電網擾動信號頻譜分析儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種適用于對電網諧波間諧波等擾動信號檢測并能實時分析其頻譜的電網擾動信號頻譜分析儀，其特征是它包括設有單片機的主控模塊，主控模塊連接有模/數轉換模塊、頻譜顯示模塊、I/O串口通信模塊、電源模塊，信號采集模塊通過模/數轉換模塊與主控制模塊連接；電源模塊與信號采集模塊、模/數轉換模塊、主控模塊、頻譜顯示模塊連接，本實用新型用于電網電能質量的實時監測以及對電網諧波間諧波等擾動信號進行頻譜分析，功耗低、性價比高、具有很好的實際意義，可通過觀測信號頻譜和相關數據直接判斷電網電能質量，使現象更直觀、更明顯。
【專利說明】電網擾動信號頻譜分析儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種小信號分析儀表，具體地說一種電網擾動信號頻譜分析儀器。
【背景技術】
[0002]頻譜分析儀是研究電信號頻譜結構的儀器，用于信號失真度、調制度、譜純度、頻率穩定度和交調失真等信號參數的測量，可用以測量放大器和濾波器等電路系統的某些參數，是一種多用途的電子測量儀器。它又可稱為頻域示波器、跟蹤示波器、分析示波器、諧波分析器、頻率特性分析儀或傅里葉分析儀等。現代頻譜分析儀能以模擬方式或數字方式顯示分析結果，能分析I赫以下的甚低頻到亞毫米波段的全部無線電頻段的電信號。主要的功能是在頻域里顯示輸入信號的頻譜特性。
[0003]頻譜分析儀依信號處理方式的不同，一般有兩種類型；即時頻譜分析儀(Real-Time Spectrum Analyzer)與掃描調諧頻譜分析儀(Sweep-Tuned SpectrumAnalyzer)。即時頻率分析儀的功能為在同一瞬間顯示頻域的信號振幅，其工作原理是針對不同的頻率信號而有相對應的濾波器與檢知器(Detector)，再經由同步的多工掃描器將信號傳送到CRT或液晶等顯示儀器上進行顯示，其優點是能顯示周期性雜散波(PeriodicRandom Waves)的瞬間反應，其缺點是價昂且性能受限于頻寬范圍，濾波器的數目與最大的多工交換時間(Switching Time)。
[0004]在現代頻譜分析儀中，為獲得良好的儀器線性度和高分辨率，對信號進行數據采集時，ADC的取樣率最少等于輸入信號最高頻率的兩倍，亦即頻率上限是IOOMHz的實時頻譜分析儀，需要ADC有200MS/S的取樣率。快速傅里葉變換對傅氏變換的理論并沒有新的發現。
[0005]lm7812是指三段穩壓集成電路IC芯片元器件，適用于各種電源穩壓電路，輸出穩定性好、使用方便、輸出過流、過熱自動保護。三端穩壓集成電路，顧名思義，三端IC是指這種穩壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，T0-220的標準封裝，也有lm9013樣子的T0-92封裝。電子產品中，常見的三端穩壓集成電路有正電壓輸出的lm78 XX系列和負電壓輸出的lm79 X X系列。用Im78/lm79系列三端穩壓IC來組成穩壓電源所需的外圍元件極少，電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成穩壓IC型號中的lm78或lm79后面的數字代表該三端集成穩壓電路的輸出電壓，如lm7806表示輸出電壓為正6V，lm7909表示輸出電壓為負9V。lm7812則為三端固定正12V輸入的集成穩壓器。因為三端固定集成穩壓電路的使用方便，電子制作中經常采用。
[0006]IXD12864是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128X64，內置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面。可以顯示8X4行16X16點陣的漢字.也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結構或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。
[0007]MAX232芯片是美信(MAXM)公司專為RS-232標準串口設計的單電源電平轉換芯片，使用+5v單電源供電。
【發明內容】
[0008]本實用新型的目的是提供一種適用于對電網諧波間諧波等擾動信號檢測并能實時分析其頻譜的電網擾動信號頻譜分析儀。
[0009]本實用新型是采用如下技術方案實現其發明目的的，一種電網擾動信號頻譜分析儀，它包括設有單片機的主控模塊，主控模塊連接有模/數轉換模塊、頻譜顯示模塊、I/o串口通信模塊、電源模塊，信號采集模塊通過模/數轉換模塊與主控制模塊連接；電源模塊與信號采集模塊、模/數轉換模塊、主控模塊、頻譜顯示模塊連接。
