基于采集直流電壓信號的電量儀表及電流測試方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于采集直流電壓信號的電量儀表及電流測試方法，該儀表包括微處理器、信號采集單元、按鍵輸入單元、數(shù)碼管顯示單元、通信單元，信號采集單元采集分流器的電壓經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換單元傳送至微處理器，經(jīng)過微處理器處理的數(shù)據(jù)通過數(shù)碼顯示單元顯示，按鍵輸入單元用于儀表的參數(shù)設(shè)置，所述信號采集單元包括信號輸入模塊和計量芯片，所述通信單元通過RS485接口與上位機進行通信，所述儀表之間通過通信單元形成監(jiān)控網(wǎng)，該儀表根據(jù)分流器額定值進行參數(shù)設(shè)置，與傳統(tǒng)指針表相比，顯示更直觀，較強的通用性，可以適用于各種型號的分流器。
【專利說明】基于采集直流電壓信號的電量儀表及電流測試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及儀表【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于采集直流電壓信號的電量儀表，更具體的說涉及一種基于采集直流0-75mV電壓信號的電量儀表。

【背景技術(shù)】
[0002]在電力系統(tǒng)中要測量一個很大的直流電流，例如幾十安培，甚至更幾百安培，沒有那么大量程的電流表進行電流的測量，這就要采用分流器。分流器是一個可以通過大電流的精確電阻，當(dāng)電流流過分流器時，在它的兩端就會出現(xiàn)一個毫伏級的電壓，但分流器直接相互通信性能不好。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】文獻和以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，在大量現(xiàn)有文獻研究和長期在相關(guān)領(lǐng)域研發(fā)實踐的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提出“一種基于采集直流0-75mV電壓信號的電量儀表”，克服了現(xiàn)有技術(shù)中“測量很大直流電流沒有電流表進行電流測量”等技術(shù)難題，通過“采集分流器的毫伏級電壓，顯示出測量的一次電流值”實現(xiàn)“完成對直流大電流信號的測量，利用通訊功能，可以很輕松的進行組網(wǎng)，實現(xiàn)后臺的監(jiān)控，裝置的顯示量程值可調(diào)，具有較好的通用性，在滿足了實際的需求基礎(chǔ)上節(jié)約了成本”的有益效果。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種基于采集直流電壓信號的電量儀表，該儀表包括微處理器、信號采集單元、按鍵輸入單元、數(shù)碼管顯示單元、通信單元，信號采集單元采集分流器的電壓經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換單元傳送至微處理器，經(jīng)過微處理器處理的數(shù)據(jù)通過數(shù)碼顯示單元顯示，按鍵輸入單元用于儀表的參數(shù)設(shè)置。所述信號采集單元包括信號輸入模塊和計量芯片。所述通信單元通過RS485接口與上位機進行通信。所述儀表之間通過通信單元形成監(jiān)控網(wǎng)。該儀表根據(jù)分流器額定值進行參數(shù)設(shè)置。
[0005]一種基于采集直流電壓信號的電流測量方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:步驟一、對電量儀表進行初始化；步驟二、微處理器讀取經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換的信號采集單元的數(shù)據(jù)；步驟三、微處理器對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行處理，并在數(shù)碼顯示單元顯示；步驟四、微處理器判斷是否有中斷指令，若有中斷指令執(zhí)行中斷子程序，若沒有中斷指令執(zhí)行步驟五；步驟五、微處理器采集按鍵輸入單元參數(shù)信息，若有按鍵輸入單元輸入?yún)?shù)信息，微處理器進行參數(shù)設(shè)置及參數(shù)存儲；若沒有按鍵輸入單元輸入?yún)?shù)信息，執(zhí)行步驟二。
[0006]所述步驟一對微處理器的I/O各引腳進行定義；對定時器0、1的功能進行定義并且賦初值，對串口通訊參數(shù)進行設(shè)置，同時定義通訊波特率，對計量芯片以及數(shù)碼管驅(qū)動芯片進行初始化；從EEPROM中讀取計量芯片的校驗值以及參數(shù)設(shè)置值同時將這些值存放到對應(yīng)的寄存器中；設(shè)置中斷的優(yōu)先級及開中斷，最后進入步驟二。
