一种三相谐波电压表的制作方法

本实用新型涉及一种电压表，尤其涉及三相谐波电压表。

背景技术：

随着电力系统自动化程度的不断提高，高压系统的电压测试提出越来越多的要求，功能单一简单的产品不再满足市场需求，检测仪表向着智能化多功能方向发展。在高压系统做测试时不仅需要测量电压值，同时还需要测量频率和谐波分量，功能单一测试仪器不再契合市场需求，多功能检测仪器应运而生，对于变压器等高压设备做测试时，不仅需要测试工频运行情况，还需要测试多倍频运行参数，以及谐波分量等，为变压器的性能判断提供可靠依据。基于现状，发明一种既可以测量电压、又可测试频率和谐波的仪器非常必要。

授权公告号为：CN204389572U的专利公开了三相智能电流电压表，可以测量电压和电流信号，但不能同时测量频率和谐波信号，用户想要测量上述数据时，还要另外购置设备，不够经济，且接线繁琐，增加测试工作量。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种三相谐波电压表，不但可以测量三相交流电压值，还可以同时测量电源频率以及三次及五次谐波分量，实现一种仪器多种功能，不仅适用于高压电测试，还适用于低压电测试，经济性好，同时电压表还配有触摸屏，实现友好人机交互界面。

为实现上述目的，本实用新型发明的一种三相谐波电压表，一种三相谐波电压表，包括：微处理器、电压测量模块、触摸屏，所述电压测量模块输入端与待测电压连接，输出端电连接微处理器，所述触摸屏与微处理器的输出端电连接，

它还包括谐波测量模块，谐波测量模块输入端接待测电压信号，输出端电连接微处理器，所述谐波测量模块用于将待测电压转化为微处理器采样可识别的电信号；

它还包括频率测量模块，频率测量模块的输入端接待测电压信号，输出端电连接微处理，所述频率模块用于将待测电压转化为微处理器可识别的方波信号；

所述微处理器用于接收处理上述电压测量模块、谐波测量模块、频率测量模块的输出信号，并送入触摸屏显示。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步地，所述谐波测量模块包括电压转换电路，基准电压电路和加法电路，所述电压转换电路输入端接待测电压信号，输出端电连接加法电路的，所述电压转换模块用于转换待测电压，基准电压电路输出端电连接加法电路，加法电路输出端与微处理器电连接，所述加法电路用于实现负信号偏移为正信号。

进一步地，所述电压转化电路包括电阻R25、电压互感器PT1，待测电压信号经电阻R25接电压互感器PT1的1号引脚，电压互感器的2号引脚接AGND,电压互感器2号引脚引出输出电压,电压互感器4号引脚接GND。

进一步地，所述基准电压电路包括电阻R38、R39、放大器U6D，电源+3.3V经电阻R38与放大器U6D的12号引脚相连，12引脚经电阻R39接GND，放大器13号引脚与14引脚短接，放大器14号引脚引出基准电压。

进一步地，所述放大器U6D是MCP6004ISL芯片，电阻R38和R39是100k。

进一步地，所述加法电路包括电阻R26、R27、R28、R29、R32、R33、R37，放大器U6A、U6B,基准电压电路输出的电压经电阻R26接入放大器U6B的正相输入端，电压转换电路输出的电压经电阻R27接入放大器U6B的正相输入端，U6B的正相输入端经电阻R29接地，放大器U6B的反相输入端经电阻R28接地，电阻R32一端接放大器U6B的反向输入端，另一端接U6B的输出端，U6B的输出端经电阻R33与放大器U6A的正相输入端相连，U6A的正相输入端经电阻R37接地，放大器U6A反相输入端和输出端短接，U6A输出端引出输出信号，本电路加法器实现容易，电路结构简单，经济性好，放大器U6B实现电压跟随，可以起到隔离干扰，同时可提高电路带载能力。

