Pdaj660網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種PDAJ660網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表，其特征在于：采用單片機(jī)MSP430F149為核心控制器件，表內(nèi)設(shè)有硬件電路：單片機(jī)控制電路、信號檢測電路、數(shù)據(jù)存儲電路、電源供電電路和顯示、按鍵電路，電源供電電路與信號檢測電路、單片機(jī)控制電路及數(shù)據(jù)存儲電路連接；信號檢測電路與單片機(jī)控制電路及數(shù)據(jù)存儲電路連接；單片機(jī)控制電路與顯示、按鍵電路連接。本實用新型PDAJ660網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表，解決了用一種電力儀表能夠高精度的測量三相電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)、四象限電度和諧波分量等常用的電力參數(shù)，內(nèi)存大，滿足了多功能測量的需要。
【專利說明】PDAJ660網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設(shè)施、智能大廈用于能源管理系統(tǒng)、變電站自動化、配電網(wǎng)自動化、小區(qū)電力監(jiān)控、工業(yè)自動化、智能建筑、智能型配電盤、開關(guān)柜中的電力監(jiān)控儀表，特別涉及一種PDAJ660網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)在現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)采用電力變送器、測量指示儀表、電能計量儀表以及相關(guān)的輔助單元用于各種控制系統(tǒng)中，但存在功能單一的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型克服了上述存在的缺陷，目的是為解決用一種電力儀表能夠高精度的測量如三相電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)、四象限電度、諧波分量等常用的電力參數(shù)，提供一種PDAJ660網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表。
[0004]本實用新型PDAJ660網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表內(nèi)容簡述:
[0005]本實用新型PDAJ660網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表，其特征在于:采用單片機(jī)MSP430F149為核心控制器件，表內(nèi)設(shè)有硬件電路:單片機(jī)控制電路、信號檢測電路、數(shù)據(jù)存儲電路、電源供電電路和顯示、按鍵電路，電源供電電路與信號檢測電路、單片機(jī)控制電路及數(shù)據(jù)存儲電路連接；信號檢測電路與單片機(jī)控制電路及數(shù)據(jù)存儲電路連接；單片機(jī)控制電路與顯示、按鍵電路連接。
[0006]信號檢測電路:電 壓互感器PTl的I端與電阻R10、電阻町1、電阻1?12、電阻1?13串聯(lián)后同電壓互感器PTl的2端連接，電壓互感器PTl的次級同電阻R9的一端并聯(lián)，電阻R9的另一端與電阻R14的一端串聯(lián)，電阻R14的另一端與電容C6串聯(lián)接地，電流互感器CTl的次級3端與電阻R1、電阻R2串聯(lián)后，電阻Rl另一端接電流互感器CTl次級4端接地，電阻R2另一端同電容Cl串聯(lián)后接地。
[0007]數(shù)據(jù)存儲電路:由電源Vicd接電阻R16串聯(lián)后接入集成塊FM31256的9腳，集成塊FM31256的9腳同電阻R17串聯(lián)后連接電池CR1220負(fù)端，電池CR1220正端接集成塊FM31256的8腳連接，電源Vcc接電阻R5串聯(lián)后與集成塊FM31256的12腳連接，電源VCC接集成塊AT24C256的8腳與電容C6串聯(lián)后再與集成塊AT24C256的7腳連接后接地。
[0008]電源供電電路:由220AC交流電源接入，220V交流電源與熱敏電阻RTl和壓敏電阻R3串聯(lián)，再與電感L1、電感L、電容C5并聯(lián)后接變壓器T兩端，變壓器T 二次側(cè)兩端同二極管D2串聯(lián)后同電容C3和電容C2并聯(lián)后接穩(wěn)壓塊VRl的I端，穩(wěn)壓塊VRl的3端串接電容C4后接穩(wěn)壓塊VRl的2端接地；二極管D5與電容C6和電容C8及穩(wěn)壓塊U9的3端連接，穩(wěn)壓塊U9的2端與電容C9連接接電源VCC ；電容C9另一端接穩(wěn)壓塊U9的I端接地。
[0009]本實用新型PDAJ660網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表，解決了用一種電力儀表能夠高精度的測量三相電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)、四象限電度、諧波分量等常用的電力參數(shù)，內(nèi)存大，滿足了多功能測量的需要。[0010]【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是PDAJ660網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]圖2是信號檢測電路圖；
