專利名稱：三相電壓電流數(shù)顯電測儀表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種三相數(shù)顯電測儀表，特別是涉及一種可用于測量三相交/直流電壓/電流參數(shù)的三相電壓電流數(shù)顯儀表。
背景技術(shù)：
在電力輸送電網(wǎng)中，一般需要對三相電壓(U)、電流(I)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并且以LED數(shù)碼管的形式顯示出來。目前具有這種功能的電測儀表種類很多，但一直以來受常規(guī)的測量原理和方法的限制，這種儀表體積做得較大。對于一些要求小體積安裝儀表的場合這些儀表往往就不能勝任。
目前常用的三相電壓電流數(shù)顯電測儀表由外殼和電路部分組成。電路部分包括三部分信號測量部分、顯示部分和電源部分。其中信號測量部分包括信號前級處理電路以及信號采樣及計(jì)算電路。信號前級處理電路用來轉(zhuǎn)換輸入信號，并使轉(zhuǎn)換后的信號能滿足后邊信號采樣電路所能采樣的范圍。如果是弱信號，則需放大后送采樣電路，如果是強(qiáng)信號，則需減小該信號后送采樣電路。
信號采樣及計(jì)算電路。該電路常規(guī)做法要分兩部分一部分就是信號采樣及保持電路，這部分電路的作用是將送來的模擬電量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并放保持電路，最后送計(jì)算電路分析及計(jì)算，模擬電量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)化芯片可選用多通道的，也可選用單通道并由模擬開關(guān)切換三相信號輪流導(dǎo)通；另一部分就是計(jì)算電路，這部分電路的作用是將送來的數(shù)字信號進(jìn)行分析計(jì)算后轉(zhuǎn)化為與模擬信號相對應(yīng)的BDC碼供顯示用。還有一種做法就是用三片帶BCD碼輸出的專用A/D轉(zhuǎn)換芯片，如4位半雙積分型A/D轉(zhuǎn)換芯片7135。上述兩種方法都要有大量外圍A/D和保持電路硬件開銷，不利于微型化。且單片機(jī)運(yùn)算能力較差。
顯示部分包括顯示驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)碼管顯示器。顯示驅(qū)動(dòng)電路常規(guī)做法是采用專用顯示驅(qū)動(dòng)芯片來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示器的各個(gè)筆畫段，顯示器采取靜態(tài)掃描方法。這樣導(dǎo)致硬件開銷很大。
數(shù)碼顯示器有二種做法，一種是用12只單獨(dú)數(shù)碼管，共10×12＝120個(gè)管腳；還有一種做法是用3只4位一體的數(shù)碼管，共12×3＝36個(gè)管腳。這二種形式的數(shù)碼顯示器都要占用大量的空間，不利于線路板布線。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足，提供一種硬件開銷少、運(yùn)算能力強(qiáng)、占用空間小的可用于測量三相交/直流電壓/電流參數(shù)的三相電壓電流數(shù)顯電測儀表。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種三相電壓電流數(shù)顯電測儀表，其電路部分包括信號測量部分、顯示部分和電源部分，所述的信號測量部分包括前級信號處理電路和信號采樣及計(jì)算電路，顯示部分包括顯示驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)碼顯示管，其特點(diǎn)是所述的信號采樣及計(jì)算電路采用MSP430F1XX單片機(jī)，該單片機(jī)集成了A/D采集保持模塊、16位CPU和信息存放空間，其中前級信號處理電路的輸出端與MSP430F1XX單片機(jī)的A/D采集保持模塊的輸入端相連，MSP430F1XX單片機(jī)的I/O口與顯示驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連，顯示驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與數(shù)碼顯示管的筆畫段管腳相連，MSP430F1XX單片機(jī)的多個(gè)I/O口與數(shù)碼顯示管的公共端管腳相連。
MSP430F1XX單片機(jī)集成度很高，非常適合儀表開發(fā)，片內(nèi)置12位8通道A/D轉(zhuǎn)換器，并自帶采樣保持，這樣就省去外圍A/D和保持電路開銷，另外其16位的數(shù)據(jù)寬度以及125ns的指令周期也遠(yuǎn)優(yōu)于普通的8位單片機(jī)的運(yùn)算能力。并且重要的掉電需要保存的數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)于片內(nèi)信息區(qū)，這樣省去了EEROM的開銷，也節(jié)約了成本。
