一種基于單片機的電機參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于單片機的電機參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：至少包括：電壓轉(zhuǎn)換電路；電流轉(zhuǎn)換電路；信號調(diào)理電路；用于接收上述信號調(diào)理電路輸出信號的單片機；用于數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)存儲裝置；用于進(jìn)行對電機參數(shù)進(jìn)行顯示的顯示終端；用于進(jìn)行人機交互的觸摸屏；以及電源模塊；電壓轉(zhuǎn)換電路包括三個電壓互感器；電流轉(zhuǎn)換電路包括三個電流互感器；信號調(diào)理電路包括三個相位補償電路和六個放大電路；每個電壓互感器依次通過一個放大電路、一個相位補償電路與單片機的I/O端子電連接；每個電流互感器通過一個放大電路與單片機的I/O端子電連接；單片機的I/O端子通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)存儲裝置、顯示終端、觸摸屏電連接。
【專利說明】
一種基于單片機的電機參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及電機參數(shù)檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于單片機的電機參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]眾所周知，近年來，隨著社會的快速發(fā)展，人類對電力的需求量急劇增加，電能緊缺問題日趨嚴(yán)重，電力緊張問題已經(jīng)極大地制約著社會經(jīng)濟的發(fā)展，為了節(jié)約電能并合理高效地利用電能，這就需要對電量參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確實時地檢測;通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn):由電機所消耗的電能占工業(yè)企業(yè)用電總耗能的60%以上，電機系統(tǒng)效率的提高對節(jié)約電能意義也十分重大，如何提高電機系統(tǒng)的效率，則需要對電機的各種參數(shù)進(jìn)行實時、準(zhǔn)確地檢測和分析，目前，人們針對電機參數(shù)的分析已經(jīng)有很多模型理論，但是在電機參數(shù)的檢測方面，由于現(xiàn)場工況比較復(fù)雜，傳統(tǒng)單一地采用電流互感器或者是電壓互感器進(jìn)行檢測，僅能夠?qū)崿F(xiàn)定時定點地檢測，很難實現(xiàn)實時準(zhǔn)確地在線檢測，因此，設(shè)計開發(fā)一種能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確地檢測電機參數(shù)的設(shè)備，對電力系統(tǒng)將有極其重要的意義?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0003]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:提供一種基于單片機的電機參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)；該基于單片機的電機參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確地檢測電機輸入端的電壓和電流參數(shù)。
[0004]本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:
[0005]—種基于單片機的電機參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，至少包括:
[0006]用于采集電機輸入端電壓信號的電壓轉(zhuǎn)換電路；
[0007]用于采集電機輸入端電流信號的電流轉(zhuǎn)換電路；
[0008]用于接收上述電壓轉(zhuǎn)換電路和電流轉(zhuǎn)換電路輸出信號的信號調(diào)理電路；
[0009]用于接收上述信號調(diào)理電路輸出信號的單片機；
[0010]用于數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)存儲裝置；
[0011]用于進(jìn)行對電機參數(shù)進(jìn)行顯示的顯示終端；
[0012]用于進(jìn)行人機交互的觸摸屏；[〇〇13]以及電源模塊；
[0014]其中:上述電壓轉(zhuǎn)換電路包括三個電壓互感器;上述電流轉(zhuǎn)換電路包括三個電流互感器;上述信號調(diào)理電路包括三個相位補償電路和六個放大電路;每個電壓互感器依次通過一個放大電路、一個相位補償電路與單片機的I/O端子電連接;每個電流互感器通過一個放大電路與單片機的I/O端子電連接;所述單片機的I/O端子通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)存儲裝置、顯示終端、觸摸屏電連接。
