數(shù)字功率測試儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種數(shù)字功率測試儀，其包括：對檢測電源的輸出電壓及輸出電流進行采樣的電壓互感器與電流互感器；分別對電壓互感器與電流互感器輸出的電壓信號采集，以供模數(shù)轉(zhuǎn)換的采樣保持電路；將采樣保持電路采集到的模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量的AD轉(zhuǎn)換芯片；功率因數(shù)采集模塊，電壓互感器與電流互感器輸出的電壓信號分別經(jīng)過零比較器輸入相位檢測電路，得到一組互補的相位信號；單片機，其對AD轉(zhuǎn)換芯片、功率因數(shù)采集模塊發(fā)送的信號進行數(shù)據(jù)處理；正負電源電路，其對電路中的各種芯片提供工作電壓。其電路簡單，成本低廉，結(jié)構(gòu)緊湊，可測試的數(shù)據(jù)全面，適于攜帶，可廣泛應(yīng)用于LED電源的生產(chǎn)及銷售的現(xiàn)場檢測。
【專利說明】數(shù)字功率測試儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種電學儀器，尤其涉及一種可測量電源多種參數(shù)的數(shù)字功率測試儀。

【背景技術(shù)】
[0002]目前LED節(jié)能燈越來越普及，其中LED驅(qū)動電源是LED燈具的必要組成部分，其性能主要通過功率、電壓、電流等關(guān)鍵參數(shù)來表現(xiàn)。現(xiàn)有用于測試電源功率的儀器較多，但大多體積較大，比較笨重，不便于攜帶，無法在生產(chǎn)及銷售過程中進行現(xiàn)場檢測和性能展示。另外，目前的功率測試儀，功能較為單一，檢測的數(shù)據(jù)大都僅限于電源功率，而對電壓、電流及功率因數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)信息不能測得，不能較為全面的反應(yīng)產(chǎn)品性能。
實用新型內(nèi)容
[0003]為克服上述技術(shù)問題，本實用新型旨在提供一種小巧便捷，操作方便，便于現(xiàn)場檢測，且檢測的電源參數(shù)信息量大，可全方位展現(xiàn)電源性能的數(shù)字功率測試儀。
[0004]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:一種數(shù)字功率測試儀，其包括:
[0005]對檢測電源的輸出電壓及輸出電流進行采樣的電壓互感器與電流互感器；
[0006]分別對電壓互感器與電流互感器輸出的電壓信號采集，以供模數(shù)轉(zhuǎn)換的采樣保持電路；
[0007]將采樣保持電路采集到的模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量的AD轉(zhuǎn)換芯片；
[0008]功率因數(shù)采集模塊，電壓互感器與電流互感器輸出的電壓信號分別經(jīng)過零比較器輸入相位檢測電路，得到一組互補的相位信號；
[0009]單片機，其對AD轉(zhuǎn)換芯片、功率因數(shù)采集模塊發(fā)送的信號進行數(shù)據(jù)處理；
[0010]正負電源電路，其對電路中的各種芯片提供工作電壓。
[0011]上述電路模塊集成于電路板上，電路板安裝于數(shù)字功率測試儀的殼體內(nèi)，所述的殼體外設(shè)有操作鍵、接線端子、電源開關(guān)及顯示屏等。
[0012]本實用新型具有以下有益效果:其通過電壓互感器與電流互感器分別采集檢測電源的輸出電壓與輸出電流，經(jīng)采樣保持、A/D轉(zhuǎn)換后傳送至單片機中，單片機進行數(shù)據(jù)分析后將相應(yīng)的電壓值、電流值通過顯示屏進行顯示；與此同時，功率因數(shù)采集模塊將電壓互感器與電流互感器輸出的電壓信號分別經(jīng)過零比較器輸入相位檢測電路，得到一組互補的相位信號，該相位信號經(jīng)單片機計算后可獲得功率因數(shù)及功率，并通過顯示屏顯示出來；由此，本實用新型實現(xiàn)了測試電源的輸出電壓、輸出電流、功率及功率因素的多重目的。其電路簡單，成本低廉，結(jié)構(gòu)緊湊，可測試的數(shù)據(jù)全面，適于攜帶，可廣泛應(yīng)用于LED電源的生產(chǎn)及銷售的現(xiàn)場檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型電路示意圖。
[0014]圖2為相位檢測電路輸出的相位測量波形。

