專利名稱：一種用于測量單相電壓及電流的組合儀表及其測量方法
技術領域：
本發明涉及電力測量儀表，具體地說涉及一種用于測量單相電壓及電流的組合儀表及其測量方法
背景技術：
電力的供應對社會的生產、工作的正常進行有著非常重要的作用，而電力開關設備上的測控儀表的可靠性及測量精準度，對電力開關設備的正常運行起到了非常重要的作用。傳統的單相電流、電壓表分開測量和顯示，存在測量參數誤差大，性能不穩定，產品的材料費用高等問題。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種用于測量單相電壓及電流的組合儀表及其測量方法，達到能同時測量單相電流和電壓，將電壓、電流值集中在一個顯示屏上顯示。為解決上述技術問題，本發明技術方案是一種用于測量單相電壓及電流的組合儀表，包括與各電路相連接的電源，所述的組合儀表由信號采集電路、數據處理電路、微處理器、顯示電路所組成，所述的信號采集電路依次通過數據處理電路、微處理器與顯示電路相連接。所述的信號采集電路通過電流互感器或電壓互感器采集輸入信號，通過在線路上串、并聯的分壓和分流電阻器，計量芯片對從電阻器上采樣的電壓信號和電流信號進行濾波，Δ- Σ調制器對模擬量采樣處理，通過SPI串行接口將數據傳送給微處理器。所述的顯示電路中的驅動芯片將微處理器發送過來的串行數據轉換成平行信號輸出，驅動數碼管顯示電壓和電流值。所述的微處理器為單片機，型號為AT89C51。一種根據權利要求1-4所述的用于測量單相電壓及電流的組合儀表的測量方法， 其特征在于；微處理器中存貯測量程序，所述的測量方法包括下列步驟；1)初始化步驟，用于微處理器輸入輸出口的定義，從EEPROM中讀取計量芯片的校驗值，電度的存儲值及參數設置值；2)信號采集、數據處理步驟，用于通過電流互感器或電壓互感器采集輸入信號，測量芯片對模擬量采樣處理，通過SPI串行接口將數據傳送給微處理器；3)顯示步驟，驅動芯片將微處理器Ρ2. 0-Ρ2. 6輸出口發送過來的8位串行數據轉換成8位平行信號輸出，用以驅動數碼管顯示。一種用于測量單相電壓及電流的組合儀表及其測量方法，由于采用上述的結構和方法，儀表能同時測量單相電壓和電流，將電壓電流集中在一個顯示屏上顯示，并采用了高性能微處理器結合電能計量芯片的設計方法，應用單片機技術及以模塊化方式進行設計， 可任意選擇電流和電壓測量參數，用戶可根據需要對儀表的功能模塊隨意進行組合。這一應用電路的實現，解決了以往只能用兩塊儀表才能同時測量單相電壓和電流信號，該儀表采用的是數碼管顯示電壓和電流信號，不需要進入菜單就可以讀取電壓和電流的當前值， 用軟件進行校準，大幅度降低了儀表的生產成本，簡化了電路設計，產品性能穩定可靠，容易生產。適用范圍廣。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明；圖1為本發明一種用于測量單相電壓及電流的組合儀表電路結構框圖；圖2為圖1所示信號采集電路結構示意圖；圖3為圖1所示微處理器電路結構示意圖；圖4為本發明測量方法主程序流程圖；圖5為圖4所示的初始化程序流程圖；在圖1、圖2、圖3中，1、信號采集電路；2、數據處理電路；3、微處理器；4、顯示電路；5、計量芯片。
具體實施例方式如圖1所示，一種用于測量單相電壓及電流的組合儀表，包括與各電路相連接的電源，所述的組合儀表由信號采集電路1、數據處理電路2、微處理器3、顯示電路4所組成， 所述的信號采集電路1依次通過數據處理電路2、微處理器3與顯示電路4相連接。 如圖2、圖3所示，通過電流互感器或電壓互感器采集輸入信號，在線路上串、并聯適當阻值的分壓和分流電阻器，測量芯片5對從電阻器上采樣的電壓信號和電流信號進行濾波，Δ - Σ調制器對模擬量采樣處理，通過SPI串行接口將數據傳送給微處理器3，微處理器3為單片機，型號為AT89C51，采用晶振4. 096MHz。單片機AT89C51管腳XTALl、XTAL2外接12M晶振及2個的電容構成并聯振蕩電路，顯示電路中的驅動芯片74HC595將單片機AT89C51的P2. 0-P2. 6輸出口發送過來的8位串行數據轉換成8位平行信號輸出，外接限流電阻，用以驅動數碼管顯示。