專利名稱：一種可測(cè)七種電工參數(shù)的采樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型系一種可測(cè)七種電工參數(shù)的采樣裝置，屬電力自動(dòng)化電工參數(shù)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
目前，常規(guī)的電工參數(shù)(如電流、電壓、相位差、功率因數(shù)、有功功率、無(wú)功功率、頻率等)測(cè)量方法有兩種一是用電磁式電動(dòng)儀表(如電流表、電壓表等)，從其指針在表面上所指刻度位置觀察讀取所測(cè)電工參數(shù)值，測(cè)量時(shí)需人工抄表和統(tǒng)計(jì)。此測(cè)量方法的精度較低，容易產(chǎn)生讀數(shù)誤差，難以實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，而且只能直接測(cè)量一個(gè)電工參數(shù)。第二種方法是用數(shù)字式儀表(如數(shù)字式電壓表，數(shù)字式電流表，數(shù)字式頻率計(jì)等)，以4位或4位以上的10進(jìn)制數(shù)字顯示電工參數(shù)測(cè)量值。它具有讀數(shù)直觀，不易產(chǎn)生讀數(shù)錯(cuò)誤，可與打印機(jī)、計(jì)算機(jī)、單板機(jī)聯(lián)機(jī)使用等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是一種儀表一般只能測(cè)量一個(gè)電工參數(shù)。本實(shí)用新型采用磁性傳感器(即霍爾傳感器)作為電流信號(hào)檢取元件，并采用單片機(jī)作為電路的智能單元，可同時(shí)檢測(cè)七種電工參數(shù)，可與微機(jī)和打印機(jī)聯(lián)機(jī)使用，可自動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。據(jù)查國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料，尚未發(fā)現(xiàn)有與本實(shí)用新型相同的技術(shù)。
本實(shí)用新型的任務(wù)是提供一種在電路中采用霍爾傳感器作為電流信號(hào)檢取元件，以單片機(jī)為智能單元的可檢測(cè)和計(jì)量電流、電壓、頻率、電流電壓相位差、功率因素、有功功率、無(wú)功功率等七種電工參數(shù)的采樣裝置。該裝置對(duì)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行管理自動(dòng)化具有重要意義。
本實(shí)用新型的任務(wù)是這樣實(shí)現(xiàn)的
本實(shí)用新型由面板帶有數(shù)碼管、琴鍵開關(guān)、復(fù)位開關(guān)、指示燈的機(jī)殼和設(shè)于機(jī)殼內(nèi)的放大器、交流－直流變換器、整形和相位比較電路、門電路、A／D變換器、輸入門電路、單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路、電平轉(zhuǎn)換電路、RS－232接口、采樣變壓器、程序存貯器等組成的電子線路所組成，其特征是在放大器的前面電連接一個(gè)霍爾傳感器，該傳感器由帶有缺口的圓形磁環(huán)和位于磁環(huán)缺口的霍爾傳感元件所組成，在電路中作為智能單元的單片機(jī)是MCS－48或MCS－51系列的單片機(jī)。本裝置通過(guò)上述設(shè)有的電子線路可對(duì)電流、電壓、頻率、相位、功率因數(shù)、有功功率、無(wú)功功率等七種電功參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。各種電工參數(shù)測(cè)量的過(guò)程如下被測(cè)電流流過(guò)一根穿過(guò)圓形磁環(huán)的導(dǎo)線后，在磁環(huán)中感應(yīng)出磁場(chǎng)信號(hào)，位于磁環(huán)缺口的霍爾元件將磁信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)(mV級(jí))，此信號(hào)經(jīng)放大器放大后送入交流－直流變換器轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)，經(jīng)多路開關(guān)再送入A／D變換器變?yōu)閿?shù)字量，由單片機(jī)從數(shù)據(jù)線上收集此數(shù)字量，并進(jìn)行數(shù)字處理，再由驅(qū)動(dòng)電路送到數(shù)碼管顯示。