【具體實施方式】
[0015]本數(shù)字功率測試儀包括殼體，殼體外設(shè)有電源線、插線端子、顯示屏、按鍵、開關(guān)等，殼體內(nèi)設(shè)有電路板、變壓器；電源線接在電路板的輸入端，同時電路板與插線端子連接，供與LED電源連接。
[0016]參看圖1所示，所述的電路板上集成有電壓互感器、電流互感器、采樣保持電路、AD轉(zhuǎn)換芯片、功率因數(shù)采集模塊、單片機及正負電源電路；電壓互感器、電流互感器采用TVA1421-01M的組合式互感器,其用于對檢測電源的輸出電壓、輸出電流進行取樣。
[0017]當電壓互感器的輸入電壓為0V-600V時，對應(yīng)的輸出電壓為0V-10V，輸入和輸出呈線性變化，輸出的電壓信號經(jīng)采樣保持電路傳送至AD轉(zhuǎn)換芯片ADC0809，AD轉(zhuǎn)換芯片ADC0809將收到的電壓信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳送至單片機AT89C51中，單片機AT89C51根據(jù)收到的信號進行數(shù)據(jù)分析，根據(jù)電壓信號的周期為20ms和A/D的轉(zhuǎn)換時間(本設(shè)計選用的A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809的單次轉(zhuǎn)換時間僅為10us)，計算出在信號的一個周期內(nèi)A/D采樣次數(shù)，然后對輸入信號進行采樣，邊采樣邊計算，基于離散數(shù)值算法的電壓有效值的計算
I U
公式為:〖丨=yi~ Σ ?2α.ι其中，κ為采樣序列順序號，υ(κ)為時刻電壓瞬時值。
I I=O



9
[0018]當電流互感器的輸入電流為0A-10A時，對應(yīng)的輸出電壓為0V-10V，輸入和輸出呈線性變化，輸出的電流信號經(jīng)采樣保持電路傳送至AD轉(zhuǎn)換芯片ADC0809，AD轉(zhuǎn)換芯片ADC0809將收到的電流信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳送至單片機AT89C51中，單片機AT89C51根據(jù)收到的信號進行數(shù)據(jù)分析，根據(jù)電壓信號的周期為20ms和A/D的轉(zhuǎn)換時間，計算出在信號的一個周期內(nèi)A/D采樣次數(shù)，然后對輸入信號進行采樣，邊采樣邊計算，基于離散數(shù)值算法電流有效值計算公式為:i X ItII, I其中，K為采樣序列順序號
I “O
i(K)為時刻電流瞬時值。
[0019]功率因數(shù)采集模塊主要由過零比較器及相位檢測電路構(gòu)成，電壓互感器及電流互感器輸出的電壓信號、電流信號分別經(jīng)過零比較器處理成方波信號，輸入相位檢測電路，得到一組互補的相位信號，如圖2所示，相位檢測電路輸出的脈沖信號不受輸入信號幅度的影響，輸出信號Q的寬度T反映了檢測電源的電壓和電流之間的相位差，即Θ的大小，轉(zhuǎn)換成的兩路矩形波信號送入單片機AT89C51的INTO、INTl 口，在每路矩形波電壓下降沿時單片機AT89C51響應(yīng)中斷程序，利用單片機AT89C51定時器功能測定出檢測電源電壓和電流過零點的時間差T，因為電網(wǎng)電壓和電流的頻率均為工頻50Hz (對應(yīng)周期為20000US)，而一個周期對應(yīng)的電角度為360°，故當T值被測定后，功率因數(shù)角Θ即可按下式計算T/ 二 2000/
/θ /360 (Τ的單位為us)，則功率因數(shù)cos θ即可方便的求出。
0 =0.018Γ
[0020]通過上述模塊可分別求出檢測電源的電壓、電流、功率因數(shù)，功率P=Uicos Θ，也可方便的求出。
[0021]正負電源電路產(chǎn)生正負5V和正負15V電壓，用來給電路板上的各種芯片供電，其輸入端由輸出正9V正15V變壓器提供電壓。
[0022]顯示屏采用IXD1602，其由單片機AT89C51來控制顯示。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字功率測試儀，其特征在于，其包括: 對檢測電源的輸出電壓及輸出電流進行采樣的電壓互感器與電流互感器； 分別對電壓互感器與電流互感器輸出的電壓信號采集，以供模數(shù)轉(zhuǎn)換的采樣保持電路； 將采樣保持電路采集到的模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量的AD轉(zhuǎn)換芯片； 功率因數(shù)采集模塊，電壓互感器與電流互感器輸出的電壓信號分別經(jīng)過零比較器輸入相位檢測電路，得到一組互補的相位信號； 單片機，其對AD轉(zhuǎn)換芯片、功率因數(shù)采集模塊發(fā)送的信號進行數(shù)據(jù)處理； 正負電源電路，其對電路中的各種芯片提供工作電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字功率測試儀,其特征在于，電路模塊集成于電路板上，電路板安裝于數(shù)字功率測試儀的殼體內(nèi)，所述的殼體外設(shè)有操作鍵、接線端子、電源開關(guān)及顯示屏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字功率測試儀，其特征在于，AD轉(zhuǎn)換芯片的型號為ADC0809，單片機型號為AT89C51，電壓互感器、電流互感器采用TVA1421-01M的組合式互感器。
【文檔編號】G01R21/133GK203965514SQ201420058732
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年2月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月8日
【發(fā)明者】王友, 陸洪明 申請人:山東明華光電科技有限公司