高精度消谐器参数测量仪的制作方法

所属技术领域

本发明涉及高精度消谐器参数测量仪。

背景技术：

消谐器在电力系统中电压互感器上广泛使用。当消谐器电阻的非线性特性与所接入电压互感器的特性匹配时，具有消除谐振，保护电路的作用。因此，消谐器在生产和使用的过程中必须对其电阻的非线性特性进行精确测量。但是由于消谐器电阻具有非线性，在测量时电压和电流的波形会发生畸变，不再是传统的正弦波信号，因此不能采用测量普通正弦波的方法进行测量，需要研制针对消谐器电压电流真有效值和峰值的测量装置，通过对比电压、电流的峰值的数值来判断发生谐振时电路中电压、电流的畸变程度，以便准确分析消谐器电阻的非线性特性，对消谐器产品的合格性进行判定。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明设计了高精度消谐器参数测量仪。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

高精度消谐器参数测量仪由信号采集与处理模块电路，信号调理模块模块电路和显示模块电路组成。

所述信号采集与处理模块电路，信号采集与处理模块选择c8051f系列单片机中的c8051f020芯片作为系统的主控芯片。c8051f020片上集成了8路高速高精度12位转换器(转换速率100khz）和可编程增益放大器。c8051f020拥有64个通用i/o口（均与5v兼容）具有4352字节的内部ram和64k字节的flash存储器。

所述信号调理模块模块电路，测量仪采集交流电压、电流的峰值和有效值，这4路模拟信号通过c8051f020单片机自带的12位高精度位a/d转换器进行采样。减少了系统外围设备功耗以及成本，增加了系统可靠性，提高系统的测量精度。该电路具有交流信号有效值调理电路和交流信号有效值调理电路。峰值采样主要有2种方法：一是通过对一个周期的采样交流信号值进行判断，最大值即为峰值；二是采用峰值保持电路，直接输出直流峰值信号。

所述显示模块，对于测量仪，不仅需要采样外部的模拟量输入，同时还需要将这些模拟量显示出来，以便及时、方便地掌握实时数据。测量仪选用st7920显示模块驱动一片128*64液晶显示器，可以显示字母、数字符号、中文字型及自定义图块显示。

本发明的有益效果是，高精度消谐器参数测量仪是一种基于c8051f020单片机芯片的高精度测量系统。系统实现多路交流信号的峰值及有效值的实时采集和显示功能。仪器硬件实现交流信号的采集功能，主要由信号调理模块、信号采集与处理模块、显示模块组成。测量仪具有携带方便、测量精度高、性能稳定的特点，具有较好的推广应用价值。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是系统的总体设计方案图。

图2是系统功能结构图。

图3是交流信号采集电路图。

图4是峰值电流测量电路图。

具体实施方式

在图1中，系统的主体框架由数据采集模块与处理模块、单片机模块和数据显示模块3个模块构。

在图2中，硬件系统分为3大模块：信号调理模块、信号采集与处理模块和显示模块。信号调理模块对前端输入的交流电压和电流信号进行处理，滤除噪声，将交流信号转化为单片机a/d模块可采样的信号；信号采集与处理模块对交流电压电流信号进行采样，并对采样后的数据进行运算处理，减小误差；显示模块提供良好的人机界面、实时显示交流电压、电流的有效值、峰值和平均值。

在图3中，由于c8051f020的a/d转换模块是单极型的，且a/d的参考电压为2.5v，无法转换负值的电压。因此，交流信号不能直接接到单片机adc0的模拟输入引脚上。为了测量交流信号，设置单片机c8051f020的adc0模块工作在差分方式下，在50hz的交流信号上叠加一个直流偏置，使得叠加后的信号中没有负电平，输入a/d模块的正输入端口，在a/d模块的负输入端口输入叠加的偏置电平。两路信号经过差分运算后变为原有的交流信号。

在图4中，峰值采样主要有2种方法：一是通过对一个周期的采样交流信号值进行判断，最大值即为峰值；二是采用峰值保持电路，直接输出直流峰值信号。通过比较，测量仪采用峰值保持电路直接输出直流峰值信号进行采样。这样减少了单片机的采样数据量，简化了数据处理运算过程，提高了系统的实时性与可靠性。电压型峰值保持电路主要由运算放大器u2c和u2d，二极管d1和d2，积分回路和组成。通过单片机的p3.1引脚来定峰值保持电路的充电与放电。

技术特征：

技术总结
高精度消谐器参数测量仪由信号采集与处理模块电路，信号调理模块模块电路和显示模块电路组成。高精度消谐器参数测量仪是一种基于C8051F020单片机芯片的高精度测量系统。系统实现多路交流信号的峰值及有效值的实时采集和显示功能。仪器硬件实现交流信号的采集功能，主要由信号调理模块、信号采集与处理模块、显示模块组成。测量仪具有携带方便、测量精度高、性能稳定的特点，具有较好的推广应用价值。

技术研发人员：郭洪
受保护的技术使用者：郭洪
技术研发日：2016.07.10
技术公布日：2018.01.16