专利名称：电力多参数测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种电力测量装置，尤其涉及一种电力多参数测量装置。
背景技术：
现在，煤矿井下落后设备比较多，需要对主要供电装置的电压、电流、功率等电力参数进行实时监测，集中采集，并就近接入系统，上传地面中心站以实现安全监控。同时，市场上现有的数据采集装置，大都存在采集数据不全面、精度不够高或安装比较复杂等缺点。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种可精确测量电压、电流、功率、电量、功率因数等参数的电力多参数测量装置。
为了解决上述技术问题，根据本实用新型的一个技术方案，提供电力
多参数测量装置，包括电压互感器变换电路、采样电路、单片机控制处理电路、电源电路、通讯转换电路、液晶显示接口，其特点是
所述电压互感器变换电路的输入端连接外部交流电压，输出端连接采样电路的一个输入端，所述电压互感器变换电路将三相交流电压转换成小信号输入到釆样电路；
所述采样电路的输入端分别连接电压互感器变换电路的输出端和外部电流互感器的输出端，采样电路的输出端连接单片机控制处理电路的输入端，所述采样电赠-接收电压互感器变换电路输出的小信号和外部电流互
6感器输出的三相电流信号，进行采样处理后输入到单片机控制处理电路； 所述单片机控制处理电路的输入端连接采样电路的输出端，单片机控 制处理电路的输出端连接通讯转换电路的控制端和液晶显示接口，单片机 控制处理电路的数据接收端连接通讯转换电路的第 一输出端，单片机控制 处理电路的数据发送端连接通讯转换电路的第 一输入端，所述单片机控制 处理电路接收采样电路输出的采样信号后进行计算处理，通过液晶显示接 口连接外部液晶显示器，并通过数据发送端输出到通讯转换电^各，同时单
机控制处理电路还输出控制信号到通讯转换电路的控制端；
所述通讯转换电路的控制端与单片机控制处理电路的的输出端连接； 所述通信转换电路的第 一输出端与单片机控制处理电路的数据接收端连 接，所述通信转换电路的第 一输入端与单片机控制处理电路的数据发送端 连接，所述通信转换电路的第二输出端和第二输入端连接外部监控设备的 通讯信号接口 ，并通过通讯信号接口与外部监控设备进行远程通讯；
所述电源电路将外部本安电源电压转换成上述电路单元需要的工作 电压。
根据本实用新型所述的电力多参数测量装置的一个优选方案，所述电 压互感器变换电路由A相电压互感器变换电路、B相电压互感器变换电路 和C相电压互感器变换电路构成，其中，A相电压互感器变换电路接收A 相电压输入，转换成A相小信号输出到采样电路；B相电压互感器变换电 路接收B相电压输入，转换成B相小信号输出到采样电路；C相电压互感 器变换电鴻4矣收C相电压输入，转换成C相小信号输出到采样电路。才艮据本实用新型所述的电力多参数测量装置的一个优选方案，所述采
样电路由A相电流采样电路、A相电压釆样电路、B相电流采样电路、B相电压采样电路、C相电流采样电路、C相电压采样电路、专用采样芯片构成，所述A相电流采样电路、B相电流采样电路、C相电流采样电路的输入端分别连接外部电流互感器的输出端，所述A相电压采样电路的输入端连接A相电压互感器变换电路的输出端，B相电压采样电路的输入端连接B相电压互感器变换电路的输出端，C相电压采样电路的输入端连接C相电压互感器变换电路的输出端，所述A相电流采样电路、A相电压采样电路、B相电流采样电路、B相电压采样电路、C相电流采样电路、C相电压采样电路的输出端分别连接专用采样芯片的输入端，专用采样芯片的输出端连接单片机控制处理电路的输入端。
根据本实用新型所述的电力多参数测量装置的一个优选方案，所述通讯转换电路包括差分数据线收发器U4、三极管N1、光电耦合器U6、 U7、U8，其中，差分数据线收发器U4的R0端连接三极管Nl的基极，三极管Nl的集电极连接电源，三极管Nl的发射极通过电阻Rll连接光电耦合器U6的输入端，光电耦合器U6的输出端连接单片机控制处理电路的数据接收端；差分数据线收发器U4的RE端、DE端同时连接光电耦合器U7的输出端，光电耦合器U7的一个输入端连接单片机控制处理电路的输出端；差分数据线收发器U4的DI端连接光电耦合器U8的输出端，光电耦合器U8的输入端连接单片机控制处理电路的数据发送端；差分数据线收发器U4的A端通过串联连接的电阻R20和电感L7连接485通讯口 ，差分数据线收发器U4的B端通过串联连接的电阻R19和电感L6连接485通讯口 。
