专利名称：一种电量采集装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电量采集装置。
背景技术：
现有技术中电量采集通常有离线式和在线采集两种方法，主要用于电压、电流、频 率、功率等电量的测量。而目前离线式电量采集普遍存在以下两方面的问题1、采用电极接触方式测量，容易产生接触不良误读数据的问题，接触不良一般由 于电极氧化或机械结构受损等原因造成；2、采集方法原始，智能化程度低，操作过程复杂，不能满足提高工作效率的要求。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种非电极接触、 准确率高、智能化的电量采集装置。本实用新型所采用的技术方案是本实用新型包括采集器和安装在需测量电气回 路中的电量测量器，所述电量测量器与采集器进行数据通讯，所述采集器包括用于数据读、写控制的采集控制器；射频读写器，受所述采集控制器控制可产生射频信号，用于将数据发送给电量测 量器和接收电量测量器返回的测量数据；所述电量测量器包括与所述射频读写器相适配的射频收发单元；用于对被测电量信号进行取样并处理的取样单元；以及处理器，用于接受来自采集器的控制信号，且对电量信号进行检测和转换后并存 储；所述采集器中的采集控制器通过射频读写器发送控制信号，通过射频收发单元接 受该控制信号再发送至处理器内，所述处理器对来自取样单元的被测电量信号进行检测以 及模/数转换，并将处理后的电量信号回传给采集器。进一步，所述电量测量器还包括射频电能转换电路，所述射频电能转换电路作为 电量测量器的工作电源，通过所述射频收发单元接收来自采集器的射频电能，经过整流、滤 波、稳压后给所述射频收发单元、取样单元和处理器供电。进一步上述的射频读写器包括产生射频信号的射频信号发生电路；数据发送电路，对采集控制器需要发送的数据进行调制和功率控制并发送至功率 驱动电路；接收所述电量测量器返回的测量数据的数据接收电路；对射频信号进行放大的功率驱动电路；以及与功率驱动电路相连接的射频天线I。
3[0021]所述数据接收电路和功率驱动电路共用射频天线I。进一步上述的射频收发单元包括与所述射频天线I相耦合通讯的射频天线II ；通信信号接收电路，用于接收来自采集器的控制信号，经整形、解调后传给处理 器；通信信号发送电路，用于向采集器发送本机地址和采样后的测量数据。进一步上述的述处理器包括单片机以及与单片机适配连接的A/D转换器和转换 控制电路，转换控制电路连接于A/D转换器对数据的模/数转换进行控制。进一步上述的述取样单元具体包括用于开关量信号取样的开关量输入电路；用于模拟量信号取样的模拟量输入电路；以及与开关量输入电路和模拟量输入电路相连接的电信号整理电路，用于将被测电量 信号转换成符合所述A/D转换器量程的电量信号。本实用新型的有益效果在于1、由于本实用新型包括采集器和电量测量器两部分，由二者上的射频天线耦合通 讯来采集电能量，不存在接触不良问题；2、采用非接触方式采集测量数据，可方便地与前述各类便携设备接口 ；3、分辨率高，最高可达1/4096，且可根据需要进行自动调整；而且准确率高，相比 电极接触法避免了数据误读的问题；4、由于采用电磁耦合通讯，采集效率高，一般的单点采集时间不超过两秒；5、由于本装置中还可包括射频电能转换电路，通过所述射频收发单元接收来自采 集器的射频电能，经过整流、滤波、稳压后给所述射频收发单元、取样单元和处理器供电。这 样电量测量器内无电池，无外接电源，因此无需考虑电源的问题，安装相对简单；6、在采集器供电的情况下，非测量状态下电量测量器处于失电状态，抗电磁损伤 能力较强。
图1是本实用新型电量采集装置的结构框图；图2是电量采集装置中采集器的具体结构框图；图3是电量采集装置中电量测量器的具体结构框图。
具体实施方式
