一种电力仪表的制作方法

1.本实用新型涉及电能计量领域，尤其涉及到一种电力仪表。


背景技术：

2.电力仪表作为一种数字化的前端采集元件，能够测量常用的电力参数，如交流电压的测量，从而被广泛应用于各种控制系统对电力系统的电力监控中。
3.相关技术中，电力仪表通常利用串联的分压电阻和运算放大器对交流电压获取采样信号，进而基于该采样信号实现对交流电压的测量。但其无法对含有高次谐波的交流电压进行有效采样，且采样结果容易受到温度和负载的影响，进而影响交流电压的测量精度。


技术实现要素：

4.为了解决现有的电力仪表存在无法对含有高次谐波的交流电压进行有效采样，且采样结果容易受到温度和负载的影响，进而影响交流电压的测量精度的技术问题。本实用新型提供一种电力仪表。
5.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
6.第一方面，本实用新型提供了一种电力仪表，包括第一电压采样电路、第二电压采样电路、基准电路、显示屏和微控制单元，微控制单元与显示屏连接；
7.第一电压采样电路包括第一放大单元和接有火线的分压滤波电路，第二电压采样电路包括接有零线的第二放大单元，分压滤波电路通过第一放大单元与微控制单元连接，第一放大单元通过基准电路与第二放大单元连接，第二放大单元与微控制单元连接，其中：
8.火线包括三相交流电中的第一火线和第二火线，分压滤波电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容和第二电容；
9.第一火线通过第一电阻与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与第一放大单元连接；第二火线通过第三电阻与第四电阻的一端连接，第四电阻的另一端与第一放大单元连接；第一电阻还通过第一电容与第四电阻的另一端连接，第三电阻还通过第二电容与第二电阻的另一端连接。
10.本实用新型的有益效果是：电力仪表利用上述结构的分压滤波电路能够对火线输入的交流电压进行分压，并对交流电压中的高次谐波进行过滤，使得第一电压采样电路能够对含有高次谐波的交流电压实现有效采样，且第二电压采样电路输出的校准信号能够量化温漂和负载对交流电压采样信号的影响，进而有效减小温度和负载对交流电压测量精度的影响。
11.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
12.进一步，第一电压采样电路还包括滤波电路，第一放大单元通过滤波电路与微控制单元连接，滤波电路包括第五电阻和第三电容，其中：
13.第五电阻的一端与第一放大单元连接，第五电阻的另一端与微控制单元连接，第五电阻的另一端还通过第三电容接地。
14.进一步，第一放大单元包括第一运算放大器、第六电阻和第七电阻，其中：
15.第一运算放大器的同相输入端与第二电阻的另一端连接，第一运算放大器的反相输入端与第四电阻的另一端连接，第一运算放大器的输出端与第七电阻的一端连接，第七电阻的另一端与滤波电路连接，第一运算放大器的同相输入端还与基准电路连接，第一运算放大器的反相输入端还通过第六电阻与第七电阻的另一端连接，第一运算放大器的正电源端接有直流电源，第一运算放大器的负电源端接地。
16.进一步，第二电压采样电路还包括分压电路，第二放大单元通过分压电路与零线连接。
17.进一步，第二放大单元包括第二运算放大器、第八电阻和第九电阻，其中：
18.第二运算放大器的同相输入端与基准电路连接，第二运算放大器的反相输入端与分压电路连接，第二运算放大器的输出端与第九电阻的一端连接，第九电阻的另一端与微控制单元连接，第二运算放大器的反相输入端还通过第八电阻与第九电阻的另一端连接，第二运算放大器的正电源端接有直流电源，第二运算放大器的负电源端接地。
19.进一步，基准电路包括第十电阻和第十一电阻，直流电源通过第十电阻与第十一电阻的一端连接，第十一电阻的另一端接地，第十电阻和第十一电阻相连形成共接点，第一放大单元和第二放大单元分别与共接点连接。
20.进一步，还包括电流采样电路，电流采样电路与微控制单元连接。
21.进一步，电流采样电路包括互感器、第三运算放大器、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十八电阻、第二十一电阻、第十九电容、第二十电容和第二十一电容，其中：
