一种测量功率因数测量仪表的制作方法
【专利摘要】一种测量功率因数的测量仪表，信号输入模块通过信号处理模块与控制器连接，所述的控制器与数码显示电路连接，所述的控制器与报警电路连接，所述的信号处理电路与显示电路连接，结构简单，成本低,直观显示数字，性价比高，接线方便，只需接入电源电流信号，无需操作，就可以快速看到功率因数值；抗干扰能力强，可靠性好；测量的精度高。
【专利说明】一种测量功率因数测量仪表
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种测量功率因数测量仪表【背景技术】
[0002]目前电网中电器的类型越来越多，电网的运转情况越来越复杂，及时了解电网中的功率因数对整个电网的调度非常重要。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据，是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。所以，用电单位的对功率因数有一定的标准要求。功率因数越高，有用功与总功率间的比率便越高，电力系统运行则更有效率。通过改善功率因数，减少了线路中总电流和供电系统中的电气元件，也就减少了用户的电费支出。在以住的功率因数测量中，往往采用的是指针式的仪表，这种测量精度不够，不便于观察其测量值的大小。
实用新型内容
[0003]本实用新型需要解决的技术问题是提供一种测量功率因数测量仪表以达到方便，准确的测量功率因数的目的。
[0004]为了解决上述技术问题本实用新型的技术方案是一种测量功率因数测量仪表，包括信号输入模块，信号处理模块，控制器，所述的信号输入模块通过信号处理模块与控制器连接，所述的控制器与数码显示电路连接，所述的控制器与报警电路连接。
[0005]所述的信号输入模块包括电压信号输入和电流信号输入，所述的电压输入信号分为电压输入+信号、电压输入_信号，电流信号输入包括电流输入+信号和电流输入-信号，所述的电压信号输入为9V电压。
[0006]所述的信号处理模块包括比较器D1，比较器D2，所述的电压输入+信号通过电阻Rl与比较器Dl的负向输入端连接，所述的比较器Dl的正向输入端与比较器D2的正向输入端连接，所述的电压输入+信号通过电阻Rl、电阻R2与电压输入-信号连接，所述的比较器Dl的输出端通过电阻R3与与非门D3的I脚连接，所述的电压输入-信号通过稳压二极管D5与与非门D3的I脚连接，所述的电流输入+信号与比较器D2的负向输入端连接，所述的电流输入+信号通过电阻R4与电流输入-信号连接，所述的电流输入-信号与比较器D2的正向输入端连接，比较器D2的输出端通过电阻R5与与非门D3的2脚连接，所述的电流输入-信号通过稳压二极管D6与与非门D3的3脚连接，所述的与非门D3的3脚与控制器连接，所述的与非门D3的3脚与与非门D4的I脚和2脚连接，所述的与非门D4的3脚与控制器连接。
[0007]所述的控制器采用单片机，单片机型号为AT89C51。
[0008]控制器通过驱动电路与报警电路连接，驱动电路由限流电阻和驱动三极管组成，所述的控制器通过限流电阻与驱动三极管的基极连接，所述的驱动三极管的发射极与VCC连接，所述的驱动三极管的集电极与数码管的公共端连接。[0009]本实用新型与现有技术相比，信号输入模块通过信号处理模块与控制器连接，所述的控制器与数码显示电路连接，所述的控制器与报警电路连接，所述的信号处理电路与显示电路连接，结构简单，成本低，直观显示数字，性价比高，接线方便，只需接入电源电流信号，无需操作，就可以快速看到功率因数值；抗干扰能力强，可靠性好；测量的精度高。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型做进一步详细说明；
[0011]图1为本实用新型原理框图；
[0012]图2为本实用新型信号处理电路电路图；
[0013]图3为本实用新型流程图；
[0014]在图1-3中，1、信号输入模块，2、信号处理模块，3、控制器、4、数码显示电路，5、报警电路。
【具体实施方式】
[0015]一种测量功率因数测量仪表，包括信号输入模块1，信号处理模块2，控制器3，所述的信号输入模块I通过信号处理模块2与控制器3连接，所述的控制器3与数码显示电路4连接，所述的控制器3与报警电路5连接。
[0016]所述的信号输入模块I包括电压信号输入和电流信号输入，所述的电压输入信号分为电压输入+信号、电压输入-信号，电流信号输入包括电流输入+信号和电流输入-信号，所述的电压信号输入为9V电压。信号输入模块通过电压器将工作电源220V转换为低电压9V，把其电压传输给信号采集电路作为功率因数的取样电压，比较器需要的工作电源12V和控制器需要的工作电源5V是通过转换电路供给的。
[0017]所述的信号处理模块2包括比较器D1，比较器D2，所述的电压输入+信号通过电阻Rl与比较器Dl的负向输入端连接，所述的比较器Dl的正向输入端与比较器D2的正向输入端连接，所述的电压输入+信号通过电阻Rl、电阻R2与电压输入-信号连接，所述的比较器Dl的输出端通过电阻R3与与非门D3的I脚连接，所述的电压输入-信号通过稳压二极管D5与与非门D3的I脚连接，所述的电流输入+信号与比较器D2的负向输入端连接，所述的电流输入+信号通过电阻R4与电流输入-信号连接，所述的电流输入-信号与比较器D2的正向输入端连接，比较器D2的输出端通过电阻R5与与非门D3的2脚连接，所述的电流输入-信号通过稳压二极管D6与与非门D3的3脚连接,所述的与非门D3的3脚与控制器连接，所述的与非门D3的3脚与与非门D4的I脚和2脚连接，所述的与非门D4的3脚与控制器连接。