该电量采集装置可在电力、石油、化工、交通等领域广泛使用，以电力为例，可在以 下系统中使用1、电力设备巡视系统用于检测设备的工作电压、电流、周波、功率因数、温度、湿 度、压板或辅助接点状态等；2、电力微机防止电气误操作系统可用于电气锁、验电锁、状态检测锁、位置检测 锁的设计；3、电力设备温度检测系统，用于离线测量设备各部位的温度。[0045]如图1所示，本采集器装置包括便携式的采集器1和电量测量器2两部分，采集器 1可以是加装了射频读写头的笔记本电脑、PDA或微机防误电脑钥匙或自制的便携式控制 器，主要用于数据的读、写控制以及特定应用的流程控制。电量测量器2是安装在需测量电 气回路中的电量测量部件，主要用于电量测量和与采集器1进行数据通讯。见图2，所述采集器1包括采集控制器3和射频读写器4，采集控制器3是采集器 的主控单元，可以是PDA，笔记本电脑，微机防误电脑钥匙或自制的便携式控制器，主要用于 数据的读、写控制和特定应用流程控制(如微机防误闭锁操作)。射频读写器4受所述采 集控制器3控制可产生射频信号，用于将数据发送给电量测量器2和接收电量测量器2返 回的测量数据，它包括射频信号发生电路401、数据发送电路402、数据接收电路403、功率 驱动电路404和射频天线I 405。射频信号发生电路401用于产生射频信号，其频率范围可 在几千赫兹至几千兆赫兹之间，通常是正弦波或占空比为50%的方波信号；数据接收电路 403用于接收电量测量器返回的测量数据，它和功率驱动电路404共用一个天线，主要由信 号放大、整形、解调、解码等功能电路组成；数据发送电路402用于将采集控制器要发送的 数据通过功率驱动电路和天线发送出去，主要由信号调制电路和功率控制电路组成；功率 驱动电路404用于对射频信号进行功率放大，放大后的射频信号通过射频天线I 405向外 发射；射频天线I 405是采集器的射频能量输出和数据读、写通道，依频率和功率不同可以 是各种尺寸的环形天线，半波振子天线或微波电线(微带天线、喇叭天线、波导天线)。如图1和图3所示，所述电量测量器2包括与上述射频读写器4相适配的射频收 发单元5 ；用于对被测电量信号进行取样并处理的取样单元7 ；以及用于接受来自采集器的 控制信号，且对电量信号进行检测和转换后并存储的处理器6。射频收发单元5包括通信信 号发送电路503、通信信号接收电路502和射频天线11501，射频天线II501与图2中的射 频天线I 405耦合通信；通讯信号发送电路503用于向采集器1发送本机地址信息和采样 后的测量数据；通讯信号接收电路502用于接收来自采集器1的控制数据，有整形，解调等 功能，解调后的数据直接传给低功耗的处理器6内。上述取样单元7包括电信号整理电路 701、开关量输入电路702和模拟量输入电路703。电信号整理电路701用于将被测电量信 号转换成符合A/D转换器量程的电量信号，通常由放大电路，衰减电路，匹配电路等组成； 开关量输入电路702用于开关量信号的取样，取样对象如指令开关接点、设备辅助开关接 点等；模拟量输入电路703用于模拟量信号的取样，可取样电压、电流、频率等电量信号。处 理器6是电量测量器的主控单元，通常为极低功耗的单片机601，可自带A/D转换器602和 转换控制电路603，其主要功能有以下4个方面1、对经电信号整理电路处理后的模拟量信号进行模/数转换并存储；2、对经电信号整理电路处理后的开关量信号进行检测并存储；3、通过通讯信号接收电路接收来自采集器的控制信号；4、通过通讯信号发送电路发送该电量测量器的地址信息和采样后的电量信息。电量测量器2的供电方式多种多样，可以是自带电池，或者是外接电源等方式，本 方案中最佳采用的是来自采集器1的射频电能供电来启动电量测量器2工作，这样电量测 量器2内无电池或无外接电源，安装相对简单，还可以通过采集器1智能化控制电量测量器 2的工作状态；其具体方案是在电量测量器2内还包括射频电能转换电路8，通过所述射频 收发单元5接收来自采集器1的射频电能，经过整流、滤波、稳压后给所述射频收发单元5、取样单元7和处理器6供电。 