根据本实用新型所述的电力多参数测量装置的一个优选方案，所述电力多参数测量装置还包括^F兹阻隔离电源，抗千扰能力强。
本实用新型所述的电力多参数测量装置的有益效果是本实用新型釆用单片机进行控制，具有测量参数多、测量精度高、抗干扰能力强，安装简单、方便、适用范围广的特点，同时，通过通讯转换电路实现了与外部监控设备的远程通讯，并且通过液晶显示接口连接外部液晶显示器，能够将监测数据实时显示，非常适合我国煤矿及其他行业使用，具有极大的经济效益和社会效益。
图1是本实用新型所述的电力多参数测量装置的原理框图。
图2是本实用新型所述的电力多参数测量装置中采样电路2的电路原理框图。
图3是本实用新型所述的电力多参数测量装置中电压互感器变换电路1的电3各原理图。
图4是本实用新型所述的电力多参数测量装置中采样电路2和磁阻隔离电源8的电5各原理图。
图5是本实用新型所述的电力多参数测量装置中单片机控制处理电路3、电源电路4、、液晶显示接口 6、指示电路7的电路原理图。
图6是本实用新型所述的电力多参数测量装置中通讯转换电路5的电路原理图。
图7是单片机Ul的主程序流程框图。
图8是单片机U1的校表子程序流程框图。
图9是单片机U1的通讯子程序流程框图。
具体实施方式
参见图1,本实用新型所述的一种电力多参数测量装置，由电压互感器变换电路l、采样电路2、单片机控制处理电路3、电源电路4、通讯转换电路5、液晶显示接口 6,指示电路7构成，其中，
所述电压互感器变换电路1的输入端连接外部交流电压，输出端连接200920126775.8 采样电路2的一个输入端，所述电压互感器变换电路1将三相交流电压转换成小信号输入到采样电路2;
所述采样电路2的输入端分别连接电压互感器变换电路1的输出端和外部电流互感器的输出端，采样电路2的输出端连接单片机控制处理电路3的输入端，所述釆样电路2接收电压互感器变换电路1输出的小信号和外部电流互感器输出的三相电流信号，进行采样处理后输入到单片机控制处理电路3;
所述单片机控制处理电路3的输入端连接采样电路2的输出端，单片机控制处理电路3的输出端连接通讯转换电路5的控制端和液晶显示接口6,单片机控制处理电路3的数据接收端连接通讯转换电路5的第一输出端，单片机控制处理电路3的数据发送端连接通讯转换电路5的第一输入端，所述单片机控制处理电路3接收采样电路2输出的采样信号后进行计算处理，通过液晶显示接口 6连接外部液晶显示器，并通过数据发送端输出到通讯转换电路5，同时单片机控制处理电路3的数据接收端接收通讯转换电路5输出的信号，另外单片机控制处理电路3还输出控制信号到通讯转换电路5的控制端；
所述通讯转换电路5的控制端与单片机控制处理电路3的的输出端连接；所述通信转换电路5的第一输出端与单片机控制处理电路3的数据接收端连接，所述通信转换电路5的第一输入端与单片机控制处理电3各3的数据发送端连接，所述通信转换电路5的第二输出端和第二输入端连接外部监控设备的通讯信号接口 ，并通过通讯信号接口与外部监控设备进行远程通讯；所述电源电i 各4将外部本安电源电压转换成上述电路单元需要的工
作电压。
在本实施例中，所述电压互感器变换电路l由A相电压互感器变换电
路21、 B相电压互感器变换电路22和C相电压互感器变换电路23构成，
其中，A相电压互感器变换电路21接收A相电压输入，转换成A相小信
号输出到采样电路2; B相电压互感器变换电路22接收B相电压输入，转
换成B相小信号输出到釆样电路2; C相电压互感器变换电路23接收C
相电压输入，转换成C相小信号输出到采样电路2。
参见图2,在本实施例中，所述采样电路2由A相电流采样电路31、A相电压采样电路32、 B相电流采样电路33、 B相电压采样电路34、 C相电流采样电路35、 C相电压采样电路36、专用采样芯片37构成，所述A相电流采样电路31 、 B相电流采样电路33、 C相电流采样电路35的输入端分别连接外部电流互感器的输出端，所述A相电压采样电路32的输入端连接A相电压互感器变换电路21的输出端，B相电压采样电路34的输入端连接B相电压互感器变换电路22的输出端，C相电压采样电路36的输入端连接C相电压互感器变换电路23的输出端，所述A相电流采样电路31、 A相电压采样电路32、 B相电流采样电路33、 B相电压采样电路34、 C相电流采样电路35、 C相电压采样电路36的输出端分别连接专用采样芯片37的输入端，专用采样芯片37的输出端连接单片机控制处理电路3的输入端。