由采樣變壓器(即電壓取樣元件)取得的電站二次電壓經(jīng)交流－直流變換器變?yōu)橹绷髁?，?jīng)多路開關(guān)、A／D變換器變?yōu)閿?shù)字量，單片機(jī)對(duì)此數(shù)字量處理后，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路再送數(shù)碼管顯示被測(cè)電壓值。
頻率測(cè)量是將電壓取樣元件所得電壓送整形電路后形成方波，并經(jīng)門電路(6)選擇后送單片機(jī)的測(cè)試輸入端T1，由單片機(jī)在內(nèi)時(shí)鐘控制下測(cè)出頻率值。
相位測(cè)量是將電壓取樣的信號(hào)和經(jīng)過(guò)放大器放大了的電流信號(hào)同時(shí)送入整形和相位比較電路，從而比較出兩信號(hào)的相位差，并經(jīng)過(guò)門電路選擇后送單片機(jī)測(cè)試輸入端T1，由單片機(jī)計(jì)算出其相位差值。
功率因素的測(cè)量是由單片機(jī)利用前文中的相位測(cè)量值，再經(jīng)過(guò)余弦函數(shù)計(jì)算而得出。
有功功率和無(wú)功功率的測(cè)量均是單片機(jī)利用前文中所測(cè)的電壓值、電流值和相位差值，在應(yīng)用程序中按電力系統(tǒng)的要求計(jì)算出來(lái)。
上述參數(shù)的測(cè)量可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)巡回檢測(cè)，也可由按鍵與輸入門電路進(jìn)行選擇測(cè)量。每項(xiàng)測(cè)量值都可逐一經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路送數(shù)碼管顯示，也可經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路后送RS－232接口串行輸出。
本實(shí)用新型由于采用了霍爾傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電流變送器，不從電流回路中檢取能量，具有1.無(wú)降壓產(chǎn)生；2.過(guò)載能力強(qiáng)，當(dāng)電流過(guò)流(如短路)時(shí)，不會(huì)損壞裝置，并可據(jù)此作過(guò)流檢測(cè)；3.體積小，在電路中不需設(shè)置大電流通道等優(yōu)越性。同時(shí)，用單片機(jī)作為智能單元，既可同時(shí)檢測(cè)七種電工參數(shù)，也可單獨(dú)聯(lián)機(jī)使用，其測(cè)量精度可達(dá)0.5％(電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率)和0.05％(頻率、相位、功率因素)。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型電路方框圖；圖2為本實(shí)用新型外形示意圖；圖3為本實(shí)用新型的霍爾傳感器示意圖。
圖中1為霍爾傳感器，2為放大器，3和4為交流－直流變換器，5為整形和相位比較電路，6為門電路，7為A／D變換器，8為輸入門電路，9為MCS－48或MCS－51系列單片機(jī)，10為驅(qū)動(dòng)電路，11為電平轉(zhuǎn)換電路，12、21為數(shù)碼管，13為程序存貯器，14為RS－232接口，15為采樣變壓器，16、19為復(fù)位開關(guān)，17、18為琴鍵開關(guān)，20為指示燈，22為圓形磁環(huán)，23為被測(cè)電流載流導(dǎo)線，24為霍爾元件，25為霍爾元件電源及輸出信號(hào)腳。
被測(cè)電流流過(guò)一根穿過(guò)圓形磁環(huán)(22)的載流導(dǎo)線(23)后，在磁環(huán)(22)中感應(yīng)出磁場(chǎng)信號(hào)，位于磁環(huán)(22)缺口的霍爾元件(24)將磁信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楹练?jí)的電壓信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)放大器(2)放大后送入交流－直流變換器(3)轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)，再送入A／D變換器(7)變?yōu)閿?shù)字量，由單片機(jī)(9)從數(shù)據(jù)線(DB)上收集此數(shù)字量，并進(jìn)行數(shù)字處理，再由驅(qū)動(dòng)電路(10)送到數(shù)碼管(12)顯示。磁環(huán)(22)可采用MX－2000型鐵氧體磁環(huán)，其上的缺口寬度為5mm，霍爾元件(24)采用3501型線性霍爾元件，放大器(2)可采用ICL7650型自穩(wěn)零低漂移高精度放大器，交流－直流變換器(3)應(yīng)具有0.5％的線性度，A／D變換器(7)采用ADC80AG型的變換器，驅(qū)動(dòng)電路(10)采用75452和74LS244集成塊，單片機(jī)采用MCS－51或MCS48型號(hào)的單片機(jī)，數(shù)碼管(12)采用LED型。