數(shù)碼顯示管采用三行數(shù)字顯示的結(jié)構(gòu)形式，多只數(shù)碼管分三行分布，每行有多只，每只數(shù)碼管由8只發(fā)光二級管組成，表示數(shù)碼管的8個(gè)筆畫，每只數(shù)碼管的8只發(fā)光二極管的陰極或陽極連在一起作為數(shù)碼管的公共端并引用一只公共端管腳，多只數(shù)碼管共引出多只公共端管腳；多只數(shù)碼管的每個(gè)相同筆畫連在一起并引出一只筆畫段管腳，8個(gè)筆畫共引出8只筆畫段管腳。
數(shù)碼顯示管最好是采用12只數(shù)碼管分三行分布，每行有4只，12只數(shù)碼管共引出12只公共端管腳，加入8個(gè)筆畫的8只筆畫段管腳，共20只管腳。比用12只單獨(dú)數(shù)碼管共120個(gè)管腳少100個(gè)管腳，比用3只4位一體的數(shù)碼管36個(gè)管腳少用16個(gè)管腳。所以采用這種12位一體形式數(shù)碼顯示管可以省大量的空間，更利于線路板布線。
顯示驅(qū)動(dòng)電路采用一片串-并轉(zhuǎn)換譯碼電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼顯示管的各個(gè)筆畫段，每個(gè)數(shù)碼管由單片機(jī)的一個(gè)I/O口控制輪流導(dǎo)通，即動(dòng)態(tài)掃描方法，這樣可以省去常規(guī)做法采用專用顯示驅(qū)動(dòng)芯片或靜態(tài)掃描方法的大量硬件開銷。
輸入的被測信號首先經(jīng)過前級信號處理電路轉(zhuǎn)換為后邊A/D采集保持模塊所能接收的標(biāo)準(zhǔn)信號，該標(biāo)準(zhǔn)信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后送16位CPU計(jì)算和分析，其重要信號則保存于信息存放空間，經(jīng)CPU運(yùn)算后的數(shù)據(jù)送譯碼電路轉(zhuǎn)化為組合型一體式數(shù)碼顯示管所需要顯示的信息，顯示管采用動(dòng)態(tài)逐個(gè)掃描方式，由MSP430F1XX的一個(gè)I/O口來控制各個(gè)數(shù)碼的開斷。
由此可見，本實(shí)用新型采用MSP430F1X系列單片機(jī)，以及采用組合型一體式數(shù)碼顯示管，使得這種儀表體積可以做得很小，甚至在48×48這種行業(yè)內(nèi)目前最小的標(biāo)準(zhǔn)面框尺寸儀表中都能實(shí)現(xiàn)。


圖1為本實(shí)用新型的原理框圖。
圖2為本實(shí)用新型中12位一體數(shù)碼顯示器原理圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一如圖1，本實(shí)用新型為一種可用于測量三相交/直流電壓/電流參數(shù)的三相電壓電流數(shù)顯電測儀表。由外殼(圖中未示出)和電路部分組成。其電路部分包括三部分信號測量部分、顯示部分和電源部分。所述的信號測量部分包括前級信號處理電路和信號采樣及計(jì)算電路，顯示部分包括顯示驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)碼顯示管。所述的信號采樣及計(jì)算電路采用MSP430F1XX單片機(jī)，該單片機(jī)集成了A/D采集保持模塊、16位CPU和信息存放空間，其中前級信號處理電路的輸出端與MSP430F1XX單片機(jī)的A/D采集保持模塊的輸入端相連，MSP430F1XX單片機(jī)的三個(gè)I/O口與顯示驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連，顯示驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與數(shù)碼顯示管的筆畫段管腳相連，MSP430F1XX單片機(jī)的多個(gè)I/O與數(shù)碼顯示管的公共端管腳相連。MSP430F1XX單片機(jī)采用美國德州公司的，其中XX可選用33、35、47、49等。
如圖2，數(shù)碼顯示管用組合型12位一體式，12只數(shù)碼管分三行分布，每行4只，每8只發(fā)光二級管組成一個(gè)數(shù)碼管，表示數(shù)碼管的8個(gè)筆畫，每只數(shù)碼管的8只發(fā)光二極管的陰極或陽極連在一起作為數(shù)碼管的公共端引用一只公共端管腳(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、19、20)，12只數(shù)碼管共有12只公共端管腳，每只數(shù)碼管的相同筆畫(A、B、C、D、E、F、G、DP)連在一起，8個(gè)筆畫引出8只筆畫段管腳，加上12只數(shù)碼管的12只公共端管腳，共有20只管腳。
電源部分采用開關(guān)電源供電，為了減小空間變壓器選用小型化開關(guān)變壓器，電感采用共模電感等。