参见图3,图3是本实用新型所述的电力多参数测量装置中电压互感器变换电路l的电路原理图。
参见图6，在本实施例中，所述通讯转换电路5包括差分数据线收发器U4、三极管N1、光电耦合器U6、 U7、 U8,其中，差分数据线收发器U4的R0端连接三极管Nl的基极，三极管Nl的集电极连接电源，三极管Nl的发射极通过电阻Rll连接光电耦合器U6的输入端，光电耦合器U6的输出端连接单片机控制处理电路3的数据接收端；差分数据线收发器U4的RE端、DE端同时连接光电耦合器U7的输出端，光电耦合器U7的一个输入端连接单片机控制处理电路3的输出端；差分数据线收发器U4的DI端连接光电耦合器U8的输出端，光电耦合器U8的输入端连接单片机控制处理电路3的数据发送端；差分数据线收发器U4的A端通过串联连接的电阻R20和电感L7连接485通讯口 ，差分数据线收发器U4的B端通过串联连接的电阻R19和电感L6连接485通讯口 。
在本实施例中，差分数据线收发器U4采用SN75LBC或SN65LBC具有瞬变电压抑制功能的高速转换芯片，它们带有内置高能量瞬变噪声保护装置，允许在总线上挂接最多128个类似器件。
参见图5，在本实施例中，所述电源电路4由模块DC1、 DC2组成，模块DC1采用24V/5V电源隔离模块组成，输入为24V直流电，输出为5V电压；模块DC2为5V电源隔离模块，负责将5V电压经隔离后输出5V电压。
参参见图4，所述电力多参数测量装置还包括^t阻隔离电源8。所述磁阻隔离电源8由磁阻隔离器件L3、 L4构成，负责将数字电源及模拟电源隔离。
参见图5，在本实施例中，所述单片机控制处理电路3主要包括单片机Ul,在单片机中装有图7、 8、 9所示的程序软件，在本实施例中采用P89系列单片机，接口 Pl是液晶显示接口 6,接口 P2是电源及通讯接口。
参见图4，在本实施例中，所述A相电压釆样电路32、 B相电压采样电路34、 C相电压采样电路36结构相同，在此就A相电压采样电路32说明如下电容C23和稳压管D7组成电压限制电路，防止电压过高，烧
12坏内部芯片，电阻R25、 R26,电容C24、 C25组成滤波电路，滤除干扰， 上拉电阻R27、 R28,组成直流偏置电路。
所述A相电流采样电路31、 B相电流采样电路33、 C相电流采样电路 35结构相同，在此就A相电流采样电路31说明如下小信号电流经电阻 RD2后变换为电压信号，电容C20和稳压管D6组成电压限制电路，防止 电压过高，烧坏内部芯片，电阻R21、 R22，电容C21、 C22组成滤波电路， 滤除干护C; 上^立电阻R23、 R24,组成直流偏置电if各。
所述专用采样芯片37采用ATT70系列采样芯片。
权利要求1、一种电力多参数测量装置，包括电压互感器变换电路(1)、采样电路(2)、单片机控制处理电路(3)、电源电路(4)、通讯转换电路(5)、液晶显示接口(6)，其特征在于所述电压互感器变换电路(1)的输入端连接外部交流电压，输出端连接采样电路(2)的一个输入端，所述电压互感器变换电路(1)将三相交流电压转换成小信号输入到采样电路(2)；所述采样电路(2)的输入端分别连接电压互感器变换电路(1)的输出端和外部电流互感器的输出端，采样电路(2)的输出端连接单片机控制处理电路(3)的输入端，所述采样电路(2)接收电压互感器变换电路(1)输出的小信号和外部电流互感器输出的三相电流信号，进行采样处理后输入到单片机控制处理电路(3)；所述单片机控制处理电路(3)的输入端连接采样电路(2)的输出端，单片机控制处理电路(3)的输出端连接通讯转换电路(5)的控制端和液晶显示接口(6)，单片机控制处理电路(3)的数据接收端连接通讯转换电路(5)的第一输出端，单片机控制处理电路(3)的数据发送端连接通讯转换电路(5)的第一输入端，所述单片机控制处理电路(3)接收采样电路(2)输出的采样信号后进行计算处理，通过液晶显示接口(6)连接外部液晶显示器，并通过数据发送端输出到通讯转换电路(5)，同时单片机控制处理电路(3)的数据接收端接收通讯转换电路(5)输出的信号，另外单片机控制处理电路(3)还输出控制信号到通讯转换电路(5)的控制端；所述通讯转换电路(5)的控制端与单片机控制处理电路(3)的的输出端连接；所述通信转换电路(5)的第一输出端与单片机控制处理电路(3)的数据接收端连接，所述通信转换电路(5)的第一输入端与单片机控制处理电路(3)的数据发送端连接，所述通信转换电路(5)的第二输出端和第二输入端连接外部监控设备的通讯信号接口，并通过通讯信号接口与外部监控设备进行远程通讯；所述电源电路(4)将外部本安电源电压转换成上述电路单元需要的工作电压。