本裝置電路中的門電路(6)采用74LS03型號(hào)集成塊，輸入門電路(8)采用74LS244集成塊，電平轉(zhuǎn)換電路(11)采用1488和1489型號(hào)的集成塊組成。圖中T1表示單片機(jī)(9)的測(cè)量輸入端，DB表示數(shù)據(jù)總線。琴鍵開關(guān)(17、18)、復(fù)位開關(guān)(16、19)、LED數(shù)碼管(21)以及指示燈(20)設(shè)置于本裝置金屬機(jī)殼的面板上，在機(jī)殼的背面可設(shè)有與接口箱連接的電源插座、向另一臺(tái)電工參數(shù)采樣裝置提供電源的插座、被測(cè)電壓輸入插座和被測(cè)電流信號(hào)輸入插座、連接打印機(jī)的電纜插座、與接口箱連接的串行通訊插座，以及與下一臺(tái)電工參數(shù)采樣裝置連接的串行通訊插座。本裝置與微機(jī)聯(lián)機(jī)使用方法是先把接口箱電源插入本裝置機(jī)殼后板的與接口箱連接的電源插座，再把電站二次線路的待測(cè)電壓、電流信號(hào)通過(guò)插頭分別插入機(jī)殼后板上的被測(cè)電壓輸入插座和被測(cè)電流信號(hào)輸入插座，開啟面板上的開關(guān)，即可巡回檢測(cè)7個(gè)電工參數(shù)或根據(jù)所按按鍵單獨(dú)檢測(cè)某一參數(shù)，并在規(guī)定的時(shí)間間隔打印出測(cè)量參數(shù)。
本裝置配有專門軟件，是硬軟件相結(jié)合的一項(xiàng)具有重要實(shí)用意義的發(fā)明創(chuàng)造。本裝置可取代目前常用的電磁式儀表在電力部門的應(yīng)用，一個(gè)采樣裝置售價(jià)約1200元，而要達(dá)到同樣的目標(biāo)即測(cè)七種電工參數(shù)，購(gòu)置現(xiàn)有其它儀表，所需費(fèi)用估計(jì)為3000元以上。再者，本裝置可以單獨(dú)作電壓表、電流表或工頻頻率表。本裝置若與XL－5微機(jī)電力監(jiān)控系統(tǒng)配套使用，對(duì)實(shí)現(xiàn)電力管理自動(dòng)化具有重要作用。
權(quán)利要求1.一種可測(cè)七種電工參數(shù)的采樣裝置，它由面板帶有數(shù)碼管(21)、琴鍵開關(guān)(18)、復(fù)位開關(guān)(19)、指示燈(20)的機(jī)殼和設(shè)于機(jī)殼內(nèi)的放大器(2)、交流-直流變換器(3、4)、整形和相位比較電路(5)、門電路(6)、A/D變換器(7)、輸入門電路(8)、單片機(jī)(9)、驅(qū)動(dòng)電路(10)、電平轉(zhuǎn)換電路(11)、RS-232接口(14)、采樣變壓器(15)、程序存貯器(13)等組成的電子線路所組成，其特征在于放大器(2)的前面電連接一個(gè)霍爾傳感器(1)，該傳感器由帶有缺口的圓形磁環(huán)(22)和位于磁環(huán)缺口的霍爾傳感元件(24)所組成，在采樣裝置電路中作為智能單元的單片機(jī)(9)是MCS-48或MCS-51系列的單片機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采樣裝置，其特征在于霍爾傳感器(1)的磁環(huán)(22)是MX－2000型的鐵氧體的磁環(huán)，其上的缺口寬度為5mm，霍爾傳感器(1)的霍爾元件(24)是3501型線性的霍爾元件。
專利摘要一種可測(cè)七種電工參數(shù)的采樣裝置，在電路設(shè)計(jì)中它采用了霍爾傳感器作為電流信號(hào)檢取元件，以單片機(jī)為電路智能單元，該電路配合軟件程序可對(duì)電流、電壓、相位、功率因數(shù)、有功功率、無(wú)功功率、頻率等七種電工參數(shù)同時(shí)檢測(cè)。它可與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡回實(shí)時(shí)檢測(cè)。它具有無(wú)降壓產(chǎn)生，過(guò)載能力強(qiáng)，體積小，測(cè)量精度高(0.5％～0.05％)，多功能等特點(diǎn)。對(duì)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化具有重要意義。
文檔編號(hào)H02J13/00GK2043346SQ88220519
公開日1989年8月23日 申請(qǐng)日期1988年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月14日
發(fā)明者陳天籟, 楊志禮, 吳家碚 申請(qǐng)人:成都市興隆電子儀器廠