22.互感器与第十六电阻并联，第十六电阻的一端通过第十四电阻与第三运算放大器的同相输入端连接，第十六电阻的另一端通过第十八电阻与第三运算放大器的反相输入端连接，第三运算放大器的输出端与第十五电阻的一端连接，第十五电阻的另一端与微控制单元连接，第十五电阻的一端通过第二十一电容接地，第三运算放大器的反相输入端通过第二十电容接地，第三运算放大器的反相输入端还通过第二十一电阻与第十五电阻的一端连接，第十五电阻的另一端还通过第十九电容接地，第三运算放大器的正电源端接有直流电源，第三运算放大器的负电源端接地。
23.进一步，显示屏为触控显示屏。
24.本实用新型附加的方面及其的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型实践了解到。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
26.图1为本实用新型一个实施例提供的电力仪表的结构示意图；
27.图2为本实用新型一个实施例提供的电力仪表的部分电路的结构示意图；
28.图3为本实用新型一个实施例提供的电流采样电路的结构示意图。
29.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
30.10、第一电压采样电路，20、第二电压采样电路，30、基准电路，40、显示屏，50、微控制单元，101、第一放大单元，102、分压滤波电路，103、滤波电路，201、第二放大单元，202、分压电路。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.参照图1和图2所示，图1和图2为本实施例提供了一种电力仪表，包括第一电压采样电路10、第二电压采样电路20、基准电路30、显示屏40和微控制单元50，微控制单元50与显示屏40连接；
33.第一电压采样电路10包括第一放大单元101和接有火线的分压滤波电路102，第二电压采样电路20包括接有零线的第二放大单元201，分压滤波电路102通过第一放大单元101与微控制单元50连接，第一放大单元101通过基准电路30与第二放大单元201连接，第二放大单元201与微控制单元50连接，其中：
34.火线包括三相交流电中的第一火线和第二火线，分压滤波电路102包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第一电容c1和第二电容c2；
35.第一火线通过第一电阻r1与第二电阻r2的一端连接，第二电阻r2的另一端与第一放大单元101连接；第二火线通过第三电阻r3与第四电阻r4的一端连接，第四电阻r4的另一端与第一放大单元101连接；第一电阻r1还通过第一电容c1与第四电阻r4的另一端连接，第三电阻r3还通过第二电容c2与第二电阻r2的另一端连接。
36.在该实施例中，第一火线a和第二火线b分别与第一电压采样电路10连接，零线n与第二电压采样电路20连接，微控制单元50接收第一电压采样电路10输出的交流电压采集信号vo1和第二电压采样电路20输出的校准信号vo2，并利用显示屏40对vo1和vo2进行显示，以便技术人员根据该vo1和vo2对交流电压进行观测和计算。
37.其中，微控制单元50可采用r5f10cgb的单片机芯片，该单片机芯片搭载有ht1622的lcd驱动芯片，由lcd驱动模块驱动显示屏40进行显示。
38.可选的，如图2所示，在一个实施例中，第一电压采样电路10还包括滤波电路103，第一放大单元101通过滤波电路103与微控制单元50连接，滤波电路103包括第五电阻r5和第三电容c3，其中：
39.第五电阻r5的一端与第一放大单元101连接，第五电阻r5的另一端与微控制单元50连接，第五电阻r5的另一端还通过第三电容c3接地。
40.可以理解的是，r5和c3构成的rc滤波电路用于对第一放大单元101输出的信号进行滤波处理，以进一步滤除高次谐波等信号干扰，提高交流电压的采样效果。
41.可选的，第一放大单元101包括第一运算放大器u2c、第六电阻r6和第七电阻r7，其中：
42.第一运算放大器u2c的同相输入端与第二电阻r2的另一端连接，第一运算放大器u2c的反相输入端与第四电阻r4的另一端连接，第一运算放大器u2c的输出端与第七电阻r7