进一步地，所述放大器U6A和U6B优选MCP6004ISL芯片,电阻R26-R29优选10kΩ,R32优选20kΩ,R33优选1kΩ,R37优选100kΩ。

进一步地，所述频率测量电路包括电阻R34、R30、R35、R31、R36，放大器U7、U8，光耦隔离器U9，待测电压经电阻R34与放大器放大器U7的2号引脚连接，放大器U7的3号引脚经电阻R30接地，U7的7号引脚接电源+12V,U7的4号引脚接电源-12V,U7的6号引脚经电阻R35与放大器U8的3号引脚相连，U8的3号引脚经电阻R31接AGND，U8的2号引脚和6号引脚短接，U8的7号引脚接电源+12V,U8的4号引脚接电源-12V,U8的6号引脚经电阻R36接光耦隔离U9的1号引脚，U9的2号引脚接AGND，U9的3号引脚接GND，U9的4号引脚输出信号，光耦隔离U9可以防止因有电的连接而引起的干扰，可以有效抑制电压性噪声，同时可以提高电路的带载能力。

进一步地，所述放大器U7和U8优选UA741芯片,光耦隔离U9优选PS2801B芯片，电阻R34-R36优选1kΩ，电阻R30和R31优选10kΩ。

进一步地，所述频率测量电路还包括二级管D1、D2，电容C15-C18，所述二极管负极接U7的2号引脚，D1正级反向串联二级管D2后接AGND，U7的4号引脚和7号引脚分别经电容C15和C17接AGND，U8的4号引脚和7号引脚分别经电容C16和C18接AGND，电路中反向串联的二极管起到双向电压保护作用，可以保护放大器U7不被击穿，放大器U7-U8两端的电容C15-C18起到隔离作用，可以有效隔离电磁干扰。

进一步地，所述二级管D1、D2优选IN4733芯片。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的三相谐波电压表，不但可以测量三相交流电压，还可以同时测量三次及五次谐波分量，实现一种仪器多种功能，电路结构简单，容易实现，经济性好，电路中采取多种抗干扰隔离措施，保证测量精度，同时电压表还配有触摸屏，可实现友好人机交互界面。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型具体实施例所述的一种三相谐波电压表的原理框图；

图2为本实用新型具体实施例所述的一种三相谐波电压表的谐波测量模块原理框图；

图3为本实用新型具体实施例所述的一种三相谐波电压表中电压转换电路图；

图4为本实用新型具体实施例所述的一种三相谐波电压表中基准电压电路图；

图5为本实用新型具体实施例所述的一种三相谐波电压表中加法电路图；

图6为本实用新型具体实施例所述的一种三相谐波电压表中的频率模块电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

本实用新型发明的一种三相谐波电压表，如图1所示，包括：微处理器、电压测量模块、触摸屏，所述电压测量模块输入端与待测电压连接，输出端电连接微处理器，所述触摸屏与微处理器的输出端电连接，

它还包括谐波测量模块，谐波测量模块输入端接待测电压信号，输出端电连接微处理器，所述谐波测量模块用于将待测电压转化为微处理器采样可识别的电信号；

它还包括频率测量模块，频率测量模块的输入端接待测电压信号，输出端电连接微处理，所述频率模块用于将待测电压转化为微处理器可识别的方波信号；

所述微处理器用于接收处理上述电压测量模块、谐波测量模块、频率测量模块的输出信号，并送入触摸屏显示。

如图2所示，所述谐波测量模块包括电压转换电路，基准电压电路和加法电路，所述电压转换电路输入端接待测电压信号，输出端电连接加法电路的，所述电压转换模块用于转换待测电压，基准电压电路输出端电连接加法电路，加法电路输出端与微处理器电连接，所述加法电路用于实现负信号偏移为正信号。

如图3所示，所述电压转化电路中，待测电压信号经电阻R25接电压互感器PT1的1号引脚，电压互感器的2号引脚接AGND,电压互感器2号引脚引出输出电压UnF,电压互感器4号引脚接GND。待测电压经电压互感器降压为幅值1.5V以内的电信号。