[0010]本實用新型為了檢測持續穩定，所述的主控模塊包括單片機、與單片機連接的復位電路、時鐘晶振電路。
[0011]本實用新型為了控制精準，所述的單片機采用的為單片機Atmega 128L。
[0012]本實用新型所述的I/O串口通信模塊采用了 MAX232芯片。
[0013]本實用新型所述的頻譜顯示模塊采用了 IXD12864液晶顯示器，由128*64點組成，采用128點作為橫坐標,64點作為縱坐標,且I點代表1Hz。
[0014]本實用新型為了工作穩定，所述的電源模塊包括濾波電容、集成三端穩壓器LM7805，為正5V電源輸出的線性直流穩壓電源。
[0015]由于采用上述技術方案，本實用新型較好的實現了發明目的，其
[0016]用于電網電能質量的實時監測以及對電網諧波間諧波等擾動信號進行頻譜分析，功耗低、性價比高、具有很好的實際意義，可通過觀測信號頻譜和相關數據直接判斷電網電能質量，使現象更直觀、更明顯。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的結構原理示意框圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖及實施方式對本實用新型作進一步說明。
[0019]由圖1可知，一種電網擾動信號頻譜分析儀，它包括設有單片機的主控模塊，主控模塊連接有模/數轉換模塊、頻譜顯示模塊、I/o串口通信模塊、電源模塊，信號采集模塊通過模/數轉換模塊與主控制模塊連接；電源模塊與信號采集模塊、模/數轉換模塊、主控模塊、頻譜顯示模塊連接。
[0020]本實用新型為了檢測持續穩定，所述的主控模塊包括單片機、與單片機連接的復位電路、時鐘晶振電路。
[0021]本實用新型為了控制精準，所述的單片機采用的為單片機Atmega 128L。
[0022]本實用新型所述的I/O串口通信模塊采用了 MAX232芯片。[0023]本實用新型所述的頻譜顯示模塊采用了 IXD12864液晶顯示器，由128*64點組成，采用128點作為橫坐標,64點作為縱坐標,且I點代表1Hz。
[0024]本實用新型為了工作穩定，所述的電源模塊包括濾波電容、集成三端穩壓器LM7805，為正5V電源輸出的線性直流穩壓電源，市電通過濾波電容進行濾波，再由三端穩壓集成電路穩壓，以給其他模塊供電穩定的工作電壓。
[0025]本實用新型工作時，電源模塊對與之連接的主控模塊、模/數轉換模塊、信號采集模塊、頻譜顯示模塊進行持續穩定的供電；信號采集模塊對電網中的擾動信號進行信號采集(通過設置使單片機內置的ADC采樣間隔時間，使采樣頻率大于信號頻率的兩倍)，再送到A/D轉換模塊將模擬信號轉換成數字信號后，送入主控模塊進行處理，處理得到的信號數據送入頻譜顯示模塊的IXD12864液晶顯示器進行實時顯示；同時，通過I/O串口通信模塊將信號發送給外接的PC機或外接打印機，記錄、顯示相關的數據或是對數據圖譜進行打印，工作人員即可通過觀測信號頻譜和相關數據判斷電網電能質量的好壞。
【權利要求】
1.一種電網擾動信號頻譜分析儀，其特征是它包括設有單片機的主控模塊，主控模塊連接有模/數轉換模塊、頻譜顯示模塊、I/o串口通信模塊、電源模塊，信號采集模塊通過模/數轉換模塊與主控制模塊連接；電源模塊與信號采集模塊、模/數轉換模塊、主控模塊、頻譜顯示模塊連接。
2.根據權利要求1所述的電網擾動信號頻譜分析儀，其特征是所述的主控模塊包括單片機、與單片機連接的復位電路、時鐘晶振電路。
3.根據權利要求1所述的電網擾動信號頻譜分析儀，其特征是所述的單片機采用的為單片機 Atmega 128L。
4.根據權利要求2所述的電網擾動信號頻譜分析儀，其特征是所述的單片機采用的為單片機 Atmega 128L。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的電網擾動信號頻譜分析儀，其特征是所述的I/O串口通信模塊采用了 MAX232芯片。
6.根據權利要求1或2或3或4所述的電網擾動信號頻譜分析儀，其特征是所述的頻譜顯示模塊采用了 IXD12864液晶顯示器。
7.根據權利要求5所述的電網擾動信號頻譜分析儀，其特征是所述的頻譜顯示模塊采用了 IXD12864液晶顯示器。
【文檔編號】G01R23/16GK203535115SQ201320709824
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年11月12日 優先權日:2013年11月12日
【發明者】李加升 申請人:湖南城市學院