[0013]圖3是數(shù)據(jù)存儲電路圖；
[0014]圖4是電源供電電路圖。
[0015]【具體實施方式】
[0016]本實用新型PDAJ660網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表是這樣實現(xiàn)的，下面結(jié)合附圖做具體說明。見圖1，本實用新型PDAJ660網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表，采用單片機(jī)MSP430F149為核心控制器件，表內(nèi)設(shè)有硬件電路:單片機(jī)控制電路、信號檢測電路、數(shù)據(jù)存儲電路、電源供電電路和顯示、按鍵電路，電源供電電路與信號檢測電路、單片機(jī)控制電路及數(shù)據(jù)存儲電路連接；信號檢測電路與單片機(jī)控制電路及數(shù)據(jù)存儲電路連接；單片機(jī)控制電路與顯示、按鍵電路連接。
[0017]見圖2，信號檢測電路:電壓互感器PTl的I端與電阻R10、R11、R12、R13串聯(lián)后同電壓互感器PTl的2端連接，電壓互感器PTl的次級同電阻R9的一端并聯(lián)，電阻R9的另一端與電阻R14的一端串聯(lián)，電阻R14的另一端與電容C6串聯(lián)接地，電流互感器CTl的次級3端與電阻Rl，電阻R2串聯(lián)后，電阻Rl另一端接電流互感器CTl次級4端接地，電阻R2另一端同電容Cl串聯(lián)后接地。
[0018]單片機(jī)MSP430F149的工作電源是+1.8?+3.6 V，電壓采集電路選取4個合適阻值的電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13串聯(lián)連接后同電流互感器PTl連次級同RlO并聯(lián)同町4電阻與C6電容進(jìn)行低通阻容濾波后，將信號Ua傳給單片機(jī)MSP430F149。同電壓互感器CTl連接，同電阻Rl同R2電阻和電容Cl串連，將信號Ia傳給單片機(jī)MSP430F149。
[0019]見圖3，數(shù)據(jù)存儲電路:由電源Vicd接電阻R16串聯(lián)后接入集成塊FM31256的9腳，集成塊FM31256的9腳同電阻R17串聯(lián)后連接電池CR1220負(fù)端，電池CR1220正端接集成塊FM31256的8腳連接，電源Vcc接電阻R5串聯(lián)后與集成塊FM31256的12腳連接，電源VCC接集成塊AT24C256的8腳與電容C6串聯(lián)后再與集成塊AT24C256的7腳連接后接地。
[0020]電路采用鐵電存儲器FM31256，該型號是一種高性能的存儲器。FM31256存儲器可以像一個外部RAM或傳統(tǒng)的非易失性存儲器那樣使用，是一個真正的非易失性存儲器。鐵電存儲器FM31256由兩個邏輯部分組成，第一部分是存儲器，另一部分則包含了所有其它功能。鐵電存儲器FM31256的時鐘及監(jiān)視功能可通過25個特殊功能寄存器進(jìn)行控制，而某些特定功能，如實時時鐘以及事件計數(shù)器等，則通過后備電源來進(jìn)行保持。
[0021]見圖4，電源供電電路，由220AC交流電源接入，220V交流電源與熱敏電阻RTl和壓敏電阻R3串聯(lián)，再與電感L1、電感L、電容C5并聯(lián)后接變壓器T兩端，變壓器T 二次側(cè)兩端同二極管D2串聯(lián)后同電容C3和C2電容并聯(lián)后接穩(wěn)壓塊VRl的I端，穩(wěn)壓塊VRl的3端串接電容C4后接穩(wěn)壓塊VRl的2端接地；二極管D5與電容C6和電容C8及穩(wěn)壓塊U9的3端連接，穩(wěn)壓塊U9的2端與電容C9連接接電源VCC ；電容C9另一端接穩(wěn)壓塊U9的I端接地。
[0022]本實用新型采用單片機(jī)MSP430F149為核心控制器件，是由TI (TexasInstruments，美國德州儀器公司)開發(fā)的16位微處理器，其突出的特點是強(qiáng)調(diào)低功耗，非常適用于各種低功率要求的應(yīng)用，有多個系列和型號。由于其性價比較高，所以，被廣泛應(yīng)用于電力自動化，安防系統(tǒng)，樓宇控制系統(tǒng)等許多領(lǐng)域當(dāng)中。
[0023]單片機(jī)MSP430F149的特點
[0024](1)60 k FLASH型內(nèi)部R0M，可擦寫10萬多次。內(nèi)存大，滿足裝置多功能測量的需要，可通過JTAG接口在線擦寫和下載程序，調(diào)試非常方便。同其它微控制器相比，帶FLASH的微控制器可以將功耗降低5倍，既縮小了線路板空間又降低了系統(tǒng)成本。
[0025](2)可配置三種時鐘源的基本時鐘模塊。可通過外接8 MHz和32768 Hz兩種晶振配置ACLK、MCLK和SMCLK三種時鐘源，滿足裝置低功耗設(shè)計的要求。
