專利名稱：三相交流電分時采樣相序測量方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及三相交流電的相序測量方法及其裝置，主要是指一種三相交流電分時采樣相序測量方法及其裝置。
背景技術：
三相供電設備的正常運行與三相電的相序有直接關系，因此三相電相序的正確檢測是大多數設備的基本要求。傳統的三相交流電相序測量方法是用三根導線連接到三相線上，將采樣到的信號進行相位比較，然后顯示三相交流電的順、逆相關系。這樣，至少要用三根導線，操作較為繁瑣，也不便攜帶。一種利用三相交流電瞬時電壓波形的特性，在預定的時間交替掃描各相位的方法，該方法借助于一種合適的預置測算法來測算測量值，或通過測算兩個時刻的測量值來確定相序。該方法受波形的影響，可能干擾測量的準確性。
發明內容
本發明的目的是提供一種三相交流電分時采樣相序測量方法及其裝置，以便解決現有三相交流電相序測量方法及其裝置存在的不足，更簡便快捷地實現三相電相序的正確檢測。
實現本發明的方法包括用一感應探頭分別采取三相線上的交流電壓信號；把所采三相線的交流正弦波電壓整形為方波；令A相方波的上升沿或下降沿為2nπ點，令B相方波的上升沿或下降沿為2nπ′點，令C相方波的上升沿或下降沿為2nπ″點；將第一次采到的工頻周期存儲起來，根據工頻周期，建立一個虛擬D相，以虛擬D相的上升沿為零度參考點，并使該點與A相的2nπ點對齊，作為下一步測量的基準，同時A相被確定；和一用于識別、計算、存儲信號的MCU微處理器。
該方法還包括以MCU微處理器內部的定時器建立虛擬D相；將三相交流電的任一相與虛擬D相比較，相對D相的零點，其中A相落在±60°范圍內；B相落在60～180°范圍內；C相落在180～300°范圍內。
實現本發明的裝置是該裝置包括一感應探頭、一由運算放大器IC2A和IC2B組成的電路、一MCU微處理器、一顯示電路；其中IC2B、R9組成高輸入阻抗開環放大器，IC2A、R3、R11組成方波整形電路；由感應探頭所采集到的相線交流正弦波電壓信號經放大、整形后，再經MCU微處理器對信號進行識別、計算、存儲后驅動顯示電路輸出。
該裝置還包括一基本電路，感應頭Y1接IC2B負輸入端，電阻R9跨接在IC2B負輸入端與地之間，IC2B正輸入端接地，電容C1跨接在IC2B負輸入端與輸出端之間，IC2B輸出端經電容C2接IC2A正輸入端，IC2A負輸入端接地，IC2A輸出端經電阻R8接MCU微處理器IC4腳7、8，電容C2與IC2A正輸入端之間經電阻R3接電源VCC、經電阻R11接地；IC4腳16、17經電阻R7接三極管Q3基極，Q3集電極接地、發射極經蜂鳴器BZ接電源VCC，IC4腳4、5接在晶振X兩端，IC4腳11、12、14分別經電阻R6、R29、R4和發光二極管D2、D1、D3接電源VCC，IC4腳10接地、腳20接電源VCC、腳1經電容C19接電源E1；IC3是電源倒向模塊。
本發明的有益效果分時采樣簡稱分時法，測相序時可以不要任何連接導線，只需一只探頭分別在三相線上采樣，即可測量相序。具有操作簡單，測量快速、準確等特點。
圖1是本發明中三相方波與虛擬D相對應示意圖。
圖2是本發明的相序筆示意圖，其中1感應探頭、2主體。
圖3是本發明的電路框圖。
圖4是本發明的MCU微處理器程序流程簡圖。
圖5是本發明的電路原理圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明分時采樣相序測量原理測相序是一種定性的測量。把被采樣的交流正弦波電壓整形成方波，令A相方波的上升沿(或下降沿)為2nπ點，B相方波的上升沿(或下降沿)為2nπ′點，C相方波的上升沿(或下降沿)為2nπ″點，如圖1所示。將第一次采到的工頻周期存儲起來，根據工頻周期，在相序筆內建立一個虛擬D相，以虛擬D相的上升沿為零度參考點，并使其與A相的2nπ點對齊，為下一步的測量做好準備。同時A相被定義。將三相交流電的任一相與虛擬D相比較，圖1中，相對D相的零點，只要2nπ點落在±60°范圍內，2nπ′點落在60°~180°范圍內，2nπ″點落在180°~300°范圍內即可得知被測相線是A相、B相或C相。實際應用中虛擬D相的精度是有限的，經一定時間的積累誤差后，零點會發生漂移。如果虛擬D相的周期與A相周期的誤差為6uS，在測量60Hz交流電時，經計算7秒時零點已漂移約59°。這會在7秒后把B相或C相誤測為A相。根據A、B、C相相互間隔120°的關系，測量過程中，在確定被測相后，因被測相2nπ與A相2nπ點之差是已知的，可使D相零點重新與A相2nπ點對齊。達到改善D相零點漂移的目的。那么只要測量探頭在采樣兩組信號之間的時間間隔小于7秒(對于60Hz工頻)，就有足夠的時間可以滿足測量的需要。如果由于偶然因素使D相零點意外對齊了B相或C相的2nπ點，相序的測量結果也是正確的(因A相是人為確定的)。