實(shí)施例二實(shí)施例二與實(shí)施例一的不同之處僅在于數(shù)碼顯示管采用9位一體形式，9只數(shù)碼管分三行分布，每行3只，其余結(jié)構(gòu)及原理同實(shí)施例一。
實(shí)施例三實(shí)施例三與實(shí)施例一的不同之處僅在于數(shù)碼顯示管采用9位一體形式，9只數(shù)碼管分三行分布，每行3只，其余結(jié)構(gòu)及原理同實(shí)施例一。
權(quán)利要求1.一種三相電壓電流數(shù)顯電測儀表，其電路部分包括信號測量部分、顯示部分和電源部分，信號測量部分包括前級信號處理電路和信號采樣及計(jì)算電路，顯示部分包括顯示驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)碼顯示管，其特征在于所述的信號采樣及計(jì)算電路采用MSP430F1XX單片機(jī)，該單片機(jī)集成了A/D采集保持模塊、16位CPU和信息存放空間，其中前級信號處理電路的輸出端與MSP430F1XX單片機(jī)的A/D采集保持模塊的輸入端相連，MSP430F1XX單片機(jī)的I/O口與顯示驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連，顯示驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與數(shù)碼顯示管的筆畫段管腳相連，MSP430F1XX單片機(jī)的多個(gè)I/O口與數(shù)碼顯示管的公共端管腳相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型化三相電壓電流數(shù)顯電測儀表，其特征在于MSP430F1XX中的XX為33、35、47、49。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種微型化三相電壓電流數(shù)顯電測儀表，其特征在于數(shù)碼顯示管是采用三行數(shù)字顯示的結(jié)構(gòu)形式，多只數(shù)碼管分三行分布，每行有多只，每只數(shù)碼管由8只發(fā)光二級管組成，表示數(shù)碼管的8個(gè)筆畫，每只數(shù)碼管的8只發(fā)光二極管的陰極或陽極連在一起作為數(shù)碼管的公共端并引用一只公共端管腳；多只數(shù)碼管共引出多只公共端管腳；多只數(shù)碼管的每個(gè)相同筆畫連在一起并引出一只筆畫段管腳，8個(gè)筆畫共引出8只筆畫段管腳。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種組合型一體式數(shù)碼顯示管，其特征在于其特征在于有9只數(shù)碼管分三行分布，每行有3只，9只數(shù)碼管共引出9只公共端管腳。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種組合型一體式數(shù)碼顯示管，其特征在于其特征在于有12只數(shù)碼管分三行分布，每行有4只，12只數(shù)碼管共引出12只公共端管腳。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種組合型一體式數(shù)碼顯示管，其特征在于其特征在于有15只數(shù)碼管分三行分布，每行有5只，15只數(shù)碼管共引出15只公共腳。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種三相電壓電流數(shù)顯電測儀表，其電路部分包括信號測量部分、顯示部分和電源部分，信號測量部分包括前級信號處理電路和信號采樣及計(jì)算電路，顯示部分包括顯示驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)碼顯示管，其特點(diǎn)是所述的信號采樣及計(jì)算電路采用MSP430F1XX單片機(jī)，該單片機(jī)集成了A/D采集保持模塊、16位CPU和信息存放空間，其中前級信號處理電路的輸出端與MSP430F1XX單片機(jī)的A/D采集保持模塊的輸入端相連，MSP430F1XX單片機(jī)的I/O口與顯示驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連，顯示驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與數(shù)碼顯示管的筆畫段管腳相連，MSP430F1XX單片機(jī)的多個(gè)I/O口與數(shù)碼顯示管的公共端管腳相連。本實(shí)用新型硬件開銷少、運(yùn)算能力強(qiáng)、占用空間小。
文檔編號G01R13/02GK2752777SQ20042005440
公開日2006年1月18日 申請日期2004年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月15日
發(fā)明者王新潮, 儲(chǔ)洪才, 薛明岐, 胡曉剛, 朱君昌 申請人:江陰長江斯菲爾電力儀表有限公司