高集成度电气参数综合测量装置制造方法及图纸

一种高集成度电气参数综合测量装置，是由电压、电流信号输入电路，频率信号输入电路，８０９８单片机及外围电路，８２７９显示及键盘控制线路所组成。８０９８单片机在软件控制下，直接测得电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数及频率等值，并自动显示结果，用户可通过键盘对测量过程进行人工干预。该装置比现有的数字式测量仪速度快，集成度高，使用方便，成本低。（*该技术在2003年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电气参数测量装置，更具体地说是一种高集成度电气参数综合测量装置。电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数及频率等是电力系统中经常要测量的六项常规参数。现有的数字式电气参数综合测量仪器种类繁多，许多也已采用了微机技术，采用高档微机控制的系统体积大，不能用于现场；便携式的多采用单板机、单片机技术构成所谓智能仪表。但所采用的微处理机技术多是70年代的产品，如8085、Z80等，如上海隆昌仪器厂生产的smPε－1000型电能平衡测试仪，采用Z80单片机。即便是单片机，也是使用八位的8035或8031单片机，其集成度不高，外围及测频线路复杂，A／D转换器成本高，也影响了系统的可靠性。本技术的目的就是提出一种集成化程度高、可靠性强、测量速度快、精度高、线路简明、性能可靠、成本比同类型装置降低一半以上，采用16位单片机－8098单片机为核心的电气参数综合测量装置。本技术的目的可以通过以下方式来实现一种高集成度电气参数综合测量装置主要由电源电路，电压、电流信号输入电路、频率信号输入电路、8098单片机及外围电路和8279键盘／显示电路组成，电源电路给整个装置提供稳定的工作电压，被测电压信号经电压调整、分压后经模拟开关、精密整流、采样保持后进入8098单片机的A／D端口。电流信号由钳形互感器送来，经分流、I／V转换后再经模拟开关、精密整流、采样保持后进入8098单片机的A／D端口，频率信号经分压后由电压比较器、施密特触发器整形成方波进入8098单片机的高速输入端HSI.0。键盘／显示电路由8279键盘／显示接口芯片、译码器、缓冲驱动器、LED共阴极数码管及发光二极管组成，8279收到8098单片机发来的显示命令后可独立的进行扫描显示。8279接收到用户通过键盘输入的信息后，向8098单片机发出中断请求，8098单片机响应后进行中断处理。移位寄存器与8098单片机的通讯口及高速输出端连接，向8098单片机传送电流测量量程信号。8098单片机单片机及外围线路包括8098单片机、锁存器、EPROM程序存贮器、RAM数据存贮器及反相施密特触发器等。8098单片机不仅具有16位数据计算、处理能力，而且有四路带保持器的10位A／D转换器、高输入单元、高输出单元。锁存器用来锁存8098单片机输出的低八位地址以提供EPROM寻址用；EPROM程序存贮器固化了控制、计算、处理程序，RAM数据存贮器用来存放A／D采集的数据。当8098单片机上电复位后，根据固化在EPROM中的软件控制，8098单片机等待用户通过键盘提供命令信息，当需采样时，8098单片机首先对高速输入端HSO.0上的频率进行测量，通过所测频率、决定电压、电流的采样周期，8098单片机用两个A／D端口同时对一对电流、电压进行全周期快速采样，然后通过模拟开关切换对另一组电流、电压进行采样，采样结束后对采样数据进行处理及计算，得到相应的电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、频率等参数值。装置可选择显示及自动循环显示各参数数值。本技术可通过键盘控制满足各种测量要求，可对相电压、相电流或线电压、线电流进行采样，并对频率进行采样，电流量程分3A、10A、30A、50A、100A、300A档。装置可根据要求进行多次采样，可选择单相、三相采集。8098单片机对采样数据进行分析、处理、计算，并按一定公式得到电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率等参数值。本技术采用采样保持器对电压、电流信号同步进行采样，以减少时间引起的转换幅度误差，还可隔离瞬态干扰对片内A／D转换器的影响。由于采用了8098单片机及8279键盘／显示接口，使整个装置电路简化，性价比提高，计算处理速度快，精度高，并在软、硬件上采取了抗干扰措施，保证了测量的准确、稳定、可靠。8098单片机内部A／D满量程时精度0.1％，综合各种误差，本技术精度能稳定地达到0.5级。