波间谐波等扰动信号检测并能实时分析其频谱的电网扰动信号频谱分析仪，其特征是它包括设有单片机的主控模块，主控模块连接有模/数转换模块、频谱显示模块、I/O串口通信模块、电源模块，信号采集模块通过模/数转换模块与主控制模块连接；电源模块与信号采集模块、模/数转换模块、主控模块、频谱显示模块连接，本实用新型用于电网电能质量的实时监测以及对电网谐波间谐波等扰动信号进行频谱分析，功耗低、性价比高、具有很好的实际意义，可通过观测信号频谱和相关数据直接判断电网电能质量，使现象更直观、更明显。
【专利说明】电网扰动信号频谱分析仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种小信号分析仪表，具体地说一种电网扰动信号频谱分析仪器。
【背景技术】
[0002]频谱分析仪是研究电信号频谱结构的仪器，用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量，可用以测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数，是一种多用途的电子测量仪器。它又可称为频域示波器、跟踪示波器、分析示波器、谐波分析器、频率特性分析仪或傅里叶分析仪等。现代频谱分析仪能以模拟方式或数字方式显示分析结果，能分析I赫以下的甚低频到亚毫米波段的全部无线电频段的电信号。主要的功能是在频域里显示输入信号的频谱特性。
[0003]频谱分析仪依信号处理方式的不同，一般有两种类型；即时频谱分析仪(Real-Time Spectrum Analyzer)与扫描调谐频谱分析仪(Sweep-Tuned SpectrumAnalyzer)。即时频率分析仪的功能为在同一瞬间显示频域的信号振幅，其工作原理是针对不同的频率信号而有相对应的滤波器与检知器(Detector)，再经由同步的多工扫描器将信号传送到CRT或液晶等显示仪器上进行显示，其优点是能显示周期性杂散波(PeriodicRandom Waves)的瞬间反应，其缺点是价昂且性能受限于频宽范围，滤波器的数目与最大的多工交换时间(Switching Time)。
[0004]在现代频谱分析仪中，为获得良好的仪器线性度和高分辨率，对信号进行数据采集时，ADC的取样率最少等于输入信号最高频率的两倍，亦即频率上限是IOOMHz的实时频谱分析仪，需要ADC有200MS/S的取样率。快速傅里叶变换对傅氏变换的理论并没有新的发现。
[0005]lm7812是指三段稳压集成电路IC芯片元器件，适用于各种电源稳压电路，输出稳定性好、使用方便、输出过流、过热自动保护。三端稳压集成电路，顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子象是普通的三极管，T0-220的标准封装，也有lm9013样子的T0-92封装。电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的lm78 XX系列和负电压输出的lm79 X X系列。用Im78/lm79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的lm78或lm79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如lm7806表示输出电压为正6V，lm7909表示输出电压为负9V。lm7812则为三端固定正12V输入的集成稳压器。因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。
[0006]IXD12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128X64，内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8X4行16X16点阵的汉字.也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。
[0007]MAX232芯片是美信(MAXM)公司专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5v单电源供电。
【发明内容】
[0008]本实用新型的目的是提供一种适用于对电网谐波间谐波等扰动信号检测并能实时分析其频谱的电网扰动信号频谱分析仪。
[0009]本实用新型是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种电网扰动信号频谱分析仪，它包括设有单片机的主控模块，主控模块连接有模/数转换模块、频谱显示模块、I/o串口通信模块、电源模块，信号采集模块通过模/数转换模块与主控制模块连接；电源模块与信号采集模块、模/数转换模块、主控模块、频谱显示模块连接。