[0015]進(jìn)一步:每個放大電路包括第一運算放大器;該第一運算放大器的正電壓引腳通過第四電阻接直流2.5V的電源端子;該第一運算放大器的正電壓引腳通過第五電阻接地； 該第一運算放大器的負(fù)電壓引腳通過第七電阻與該第一運算放大器的輸出引腳電連接;上述第一運算放大器的負(fù)電壓引腳為放大電路的信號輸入端子，第一運算放大器的輸出引腳為放大電路的信號輸出端子。
[0016]更進(jìn)一步:每個相位補償電路包括第二運算放大器;該第二運算放大器的正電壓引腳通過第四電容與電壓互感器的輸出端子電連接;該第二運算放大器的正電壓引腳通過第八電阻接地;該第二運算放大器的負(fù)電壓引腳依次通過第九電阻、第四電容接地;該第二運算放大器的負(fù)電壓引腳分別通過第十電阻、第五電容與該第二運算放大器的輸出引腳電連接;該第二運算放大器的正電壓引腳為相位補償電路的信號輸入端子，第二運算放大器的輸出引腳為相位補償電路的信號輸出端子。
[0017]更進(jìn)一步:所述單片機為C8051F020單片機;所述數(shù)據(jù)存儲裝置為硬盤，所述顯示終端為TFT真彩顯示終端。
[0018]本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是:
[0019]通過采用上述技術(shù)方案，本實用新型利用三個電壓互感器、三個電流互感器分別檢測電機輸入端的三相電壓和三相電流，同時將采集到的電壓信號發(fā)送給相位補償電路和放大電路進(jìn)行信號預(yù)處理，將采集到的電流信號發(fā)送給放大電路進(jìn)行信號預(yù)處理，隨后將預(yù)處理結(jié)束后的信號發(fā)送給單片機，最后單片機將接收到的電壓信號轉(zhuǎn)給顯示終端進(jìn)行實時顯示，由于單片機具有高頻數(shù)據(jù)處理的功能，因此工作人員也可以根據(jù)需要在其內(nèi)部加載各種信號處理軟件，比如最常用的傅里葉變換等，由于采用了上述結(jié)構(gòu)的信號調(diào)理電路， 本專利能夠很好地保證信號傳輸過程中的穩(wěn)定性和傳輸效率。【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型優(yōu)選實施例的電路框圖；
[0021]圖2是本實用新型優(yōu)選實施例中電源模塊的電路圖；
[0022]圖3是本實用新型優(yōu)選實施例中放大電路的電路圖；
[0023]圖4是本實用新型優(yōu)選實施例中相位補償電路的電路圖?！揪唧w實施方式】
[0024]為能進(jìn)一步了解本實用新型的【實用新型內(nèi)容】、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下:
[0025]請參閱圖1至圖4,一種基于單片機的電機參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，包括:
[0026]用于采集電機輸入端電壓信號的電壓轉(zhuǎn)換電路;上述電壓轉(zhuǎn)換電路包括三個電壓互感器；
[0027]用于采集電機輸入端電流信號的電流轉(zhuǎn)換電路;上述電流轉(zhuǎn)換電路包括三個電流互感器；
[0028]用于接收上述電壓轉(zhuǎn)換電路和電流轉(zhuǎn)換電路輸出信號的信號調(diào)理電路;上述信號調(diào)理電路包括三個相位補償電路和六個放大電路;為了設(shè)計維修方便，三個相位補償電路彼此相同，六個放大電路彼此相同；
[0029]用于接收上述信號調(diào)理電路輸出信號的單片機;本優(yōu)選實施例中的單片機選用的是C8051F020單片機；
[0030]用于數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)存儲裝置;所述數(shù)據(jù)存儲裝置為硬盤，在該硬盤上設(shè)置有USB接口；
[0031] 用于進(jìn)行對電機參數(shù)進(jìn)行顯示的顯示終端;所述顯示終端為TFT真彩顯示終端； [〇〇32]用于進(jìn)行人機交互的觸摸屏；[〇〇33]以及電源模塊;其中:上述電壓轉(zhuǎn)換電路包括三個電壓互感器;上述電流轉(zhuǎn)換電路包括三個電流互感器;上述信號調(diào)理電路包括三個相位補償電路和六個放大電路;每個電壓互感器依次通過一個放大電路、一個相位補償電路與單片機的I/O端子電連接;每個電流互感器通過一個放大電路與單片機的I/O端子電連接;所述單片機的I/O端子通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)存儲裝置、顯示終端、觸摸屏電連接。
[0034]如圖2所示:該電源模塊包括將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的AC-DC芯片；該AC-DC芯片包括5V直流輸出端子、-15V直流輸出端子、15V直流輸出端子、第一接地端子和第二接地端子； 其中:5V直流輸出端子和第一接地端子之間分別電連接有第一極性電容C13、第一陶瓷電容 C12、以及第一電阻R5; -15V直流輸出端子和第二接地端子之間分別電連接有第二極性電容 C15、第二陶瓷電容C14、以及第二電阻R7;15V直流輸出端子和第二接地端子之間分別電連接有第三極性電容C18、第三陶瓷電容C17、以及第三電阻R8;[〇〇35]在本優(yōu)選實施例的基礎(chǔ)上，為了保證信號傳輸?shù)馁|(zhì)量，所述C8051F020單片機通過 RS-232電平轉(zhuǎn)換芯片與TFT真彩顯示終端連接。