通過軟件編程實現各個功能的電路，軟件部分主要通過單片機AT89C51對數碼管驅動芯片74HC595的控制， 從計量芯片CSM63中讀取已算好的采集外部的電壓、電流值，計算處理正確地顯示在面板上。如圖4所示，圖4為本發明測量方法主程序流程圖，步驟11為開始動作，步驟12 為初始化芯片，即微處理器輸入輸出口的定義，進行初始化。在步驟13中進行數據的采集和數據的處理，則進入14檢測數據類型，讀計量芯片值及對讀出的值進行數據處理，從而得到需要的電壓、電流值，在步驟15中對電流的變比和電壓的測量范圍參數進行設置，同時在步驟16中將被測量值顯示出來。參見圖5，圖5為圖4所示的初始化程序流程圖；步驟21為開始動作，在步驟22中首先定義微處理器的輸入輸出管腳，，在23步驟中從EEPROM中讀取計量芯片的校驗值，電度的存儲值及參數設置值等，最后到步驟M返回主程序。上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現并不受上述方式的限制，只要采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進直接應用于其它場合的，均在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種用于測量單相電壓及電流的組合儀表，包括與各電路相連接的電源，其特征在于；所述的組合儀表由信號采集電路(1)、數據處理電路O)、微處理器(3)、顯示電路(4) 所組成，所述的信號采集電路(1)依次通過數據處理電路O)、微處理器C3)與顯示電路 ⑷相連接。
2.根據權利要求1所述的用于測量單相電壓及電流的組合儀表，其特征在于；所述的信號采集電路通過電流互感器或電壓互感器采集輸入信號，通過在線路上串、并聯的分壓和分流電阻器，計量芯片(5)對從電阻器上采樣的電壓信號和電流信號進行濾波，Σ調制器對模擬量采樣處理，通過SPI串行接口將數據傳送給微處理器(3)。
3.根據權利要求1所述的用于測量單相電壓及電流的組合儀表，其特征在于；所述的顯示電路中的驅動芯片將微處理器C3)發送過來的串行數據轉換成平行信號輸出，驅動數碼管顯示電壓和電流值。
4.根據權利要求1或2或3所述的用于測量單相電壓及電流的組合儀表，其特征在于； 所述的微處理器(3)為單片機，型號為AT89C51。
5.一種根據權利要求1-4所述的用于測量單相電壓及電流的組合儀表的測量方法，其特征在于；微處理器中存貯測量程序，所述的測量方法包括下列步驟；1)初始化步驟，用于微處理器輸入輸出口的定義，從EEPROM中讀取計量芯片的校驗值，電度的存儲值及參數設置值；2)信號采集、數據處理步驟，用于通過電流互感器或電壓互感器采集輸入信號，測量芯片對模擬量采樣處理，通過SPI串行接口將數據傳送給微處理器；3)顯示步驟，驅動芯片將微處理器Ρ2.0-Ρ2. 6輸出口發送過來的8位串行數據轉換成 8位平行信號輸出，用以驅動數碼管顯示。
全文摘要
本發明公開了一種用于測量單相電壓及電流的組合儀表及其檢測方法，包括與各電路相連接的電源，所述的組合儀表由信號采集電路、數據處理電路、微處理器、顯示電路所組成，所述的信號采集電路依次通過數據處理電路、微處理器與顯示電路相連接。通過軟件編程實現各個功能的電路，軟件部分主要通過單片機對數碼管驅動芯片的控制，從計量芯片中讀取已算好的采集外部的電壓、電流值，計算處理正確地顯示在面板上。該組合儀表解決了以往只能用兩塊儀表才能同時測量單相電壓和電流信號，該儀表采用的是數碼管顯示電壓和電流信號，不需要進入菜單就可以讀取電壓和電流的當前值，用軟件進行校準，大幅度降低了儀表的生產成本，簡化了電路設計，產品性能穩定可靠，容易生產。適用范圍廣。
文檔編號G01R15/12GK102353828SQ201110301898
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月29日 優先權日2011年9月29日
發明者束龍勝, 汪桂林, 秦小州, 蔣麗麗, 錢田義, 陳堅偉 申請人:安徽鑫龍電器股份有限公司