[0007]本發(fā)明具備的有益效果是:采用專業(yè)的電能計量芯片(24位AD)和單片機技術(shù)，具有較高的測量精度；顯示直觀:數(shù)碼管顯示，與傳統(tǒng)指針表相比，顯示更直觀；較強的通用性:可以適用于各種型號的分流器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明具體實施例的裝置硬件系統(tǒng)主框圖；
[0009]圖2為本發(fā)明具體實施例的信號采集及處理原理框圖；
[0010]圖3為本發(fā)明具體實施例的人機界面原理框圖；
[0011]圖4為本發(fā)明具體實施例的電流測試方法流程圖；
[0012]圖5為本發(fā)明具體實施例的初始化程序流程圖。

【具體實施方式】
[0013]下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發(fā)明的【具體實施方式】如所涉及的控制系統(tǒng)，相互間的連接關(guān)系，及實施方法，作進一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0014]如圖1所不,一種基于米集直流電壓信號的電量儀表,其特征在于,該儀表包括微處理器、信號采集單元、按鍵輸入單元、數(shù)碼管顯示單元、通信單元，信號采集單元采集分流器的電壓經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換單元傳送至微處理器，經(jīng)過微處理器處理的數(shù)據(jù)通過數(shù)碼顯示單元顯示，按鍵輸入單元用于儀表的參數(shù)設(shè)置。
[0015]由信號輸入模塊和AD芯片CS5463構(gòu)成了儀表的信號采集單元，可以精確的采集0_75mV的輸入電壓信號。經(jīng)過處理后，電量值由數(shù)碼管進行顯示。系統(tǒng)可通過按鍵輸入部分的4個按鍵對電量儀表進行參數(shù)設(shè)置。微處理器通過通訊接口模塊RSM485CT與上位機相連，采用RS485接口，MODBUS通訊協(xié)議。此外電量儀表還可以根據(jù)分流器的額定值來進行參數(shù)的設(shè)置，從而來滿足不同型號的分流器的要求。
[0016]信號采集及處理設(shè)計如圖2所示，為信號的采集和處理的原理框圖，0_75mV電壓信號，經(jīng)過濾波等處理后，輸入到AD芯片CS5463。通過微處理器STC對AD芯片CS5463進行控制，完成數(shù)據(jù)的處理。
[0017]如圖3所示為人機界面的原理框圖,人機界面的設(shè)計包含鍵盤輸入和LED顯示兩個方面。鍵盤輸入實現(xiàn)對儀表的參數(shù)設(shè)置，是人機交互的橋梁。LED顯示時人機界面最直觀的展現(xiàn)，微處理器STC通過ZLG7289驅(qū)動芯片來驅(qū)動LED。
[0018]一種基于采集直流電壓信號的電流測量方法，包括以下步驟:步驟一、對電量儀表進行初始化；步驟二、微處理器讀取經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換的信號采集單元的數(shù)據(jù)；步驟三、微處理器對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行處理，并在數(shù)碼顯示單元顯示；步驟四、微處理器判斷是否有中斷指令，若有中斷指令執(zhí)行中斷子程序，若沒有中斷指令執(zhí)行步驟五；步驟五、微處理器采集按鍵輸入單元參數(shù)信息，若有按鍵輸入單元輸入?yún)?shù)信息，微處理器進行參數(shù)設(shè)置及參數(shù)存儲；若沒有按鍵輸入單元輸入?yún)?shù)信息，執(zhí)行步驟二。
[0019]本電流測量方法主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理、LED顯示、通訊、執(zhí)行實時任務(wù)等，本電流測量方法主要包括系統(tǒng)初始化、中斷處理、實時顯示、參數(shù)設(shè)置、通訊等部分。
[0020]本儀表的本電流測量方法流程如圖4:步驟I為系統(tǒng)開始動作，步驟2為初始化動作，即微處理器輸入輸出口的定義、中斷寄存器、全局變量、定時器O、定時器1、串口通訊中斷、波特率設(shè)置以及計量芯片的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的讀取等操作。步驟3讀計量AD芯片值并對讀出的值進行數(shù)據(jù)處理，在步驟4中將讀出的實時測量的數(shù)值用LED顯示出來，在步驟5中判斷是否有中斷，若是，則進入步驟6執(zhí)行中斷子程序，若為否則繼續(xù)往下執(zhí)行，同時在步驟7中判斷是否按了參數(shù)設(shè)置鍵，若是則進入8中進行參數(shù)設(shè)置及參數(shù)存儲，若否則返回3循環(huán)執(zhí)行此系統(tǒng)程序。
[0021]初始化流程的作用對微處理器STC的I/O引腳功能進行定義，定時器O、I進行初始化賦值，串口通訊中斷初始化，波特率初始化設(shè)置及電量AD芯片校準(zhǔn)值以及參數(shù)設(shè)置值的讀取等。