如图4所示，所述基准电压电路中，电源+3.3V经电阻R38与放大器U6D的12号引脚相连，12引脚经电阻R39接GND，放大器13号引脚与14引脚短接，放大器14号引脚引出基准电压,基准电压电路为谐波测量的加法电路提供+1.5V的直流基准电压。

本实施例中+3.3V电源可通过稳压器AMS1117-3.3V芯片实现，由于该电源是本领域的公知常识，在这里不做赘述。

本实用新型中，放大器U6D优选MCP6004ISL芯片，电阻R38和R39优选100kΩ。

如图5所示，加法电路中，基准电压与经电阻R26接入放大器U6B的正相输入端，电压UnF经电阻R27接入放大器U6B的正相输入端，U6B的正相输入端经电阻R29接地，放大器U6B的反相输入端经电阻R28接地，电阻R32一端接放大器U6B的反向输入端，另一端接U6B的输出端，U6B的输出端经电阻R33与放大器U6A的正相输入端相连，U6A的正相输入端经电阻R37接地，放大器U6A反相输入端和输出端短接，U6A输出端与微处理器电连接，本电路加法器实现容易，电路结构简单，经济性好，U6B实现电压跟随，可以起到隔离干扰，同时提高电路带载能力的作用，加法电路实现电压UnF偏移,使负信号偏移为正信号。

本实用新型中放大器U6A和U6B优选MCP6004ISL芯片,电阻R26-R29均优选10kΩ,R32优选20kΩ,R33优选1kΩ,R37优选100kΩ。

如图6所示，所述频率测量电路中，待测电压Unout经电阻R34与放大器放大器U7的2号引脚连接，U7的2号引脚接二级管D1负极，D1正级反向串联二级管D2接AGND,放大器U7的3号引脚经电阻R30接地，U7的7号引脚接电源+12V,U7的4号引脚接电源-12V,U7的4号引脚和7号引脚分别经电容C15和C17接AGND，U7的6号引脚经电阻R35与放大器U8的3号引脚相连，U8的3号引脚相连经电阻R31接AGND，U8的2号引脚和6号引脚短接，U8的7号引脚接电源+12V,U8的4号引脚接电源-12V,U8的4号引脚和7号引脚分别经电容C15和C17接AGND，U8的6号引脚经电阻R36接光耦隔离U9的1号引脚，U9的2号引脚接AGND，U9的3号引脚接GND，U9的4号引脚与微处理器电连接，电路中反向串联的二极管起到双向电压保护作用，可以保护放大器U7不被击穿，放大器U7-U8两端的电容C15-C18起到隔离作用，可以有效隔离电磁干扰,光耦隔离U9可以防止因有电的连接而引起的干扰，可以有效抑制电压性噪声，同时可以提高电路的带载能力。频率测量电路实现将待测电压经运放转换为微处理可识别的方波信号。

本实用新型中，放大器U7和U8优选UA741芯片,光耦隔离U9优选PS2801B芯片，二级管D1、D2优选IN4733芯片，电阻R34-R36优选1kΩ，电阻R30和R31优选10kΩ。

本实用新型的三相谐波电压表的工作原理是，待测电压经电压测量模块测量出电压值，输出至微处理器，微处理器经处理传输至触摸屏显示；谐波测量具体实现如下，待测电压经电压转换电路降压为幅值1.5V以内的电信号，稳压器为基准电压回路提供稳定的+3.3V直流电压信号，基准参考电压为加法器提供的稳定的+1.5V直流电压，因微处理电压采样端口智能识别0-+3.3V电压信号，所以需要通过加法电路实现信号偏移，负信号偏移为正信号，得到幅值0-+3V的微处理可识别的电信号，满足微处理信号采样要求，微处理根据接收信号进行采样，得到数字电压信号，对采样的数字电压信号进行傅里叶变换，得到相应的三次、五次谐波信号，输出到触摸屏显示；频率测量实现如下，待测电压经频率测量回路，将待测信号转化为微处理器可识别的方波信号，微处理器设定信号的上升沿或下降沿为中断，测定两次中断之间所需的时间，即周期，周期的倒数即为频率，微处理器将该信号输出到触摸屏显示。

本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围。