應用范圍可應用在需要測量三相交流電相序的地方。可以成為手持式儀表的附加測量功能。可以應用在感應式相序測量筆上。在生產和維修過程中，許多場合只需要定性測量，感應式相序測量筆可以推廣成為普通電工的測電工具。
實施例(感應式相序測量筆)圖2是用分時采樣相序測量法設計的相序筆，其外表設計成無外露金屬結構。圖3是它的電路框圖，圖4是MCU程序流程簡圖，圖5是使用的具體電路，該電路在相序筆的主體2內。相序筆內電路與人體與大地之間的分布電容構成地通路。相序筆頭(感應探頭1)與被測相線之間的電容構成信號通路，完成被測信號的采樣。工頻正弦波整形成方波后，利用MCU的計算和存儲等功能，使MCU能識別50~60Hz工頻。將工頻周期測量和存儲。以MCU內部的定時器建立虛擬D相，使虛擬D相的零點與第一相工頻的2nπ點對齊。之后的被測相線的相序經MCU測量計算后輸出到顯示電路驅動不同顏色的LED，區別不同的相線。設先后被點亮LED的顏色為紅、綠、藍，紅為順向測量，否則為逆向測量。順向測量時筆內的蜂鳴器會發出聲響。
電路工作原理圖5中，Y1是感應探頭，由IC2B組成高輸入阻抗開環放大器，R9是它的輸入電阻，C1是消震電容；由IC2A、R3、R11組成方波整形電路；當沒有信號輸入時，由于正輸入端3腳電壓比2腳高，1腳輸出高電平。這樣，只有當經C2偶合到3腳的輸入信號幅度足夠大，1腳才能輸出站空比為50％的方波。再經限流電阻R8送入IC4的7、8腳，給單片機提供測量信號。信號經單片機處理后由IC4的11、12、14、15腳輸出驅動三色發光二極管D1、D2、D3顯示。若是順向測量，16、17腳還輸出約3KHz的音頻信號經R7到射隨器Q3基極，經發射極驅動蜂鳴器BZ發聲。
權利要求
1.一種三相交流電分時采樣相序測量方法，其特征是包括a.用一感應探頭分別采取三相線上的交流電壓信號；b.把所采三相線的交流正弦波電壓整形為方波；c.令A相方波的上升沿或下降沿為2nπ點，令B相方波的上升沿或下降沿為2nπ′點，令C相方波的上升沿或下降沿為2nπ″點；d.將第一次采到的工頻周期存儲起來，根據工頻周期，建立一個虛擬D相，以虛擬D相的上升沿為零度參考點，并使該點與A相的2nπ點對齊，作為下一步測量的基準，同時A相被確定；e.一用于識別、計算、存儲信號的MCU微處理器。
2.如權利要求1所述的三相交流電分時采樣相序測量方法，其特征是f.以MCU微處理器內部的定時器建立虛擬D相；g.將三相交流電的任一相與虛擬D相比較，相對D相的零點，其中A相落在±60°范圍內；B相落在60～180°范圍內；C相落在180～300°范圍內。
3.實現如權利要求1的三相交流電分時采樣相序測量方法的裝置，其特征是所述裝置包括一感應探頭、一由運算放大器IC2A和IC2B組成的電路、一MCU微處理器、一顯示電路；其中IC2B、R9組成高輸入阻抗開環放大器，IC2A、R3、R11組成方波整形電路；由感應探頭所采集到的相線交流正弦波電壓信號經放大、整形后，再經MCU微處理器對信號進行識別、計算、存儲后驅動顯示電路輸出。
4.如權利要求3所述的三相交流電分時采樣相序測量方法的裝置，其特征是一基本電路感應頭Y1接IC2B負輸入端，電阻R9跨接在IC2B負輸入端與地之間，IC2B正輸入端接地，電容C1跨接在IC2B負輸入端與輸出端之間，IC2B輸出端經電容C2接IC2A正輸入端，IC2A負輸入端接地，IC2A輸出端經電阻R8接MCU微處理器IC4腳7、8，電容C2與IC2A正輸入端之間經電阻R3接電源VCC、經電阻R11接地；IC4腳16、17經電阻R7接三極管Q3基極，Q3集電極接地、發射極經蜂鳴器BZ接電源VCC，IC4腳4、5接在晶振X兩端，IC4腳11、12、14分別經電阻R6、R29、R4和發光二極管D2、D1、D3接電源VCC，IC4腳10接地、腳20接電源VCC、腳1經電容C19接電源E1；IC3是電源倒向模塊。
全文摘要
一種三相交流電分時采樣相序測量方法及其裝置，其中方法包括用一感應探頭分別采取三相線上的交流電壓信號，把所采三相線的交流正弦波電壓整形為方波，并令A相方波的上升沿或下降沿為2nπ點，令B相方波的上升沿或下降沿為2nπ′點，令C相方波的上升沿或下降沿為2nπ″點，將三相方波與虛擬D相對比。實現該方法的裝置包括一感應探頭、一由運算放大器IC2A和IC2B組成的電路、一MCU微處理器和一顯示電路。
文檔編號G01R29/18GK1696718SQ20051003523
公開日2005年11月16日 申請日期2005年6月9日 優先權日2005年6月9日
發明者羅正良, 黃建國 申請人:深圳市濱江電子科技有限公司