[0022]圖5所示，為初始化程序流程圖，步驟9為開始動作，在步驟10中首先對微處理器的I/o各引腳進行定義，在步驟11中對定時器0、1的功能進行定義并且賦初值，在步驟12中對串口通訊參數(shù)進行設(shè)置，同時定義通訊波特率。在步驟13中對計量芯片CS5463，以及數(shù)碼管驅(qū)動芯片進行初始化。在步驟14中從EEPROM中讀取計量芯片的校驗值，以及參數(shù)設(shè)置值等，同時將這些值存放到對應(yīng)的寄存器中。在步驟15中設(shè)置中斷的優(yōu)先級及開中斷，最后到進入步驟16主程序。
[0023]專業(yè)人員還可以進一步意識到，結(jié)合本文中所公開的實施例描述的執(zhí)行步驟，能夠以電子硬件、計算機軟件或者二者的結(jié)合來實現(xiàn)，這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對每個特定的應(yīng)用來使用不同方法來實現(xiàn)所描述的功能，但是這種實現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。本發(fā)明并不局限于上述特定實施例，在不脫離本發(fā)明精神及其實質(zhì)情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)改變和變形，這些相應(yīng)對本發(fā)明進行的修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求保護的范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種基于米集直流電壓信號的電量儀表，其特征在于，該儀表包括微處理器、信號米集單元、按鍵輸入單元、數(shù)碼管顯示單元、通信單元，信號采集單元采集分流器的電壓經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換單元傳送至微處理器，經(jīng)過微處理器處理的數(shù)據(jù)通過數(shù)碼顯示單元顯示，按鍵輸入單元用于儀表的參數(shù)設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于采集直流電壓信號電量儀表，其特征在于:所述信號采集單元包括信號輸入模塊和計量芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于采集直流電壓信號電量儀表，其特征在于:所述通信單元通過RS485接口與上位機進行通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于采集直流電壓信號電量儀表，其特征在于:所述儀表之間通過通信單元形成監(jiān)控網(wǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于采集直流電壓信號電量儀表，其特征在于:該儀表根據(jù)分流器額定值進行參數(shù)設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項所述基于采集直流電壓信號的電流測量方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一、對電量儀表進行初始化； 步驟二、微處理器讀取經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換的信號采集單元的數(shù)據(jù)； 步驟三、微處理器對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行處理，并在數(shù)碼顯示單元顯示； 步驟四、微處理器判斷是否有中斷指令，若有中斷指令執(zhí)行中斷子程序，若沒有中斷指令執(zhí)行步驟五； 步驟五、微處理器采集按鍵輸入單元參數(shù)信息，若有按鍵輸入單元輸入?yún)?shù)信息，微處理器進行參數(shù)設(shè)置及參數(shù)存儲；若沒有按鍵輸入單元輸入?yún)?shù)信息，執(zhí)行步驟二。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于采集直流電壓信號的電流測量方法，其特征在于，所述步驟一對微處理器的I/o各引腳進行定義；對定時器0、1的功能進行定義并且賦初值，對串口通訊參數(shù)進行設(shè)置，同時定義通訊波特率，對計量芯片以及數(shù)碼管驅(qū)動芯片進行初始化；從EEPROM中讀取計量芯片的校驗值以及參數(shù)設(shè)置值同時將這些值存放到對應(yīng)的寄存器中；設(shè)置中斷的優(yōu)先級及開中斷，最后進入步驟二。
【文檔編號】G01R22/06GK104237631SQ201410466344
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月13日
【發(fā)明者】束龍勝, 孫傳峰, 陳堅偉, 齊靜, 張金鳳, 車洪亮, 蔣麗麗, 張春芽, 朱小勇, 高峰, 張希, 李穎 申請人:安徽鑫龍電器股份有限公司