[0010]本实用新型为了检测持续稳定，所述的主控模块包括单片机、与单片机连接的复位电路、时钟晶振电路。
[0011]本实用新型为了控制精准，所述的单片机采用的为单片机Atmega 128L。
[0012]本实用新型所述的I/O串口通信模块采用了 MAX232芯片。
[0013]本实用新型所述的频谱显示模块采用了 IXD12864液晶显示器，由128*64点组成，采用128点作为横坐标,64点作为纵坐标,且I点代表1Hz。
[0014]本实用新型为了工作稳定，所述的电源模块包括滤波电容、集成三端稳压器LM7805，为正5V电源输出的线性直流稳压电源。
[0015]由于采用上述技术方案，本实用新型较好的实现了发明目的，其
[0016]用于电网电能质量的实时监测以及对电网谐波间谐波等扰动信号进行频谱分析，功耗低、性价比高、具有很好的实际意义，可通过观测信号频谱和相关数据直接判断电网电能质量，使现象更直观、更明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的结构原理示意框图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步说明。
[0019]由图1可知，一种电网扰动信号频谱分析仪，它包括设有单片机的主控模块，主控模块连接有模/数转换模块、频谱显示模块、I/o串口通信模块、电源模块，信号采集模块通过模/数转换模块与主控制模块连接；电源模块与信号采集模块、模/数转换模块、主控模块、频谱显示模块连接。
[0020]本实用新型为了检测持续稳定，所述的主控模块包括单片机、与单片机连接的复位电路、时钟晶振电路。
[0021]本实用新型为了控制精准，所述的单片机采用的为单片机Atmega 128L。
[0022]本实用新型所述的I/O串口通信模块采用了 MAX232芯片。[0023]本实用新型所述的频谱显示模块采用了 IXD12864液晶显示器，由128*64点组成，采用128点作为横坐标,64点作为纵坐标,且I点代表1Hz。
[0024]本实用新型为了工作稳定，所述的电源模块包括滤波电容、集成三端稳压器LM7805，为正5V电源输出的线性直流稳压电源，市电通过滤波电容进行滤波，再由三端稳压集成电路稳压，以给其他模块供电稳定的工作电压。
[0025]本实用新型工作时，电源模块对与之连接的主控模块、模/数转换模块、信号采集模块、频谱显示模块进行持续稳定的供电；信号采集模块对电网中的扰动信号进行信号采集(通过设置使单片机内置的ADC采样间隔时间，使采样频率大于信号频率的两倍)，再送到A/D转换模块将模拟信号转换成数字信号后，送入主控模块进行处理，处理得到的信号数据送入频谱显示模块的IXD12864液晶显示器进行实时显示；同时，通过I/O串口通信模块将信号发送给外接的PC机或外接打印机，记录、显示相关的数据或是对数据图谱进行打印，工作人员即可通过观测信号频谱和相关数据判断电网电能质量的好坏。
【权利要求】
1.一种电网扰动信号频谱分析仪，其特征是它包括设有单片机的主控模块，主控模块连接有模/数转换模块、频谱显示模块、I/o串口通信模块、电源模块，信号采集模块通过模/数转换模块与主控制模块连接；电源模块与信号采集模块、模/数转换模块、主控模块、频谱显示模块连接。
2.根据权利要求1所述的电网扰动信号频谱分析仪，其特征是所述的主控模块包括单片机、与单片机连接的复位电路、时钟晶振电路。
3.根据权利要求1所述的电网扰动信号频谱分析仪，其特征是所述的单片机采用的为单片机 Atmega 128L。
4.根据权利要求2所述的电网扰动信号频谱分析仪，其特征是所述的单片机采用的为单片机 Atmega 128L。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的电网扰动信号频谱分析仪，其特征是所述的I/O串口通信模块采用了 MAX232芯片。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的电网扰动信号频谱分析仪，其特征是所述的频谱显示模块采用了 IXD12864液晶显示器。
7.根据权利要求5所述的电网扰动信号频谱分析仪，其特征是所述的频谱显示模块采用了 IXD12864液晶显示器。
【文档编号】G01R23/16GK203535115SQ201320709824
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】李加升 申请人:湖南城市学院