综上所述，本方案的电量采集装置采集方法和原理便携式采集器1进入采集状 态后，采集控制器3启动射频读写器4，通过射频天线1405向外辐射电磁能量，当采集器1 上的射频天线1405靠近电量测量器2上的射频天线II501时，两个天线之间形成确定的能 量耦合关系(通常用耦合系数表示)，当耦合系数达到一定值时，电量测量器2就可获得足 够的电能，从而进入工作状态，其工作流程是从射频天线耦合来的电信号经电能转换电路 8形成可供其它电路使用的工作电源，低功耗处理器6上电后首先通过通信信号发送电路 503向采集器1循环发送本机地址，同时通过通信信号接收电路502接收采集器1发来的控 制命令，如果收到命令则循环回传命令中要求检测的电量数据。
权利要求一种电量采集装置，包括采集器和安装在需测量电气回路中的电量测量器，所述电量测量器与采集器进行数据通讯，其特征在于，所述采集器包括用于数据读、写控制的采集控制器；射频读写器，受所述采集控制器控制可产生射频信号，用于将数据发送给电量测量器和接收电量测量器返回的测量数据；所述电量测量器包括与所述射频读写器相适配的射频收发单元；用于对被测电量信号进行取样并处理的取样单元；以及处理器，用于接受来自采集器的控制信号，且对电量信号进行检测和转换后并存储；所述采集器中的采集控制器通过射频读写器发送控制信号，通过射频收发单元接受该控制信号再发送至处理器内，所述处理器对来自取样单元的被测电量信号进行检测以及模/数转换，并将处理后的电量信号回传给采集器。
2.根据权利要求1所述的一种电量采集装置，其特征在于，所述电量测量器还包括射 频电能转换电路，通过所述射频收发单元接收来自采集器的射频电能，经过整流、滤波、稳 压后给所述射频收发单元、取样单元和处理器供电。
3.根据权利要求1或2所述的一种电量采集装置，其特征在于，所述射频读写器包括 产生射频信号的射频信号发生电路；数据发送电路，对采集控制器需要发送的数据进行调制和功率控制并发送至功率驱动 电路；接收所述电量测量器返回的测量数据的数据接收电路； 对射频信号进行放大的功率驱动电路； 以及与功率驱动电路相连接的射频天线I。
4.根据权利要求3所述的一种电量采集装置，其特征在于，所述数据接收电路和功率 驱动电路共用射频天线I。
5.根据权利要求1或2所述的一种电量采集装置，其特征在于，所述射频收发单元包括与所述射频天线I相耦合通讯的射频天线II ；通信信号接收电路，用于接收来自采集器的控制信号，经整形、解调后传给处理器； 通信信号发送电路，用于向采集器发送本机地址和采样后的测量数据。
6.根据权利要求1或2所述的一种电量采集装置，其特征在于，所述处理器包括单片 机以及与所述单片机适配连接的A/D转换器和转换控制电路，转换控制电路连接于A/D转 换器对数据的模/数转换进行控制。
7.根据权利要求6所述的一种电量采集装置，其特征在于，所述取样单元包括 用于开关量信号取样的开关量输入电路；用于模拟量信号取样的模拟量输入电路；以及与开关量输入电路和模拟量输入电路相连接的电信号整理电路，用于将被测电量信号 转换成符合所述A/D转换器量程的电量信号。
专利摘要本实用新型公开了一种非电极接触、准确率高、智能化的电量采集装置。该采集装置包括便携式的采集器和电量测量器两部分，采集器可以是加装了射频读写头的笔记本电脑、PDA或微机防误电脑钥匙或自制的便携式控制器，主要用于数据的读、写控制以及特定应用的流程控制。电量测量器是安装在需测量电气回路中的电量测量器，主要用于电量测量和与采集器进行数据通讯，采集器可以通过磁耦合通讯发出控制信号以及为电量测量器提供工作电源，电量测量器可以通过磁耦合通讯将测量数据回传给采集器。本实用新型可在电力、石油、化工、交通等领域广泛使用。
文档编号G08C17/02GK201689537SQ20102021465
公开日2010年12月29日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者栗新 申请人:珠海理想科技有限公司