[0018]所述的控制器3采用单片机，单片机型号为AT89C51，单片机AT89C51是一种带4K字节可编程FLASH存储器，128字节内部RAM，片内带有振荡器及时钟电路，是高性能的微处理器。管脚XTALl、XTAL2外接6M晶振及2个20PF的电容构成并联振荡电路，管脚RST外接一个复位电路，给其单片机进行复位。工作电源是5V.其功能是当单片机输入口接收到这些信号时，执行软件程序指令来对数据进行处理，从而算出功率因数COS Φ，同时把这些信息传输到显示电路中去。
[0019]控制器3与数码显示电路4连接，数码显示电路4是共阳极数码管显示电路，它是由单片机AT89C51来控制驱动显示的。在单片机AT89C51的Pl.0-P1.7 口串联相同的限流电阻与共阳极数码管连接，达到控制驱动电流，到达数码管的各个发光段，来驱动各个数码管发光段点亮.当P1.0-P1.7 口中的输出驱动电平为低电平时，则该段的发光二极管导通并点亮，根据发光段的不同组合来显示功率因数COScj5 ；
[0020]控制器3通过驱动电路与报警电路连接，驱动电路由限流电阻和驱动三极管组成，所述的控制器通过限流电阻与驱动三极管的基极连接，所述的驱动三极管的发射极与V C C连接，所述的驱动三极管的集电极与数码管的公共端连接，单片机A T 8 9 C 51的P2.0-P2.3 口通过串联相同的限流电阻来驱动PNP型三极管9012，在开关三极管9012的控制下接电源VCC，到达各个数码管的公共端，来对数码管进行供电，当三极管9012的基极为低电平时，三极管9012导通，电源电流经过三极管由发射极E到集电极C，进入数码管的公共端对数码管进行点亮进行报警。
[0021]测量仪表一旦整个电路被导通，电压信号取决于变压器转换后的低电压信号，再通过分压电阻，把其转换成标准的低电压；电流信号通过采样电阻把其转换成低电压信号，连接到过零比较器将各交流信号整形为各方波信号，经过稳压等电路的处理，传输到单片机AT89C51的INTO、TO、Tl 口，单片机执行软件程序指令，得出相位差Φ的值和COScj5的值，并将其值显示在数码管上。仪表结构简单，成本低，直观显示数字，性价比高，接线方便，只需接入电源电流信号，无需操作，就可以快速看到功率因数值；抗干扰能力强，可靠性好；测量的精度高。
[0022]控制器负责信号处理、数字显示等任务，是以单片机为中心的控制系统，单片机结合一定的外围电路来完成功率因数测量仪表的数据输入信号采集、信号处理、数字显示功能。软件系统主要包括系统初始化、输入信号采样、中断处理、实时显示等功能。
[0023]步骤I为开始动作，步骤2为初始化动作，即控制器输入输出口的定义、中断寄存器、定时器O等进行初始化，步骤3为控制器对输入信号进行采样，步骤4中判断定时信号，若为是，则进入步骤5进行中断处理，若为否，则要返回到步骤3中，中断处理完后，则进入步骤6开始数据显示。
【权利要求】
1.一种测量功率因数测量仪表，其特征在于:包括信号输入模块(1)，信号处理模块(2)，控制器(3)，所述的信号输入模块(I)通过信号处理模块(2)与控制器(3)连接，所述的控制器(3)与数码显示电路(4)连接，所述的控制器(3)与报警电路(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种测量功率因数测量仪表，其特征在于:所述的信号输入模块(I)包括电压信号输入和电流信号输入，所述的电压输入信号分为电压输入+信号、电压输入_信号，电流信号输入包括电流输入+信号和电流输入-信号，所述的电压信号输入为9V电压。
3.根据权利要求2所述的一种测量功率因数测量仪表，其特征在于:所述的信号处理模块(2)包括比较器D1，比较器D2，所述的电压输入+信号通过电阻Rl与比较器Dl的负向输入端连接，所述的比较器Dl的正向输入端与比较器D2的正向输入端连接，所述的电压输入+信号通过电阻Rl、电阻R2与电压输入-信号连接，所述的比较器Dl的输出端通过电阻R3与与非门D3的I脚连接,所述的电压输入-信号通过稳压二极管D5与与非门D3的I脚连接，所述的电流输入+信号与比较器D2的负向输入端连接，所述的电流输入+信号通过电阻R4与电流输入-信号连接，所述的电流输入-信号与比较器D2的正向输入端连接，比较器D2的输出端通过电阻R5与与非门D3的2脚连接，所述的电流输入_信号通过稳压二极管D6与与非门D3的3脚连接，所述的与非门D3的3脚与控制器(3)连接，所述的与非门D3的3脚与与非门D4的I脚和2脚连接，所述的与非门D4的3脚与控制器(3)连接。
4.根据权利要求1或3所述的一种测量功率因数测量仪表，其特征在于:所述的控制器采用单片机，单片机型号为AT89C51。
5.根据权利要求1或3所述的一种测量功率因数测量仪表，其特征在于:控制器(3)通过驱动电路与报警电路连接，驱动电路由限流电阻和驱动三极管组成，所述的控制器通过限流电阻与驱动三极管的基极连接，所述的驱动三极管的发射极与VCC连接，所述的驱动三极管的集电极与数码管的公共端连接。
【文档编号】G01R21/133GK203732621SQ201320892105
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】张春芽, 张希, 高峰, 陈坚伟, 孙传峰, 李颖, 黄维丽 申请人:安徽鑫龙电器股份有限公司