[0026](3)8路12位高速八0(:。其采樣速率最高可達(dá)200 ksps，根據(jù)香農(nóng)采樣定理:采樣頻率fs至少是原信號最高頻率fc的2倍以上，即fs>2fc才能準(zhǔn)確地恢復(fù)原信號。而實際應(yīng)用中，當(dāng)頻率稍高于fc時仍有小部分信號分量存在，在fs=fc時，經(jīng)過取樣所產(chǎn)生的副瓣頻譜將有一小部分和有用信號頻帶重疊引起失真?；谏鲜鲈颍蓸宇l率必須稍大于上述香農(nóng)采樣定理中理想的最小值，一般可取數(shù)值為Fs=(2.5?3)fc。由于本裝置需要測量本次(750 Hz)諧波，所以采樣頻率最好達(dá)到45次諧波頻率(2250 Hz)以上。在ADC中選擇8 MHz的晶振，根據(jù)MSP430F149的AD轉(zhuǎn)換速度，轉(zhuǎn)換一次需要13個ADC12CLK，則一次AD需要13*0.119=1.547此，這樣根據(jù)AD的采樣速率，其一個工頻周期內(nèi)最高可以采樣200*20=4000次，即最快可以采樣4000個點，而本裝置考慮到內(nèi)部RAM以及實際計算量的大小，每個工頻周期采樣64個點，即采樣頻率達(dá)64次諧波頻率(3200 Hz)，這樣不但滿足上述采樣定理的要求，而且完全在AD的采樣速率范圍內(nèi)，且ADC的12位分辨率也使裝置達(dá)到需要的精度。
[0027](4)帶3個捕獲/比較模塊的定時器Timer —A和Timer —B。裝置利用其捕獲/比較模塊來捕獲基波中的過零點以便進(jìn)行頻率實時測量，同時裝置的實時時鐘、通訊等功能模塊都需要用到定時器。
[0028](5)硬件雙串口 USART0/1。使負(fù)責(zé)顯示的MPU可同時與上位機(jī)和前置負(fù)責(zé)采集的MPU通訊。
[0029](6)豐富的FO端口。端口 Pl?P6可通過寄存器定義為輸入或輸出，同時Pl和P2 口具有中斷能力，每個信號都可作為一個中斷源。利用Pl 口的中斷能力，將5個按鍵的操作設(shè)為中斷模式，簡化了軟件設(shè)計。本實用新型網(wǎng)絡(luò)多功能電力電表輸入測量顯示:單相的相電壓，線電壓；三相的相電壓，線電壓測量準(zhǔn)確度±0.2% ;分辯率0.1V ;單相的相電流，三相的相電流，測量準(zhǔn)確度±0.2% ;分辯率0.0OlA ;有功功率，±0.5% ;分辯率0.1ff ；無功功率，±0.5% ;分辯率0.1var ;視在功率，±0.5% ;分辯率0.1VA ;功率因數(shù)，土 1.0% ；分辯率0.001 ;頻率:±0.2%分辯率0.0lHZ ;有功功率電能，±0.5%分辯率0.1ffh ;無功功率電能，土 1.0%分辯率0.1varh ;諧波畸變率土 1%分辯率0.1%。
【權(quán)利要求】
1.一種PDAJ660網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表，其特征在于:采用單片機(jī)MSP430F149為核心控制器件，表內(nèi)設(shè)有硬件電路:單片機(jī)控制電路、信號檢測電路、數(shù)據(jù)存儲電路、電源供電電路和顯示、按鍵電路，電源供電電路與信號檢測電路、單片機(jī)控制電路及數(shù)據(jù)存儲電路連接；信號檢測電路與單片機(jī)控制電路及數(shù)據(jù)存儲電路連接；單片機(jī)控制電路與顯示、按鍵電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PDAJ660網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表，其特征在于:所述的信號檢測電路:電壓互感器PTl的I端與電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13串聯(lián)后同電壓互感器PTl的2端連接，電壓互感器PTl的次級同電阻R9的一端并聯(lián)，電阻R9的另一端與電阻R14的一端串聯(lián)，電阻R14的另一端與電容C6串聯(lián)接地，電流互感器CTl的次級3端與電阻R1、電阻R2串聯(lián)后，電阻Rl另一端接電流互感器CTl次級4端接地，電阻R2另一端同電容Cl串聯(lián)后接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PDAJ660網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)存儲電路:由電源Vicd接電阻R16串聯(lián)后接入集成塊FM31256的9腳，集成塊FM31256的9腳同電阻R17串聯(lián)后連接電池CR1220負(fù)端，電池CR1220正端接集成塊FM31256的8腳連接，電源Vcc接電阻R5串聯(lián)后與集成塊FM31256的12腳連接，電源VCC接集成塊AT24C256的8腳與電容C6串聯(lián)后再與集成塊AT24C256的7腳連接后接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PDAJ660網(wǎng)絡(luò)多功能電力儀表，其特征在于:所述的電源供電電路:由220AC交流電源接入，220V交流電源與熱敏電阻RTl和壓敏電阻R3串聯(lián)，再與電感L1、電感L、電容C5并聯(lián)后接變壓器T兩端，變壓器T 二次側(cè)兩端同二極管D2串聯(lián)后同電容C3和電容C2并聯(lián)后接穩(wěn)壓塊VRl的I端，穩(wěn)壓塊VRl的3端串接電容C4后接穩(wěn)壓塊VRl的2端接地；二極管D5與電容C6和電容C8及穩(wěn)壓塊U9的3端連接，穩(wěn)壓塊U9的2端與電容C9連接接電源VCC ；電容C9另一端接穩(wěn)壓塊U9的I端接地。
【文檔編號】G01R15/12GK203405498SQ201320397438
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月5日
【發(fā)明者】梁凱, 徐麗艷 申請人:徐麗艷