的一端连接，第七电阻r7的另一端与滤波电路103连接，第一运算放大器u2c的同相输入端还与基准电路30连接，第一运算放大器u2c的反相输入端还通过第六电阻r6与第七电阻r7的另一端连接，第一运算放大器u2c的正电源端接有直流电源，第一运算放大器的负电源端接地。
43.其中，直流电源vdd可设为5v的直流电源。
44.可选的，在一个实施例中，第二电压采样电路20还包括分压电路202，第二放大单元201通过分压电路202与零线连接。
45.在该实施例中，分压电路202可采用串联的四个分压电阻构成，该分压电路202用于对输入的高压交流电进行分压，从而避免高压交流电对电路造成损坏。
46.可选的，第二放大单元201包括第二运算放大器u2d、第八电阻r8和第九电阻r9，其中：
47.第二运算放大器u2d的同相输入端与基准电路30连接，第二运算放大器u2d的反相输入端与分压电路202连接，第二运算放大器u2d的输出端与第九电阻r9的一端连接，第九电阻r9的另一端与微控制单元50连接，第二运算放大器u2d的反相输入端还通过第八电阻r8与第九电阻r9的另一端连接，第二运算放大器u2d的正电源端接有直流电源，第二运算放大器u2d的负电源端接地。
48.需要说明的是，在不同的环境温度和负载下，基准电路输出的基准信号会发生变化，运算放大器也会发生温漂现象，导致实际在运算放大器中起作用的偏置电压v1不等于基准电路理论输出的基准信号，从而影响放大单元对火线电压的采样精度。对于如图2所示的第二放大单元201，有vo2＝v1-vn*p，p为一常数，而零线电压vn通常可以近似为零，则有vo2＝v1，此时偏置电压v1＝vdd*q+w，q为一常数，w表示环境温度和负载对放大单元引入的误差，从而使得第二放大单元201输出的校准信号vo2能够量化温漂和负载对交流电压采样信号的影响。
49.可选的，在一个实施例中，基准电路30包括第十电阻r10和第十一电阻r11，直流电源vdd通过第十电阻r10与第十一电阻r11的一端连接，第十一电阻r11的另一端接地，第十电阻r10和第十一电阻r11相连形成共接点，第一放大单元101和第二放大单元201分别与共接点连接。
50.可选的，在一个实施例中，还包括电流采样电路，电流采样电路与微控制单元50连接。
51.可选的，如图3所示，电流采样电路包括互感器ct1、第三运算放大器u2b、第十四电阻r14、第十五电阻r15、第十六电阻r16、第十八电阻r18、第二十一电阻r21、第十九电容c19、第二十电容c20和第二十一电容c21，其中：
52.互感器ct1与第十六电阻r16并联，第十六电阻r16的一端通过第十四电阻r14与第三运算放大器u2b的同相输入端连接，第十六电阻r16的另一端通过第十八电阻r18与第三运算放大器u2b的反相输入端连接，第三运算放大器u2b的输出端与第十五电阻r15的一端连接，第十五电阻r15的另一端与微控制单元50连接，第十五电阻r15的一端通过第二十一电容c21接地，第三运算放大器u2b的反相输入端通过第二十电容c20接地，第三运算放大器u2b的反相输入端还通过第二十一电阻r21与第十五电阻r15的一端连接，第十五电阻r15的另一端还通过第十九电容c19接地，第三运算放大器u2b的正电源端接有直流电源，第三运
算放大器u2b的负电源端接地。
53.示例性地，ct1为电流比为2000:1的互感器，用于对交流电流进行采样；r16为1欧姆的采样电阻，用于将ct1获取的电流转换成电压，该电压经u2b进行8倍放大后生成采样信号vo3，该采样信号vo3由微控制单元50接收。
54.可选的，在一个实施例中，显示屏40为触控显示屏。
55.示例性地，触控显示屏可以采用液晶触摸屏，微控制单元50根据电压采样电路、电流采样电路所得到的采样结果，以及技术人员通过液晶触摸屏手动输入的参数公式，自动计算交流电压和电流，并显示在液晶触摸屏上，使得本实施例的电力仪表能够克服普通的数显表只显示单一参数的缺陷，提高用户的使用体验。
56.上述结构的电力仪表利用上述结构的分压滤波电路能够对火线输入的交流电压进行分压，并对交流电压中的高次谐波进行过滤，使得第一电压采样电路能够对含有高次谐波的交流电压实现有效采样，且第二电压采样电路输出的校准信号能够量化温漂和负载对交流电压采样信号的影响，进而有效减小温度和负载对交流电压测量精度的影响。
57.以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。