2、 根据权利要求l所述的电力多参数测量装置，其特征在于 所述电压互感器变换电路(1)由A相电压互感器变换电路(21 )、 B 相电压互感器变换电路(22 )和C相电压互感器变换电路(23 )构成， 其中，A相电压互感器变换电路(21)接收A相电压输入，转换成A 相小信号输出到采样电路(2); B相电压互感器变换电路(22)接收 B相电压输入，转换成B相小信号输出到采样电路(2); C相电压互 感器变换电路(23 )接收C相电压输入，转换成C相小信号输出到采 样电路(2)。
3、 根据权利要求2所述的电力多参数测量装置，其特征在于 所述采样电路(2 )由A相电流采样电路(31 )、 A相电压采样电路(32 )、 B相电流采样电3各(33 )、 B相电压采样电路(34 )、 C相电流采样电 路(35)、 C相电压采样电路(36)、专用采样芯片(37)构成，所述 A相电流采样电路(31 )、 B相电流采样电路(33 )、 C相电流采样电路(35)的输入端分别连接外部电流互感器的输出端，所述A相电压采样电路(32)的输入端连接A相电压互感器变换电路(21)的输出端，B相电压采样电路(34)的输入端连接B相电压互感器变换电路(22)的输出端，C相电压采样电路(36)的输入端连接C相电压互感器变换电路(23)的输出端，所述A相电流采样电路(31)、 A相电压采样电路(32 )、 B相电流采样电路(33 )、 B相电压采样电路(34 )、C相电流采样电路(35)、 C相电压采样电路(36)的输出端分别连接专用采样芯片(37)的输入端，专用采样芯片(37)的输出端连接单片机控制处理电路(3)的输入端。
4、根据权利要求l、 2或3所述的电力多参数测量装置，其特征在于所述通讯转换电路(5)包括差分数据线收发器(U4)、三极管(Nl)、光电耦合器(U6、 U7、 U8)，其中，差分数据线收发器(U4)的R0端连接三极管(Nl )的基极，三极管(Nl )的集电极连接电源，三极管(Nl)的发射极通过电阻(R11)连接光电耦合器(U6)的输入端，光电耦合器(U6)的输出端连接单片机控制处理电路(3)的数据接收端；差分数据线收发器(U4)的RE端、DE端同时连接光电耦合器(U7)的输出端，光电耦合器(U7)的一个输入端连接单片机控制处理电路(3 )的输出端；差分数据线收发器(U4 )的DI端连接光电耦合器(U8)的输出端，光电耦合器(U8)的输入端连接单片机控制处理电路(3)的数据发送端；差分数据线收发器(U4)的A端通过串联连接的电阻(R20)和电感(L7)连接485通讯口，差分数据线收发器(U4)的B端通过串联连接的电阻(R19)和电感(L6)连接485通讯口。
5、根据权利要求4所述的电力多参数测量装置，其特征在于 所述电力多参数测量装置还包括磁阻隔离电源(8)。
专利摘要电力多参数测量装置，包括电压互感器变换电路、采样电路、单片机控制处理电路、电源电路、通讯转换电路、液晶显示接口，其特征在于所述电压互感器变换电路的输入端连接外部交流电压，输出端连接采样电路的一个输入端，所述电压互感器变换电路将三相交流电压转换成小信号输入到采样电路；所述采样电路的输入端分别连接电压互感器变换电路的输出端和外部电流互感器的输出端，采样电路的输出端连接单片机控制处理电路的输入端，所述采样电路接收电压互感器变换电路输出的小信号和外部电流互感器输出的三相电流信号，进行采样处理后输入到单片机控制处理电路；本实用新型采用单片机进行控制，具有测量参数多、抗干扰能力强、适用范围广的特点。
文档编号G01R21/00GK201392360SQ20092012677
公开日2010年1月27日 申请日期2009年3月26日 优先权日2009年3月26日
发明者于乐泉, 安文斗, 鹏 庄, 徐育军, 勇 明 申请人:煤炭科学研究总院重庆研究院