[0036]如圖3所示:所述放大電路包括第一運算放大器;該第一運算放大器的正電壓引腳通過第四電阻R21接直流2.5V的電源端子;該第一運算放大器的正電壓引腳通過第五電阻 R22接地;該第一運算放大器的負(fù)電壓引腳通過第六電阻R16與相位補償電路的輸出端子連接;該第一運算放大器的負(fù)電壓引腳通過第七電阻R17與該第一運算放大器的輸出引腳電連接。上述第一運算放大器的負(fù)電壓引腳為放大電路的信號輸入端子，第一運算放大器的輸出引腳為放大電路的信號輸出端子。
[0037]如圖4所示:所述相位補償電路包括第二運算放大器;該第二運算放大器的正電壓引腳通過第四電容與電壓互感器的輸出端子電連接;該第二運算放大器的正電壓引腳通過第八電阻接地;該第二運算放大器的負(fù)電壓引腳依次通過第九電阻、第四電容接地;該第二運算放大器的負(fù)電壓引腳分別通過第十電阻、第五電容與該第二運算放大器的輸出引腳電連接。該第二運算放大器的正電壓引腳為相位補償電路的信號輸入端子，第二運算放大器的輸出引腳為相位補償電路的信號輸出端子。[〇〇38] 本實用新型的工作原理為:三個電壓互感器、三個電流互感器分別用于檢測電機輸入端的三相電壓和三相電流，同時將采集到的電壓信號發(fā)送給相位補償電路和放大電路進(jìn)行信號預(yù)處理，將采集到的電流信號發(fā)送給放大電路進(jìn)行信號預(yù)處理，隨后將預(yù)處理結(jié)束后的信號發(fā)送給C8051F020單片機，最后C8051F020單片機將接收到的電壓信號轉(zhuǎn)給TFT 真彩顯示終端進(jìn)行實時顯示，由于C8051F020單片機具有高頻數(shù)據(jù)處理的功能，因此工作人員也可以根據(jù)需要在其內(nèi)部加載各種信號處理軟件，比如最常用的傅里葉變換等。
[0039]以上對本實用新型的實施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認(rèn)為用于限定本實用新型的實施范圍。凡依本實用新型申請范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本實用新型的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于單片機的電機參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:至少包括:用于采集電機輸入端電壓信號的電壓轉(zhuǎn)換電路；用于采集電機輸入端電流信號的電流轉(zhuǎn)換電路；用于接收上述電壓轉(zhuǎn)換電路和電流轉(zhuǎn)換電路輸出信號的信號調(diào)理電路；用于接收上述信號調(diào)理電路輸出信號的單片機；用于數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)存儲裝置；用于進(jìn)行對電機參數(shù)進(jìn)行顯示的顯示終端；用于進(jìn)行人機交互的觸摸屏；以及電源模塊；其中:上述電壓轉(zhuǎn)換電路包括三個電壓互感器；上述電流轉(zhuǎn)換電路包括三個電流互感 器;上述信號調(diào)理電路包括三個相位補償電路和六個放大電路;每個電壓互感器依次通過 一個放大電路、一個相位補償電路與單片機的I/O端子電連接;每個電流互感器通過一個放 大電路與單片機的I/O端子電連接;所述單片機的I/O端子通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)存儲裝置、顯 示終端、觸摸屏電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于單片機的電機參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:每個放大電路包 括第一運算放大器;該第一運算放大器的正電壓引腳通過第四電阻接直流2.5V的電源端 子;該第一運算放大器的正電壓引腳通過第五電阻接地;該第一運算放大器的負(fù)電壓引腳 通過第七電阻與該第一運算放大器的輸出引腳電連接;上述第一運算放大器的負(fù)電壓引腳 為放大電路的信號輸入端子，第一運算放大器的輸出引腳為放大電路的信號輸出端子。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于單片機的電機參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:每個相位補償電 路包括第二運算放大器;該第二運算放大器的正電壓引腳通過第四電容與電壓互感器的輸 出端子電連接;該第二運算放大器的正電壓引腳通過第八電阻接地;該第二運算放大器的 負(fù)電壓引腳依次通過第九電阻、第四電容接地;該第二運算放大器的負(fù)電壓引腳分別通過 第十電阻、第五電容與該第二運算放大器的輸出引腳電連接;該第二運算放大器的正電壓 引腳為相位補償電路的信號輸入端子，第二運算放大器的輸出引腳為相位補償電路的信號 輸出端子。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于單片機的電機參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述單片機為 C8051F020單片機;所述數(shù)據(jù)存儲裝置為硬盤，所述顯示終端為TFT真彩顯示終端。
【文檔編號】G01R31/34GK205608079SQ201620427697
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】楊家潤, 楊麗華
【申請人】天津市五星電子儀器有限公司