附附图说明图1为本技术的结构原理框图。附图2为本技术的电源电路图。附图3为本技术的电压、电流信号输入电路图。附图4为本技术的频率信号输入电路图。附图5为本技术的电流量程信号输入电路图。附图6为本技术的电流量程转换电路图。附图7为本技术的电流量程转换电路图。附图8为本技术的8279键盘及显示电气原理图。附图9为本技术的8098单片机及外围线路的电气原理图。以下结合附图对本技术的实施例作进一步说明。参照附图1所示一种高集成度电气参数综合测量装置由电源电路、电压电流信号输入电路、电流量程转换电路、电流量程信号输入电路、频率信号输入电路、8098单片机及外围电路、8279键盘／显示电路等组成。被测电压、电流信号通过电压、电流输入电路及电流量程转换电路进入8098单片机，频率信号通过频率信号输入电路进入8098单片机，8098单片机还接收电流量程输入电路的量程信号，8098单片机经过处理后将结果送到8279键盘／显示电路显示。8279键盘／显示电路还通过键盘对8098单片机输入控制信号。参照附图2所示电源电路主要由变压器B1、桥式整流电路D1～D4、稳压块U1、U2、U3、滤波电容C1、C2和去耦电容C3～C8组成。220V交流电压经变压器B1后，输出两组对地为7.5V的交流电压，两组7.5V输出端分别接在桥式整流电路D1～D4的输入端，桥式整流电路D1～D4的正输出端接三端稳压块U2(7805)、U1(7806)的1端，U1、U2的2端分别输出＋6V、＋5V直流电压；桥式整流电路D1～D4的负输出端接三端稳压块U3(7905)的3端，U3的2端输出－5V直流电压。电容C1、C2为滤波电容，电容C3～C8为去耦电容。参照附图3所示图3是电压、电流信号输入电路图。被测电压信号经调整、分压、模拟开关、精密整流、采样保持器后进入8098单片机的A／D转换器，被测电流信号经分流、I／V转换、模拟开关、精密整流、采样保持器后进入8098单片机的A／D转换器，电压信号输入电路两路对称一样。变压器B2、B3均是变比为5008。一路电压信号通过变压器B2进行电压调整后经电阻R1、R3分压后，再经电阻R5限流后接双四选一模拟开关U6(CD4052)的14端。经电阻R5限流后的信号引出端 接电压比较器U11(LM311)2端。另一路电压信号通过变压器B3进行电压调整后，经电阻R2、R4分压后，再经电阻R6限流后接双四选一模拟开关U6的15端。U6的13端是两路电压的公共输出端接运算放大器U7(LM353双运放)的2端。U7A、电阻R11、二极管D11、D13组成精密整流器。U7的2端顺接钳位二极管D9接＋5V，电阻R11一端接二极管D11正端再接U7的2端，R11另一端接D13负端，D13正端接D11负端再接U7的1端，U7的3端接地。经整流的半波信号从D13、R11相接处接采样保持器U8(LF198)的3端，U8的7端接地，6端接采样保持电容C9再接地，U8的8端接8098单片机单片机U17的7端(HSO.0)这是采样保持控制信号输入。U8的1端接＋5V，4端接－5V。U8的5端一路经限流电阻R13接8098单片机的43端(ACH4)，另一路反接钳位二极管D15接地。电流信号输入电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高集成度电气参数综合测量装置，主要由电源电路、电压、电流信号输入电路、频率信号输入电路、８０９８单片机及外围电路和８２７９键盘／显示电路组成，其特征在于：ａ. ２２０Ｖ交流电压经电源电路得到±５Ｖ直流电压、＋６Ｖ直流电压；ｂ. 由变 压器Ｂ↓［２］、Ｂ↓［３］、模拟开关Ｕ↓［６］，运算放大器Ｕ↓［７］：Ａ，采样保持器Ｕ↓［８］，电容Ｃ↓［９］，二极管Ｄ↓［１１］、Ｄ↓［１３］、Ｄ↓［１５］构成的两路电压二选一信号输入电路，是将被测信号分别经变压器Ｂ↓［２］、Ｂ↓［３］，再经电阻分压、进入模拟开关Ｕ↓［６］的１４端、１５端，Ｕ↓［６］的１３端经顺接Ｄ↓［９］接＋５Ｖ和接由电阻Ｒ↓［１１］、二极管Ｄ↓［１１］、Ｄ↓［１３］运算放大器Ｕ↓［７］：Ａ组成的精密整流器进入采样保持器Ｕ↓［８］，再经Ｒ↓［１３］输出至８０９８单片机Ｕ↓［１７］的４３端（ＡＣＨ４）；ｃ. 由分流电路、运算放大器Ｕ↓［４］、Ｕ↓［５］、Ｕ↓［７］：Ｂ，模拟开关Ｕ↓［６］，采样保持器Ｕ↓［９］，电容Ｃ↓［１０］，二极管Ｄ↓［５］～Ｄ↓［８］、Ｄ↓［１０］、Ｄ↓［１２］、Ｄ↓ ［１４］、Ｄ↓［１６］构成的两路电流信号二选一输入电路，是将电流互感器来的被测信号Ｉ↓［Ａ］经分流电路接运算放大器Ｕ↓［４］的２端，Ｕ↓［４］、电位器Ｗ↓［１］，Ｗ↓［３］～Ｗ↓［８］，电阻Ｒ↓［２２］～Ｒ↓［３３］多路开关Ｋ↓［２］构成精密Ｉ／Ｖ转换电路，限幅二极管Ｄ↓［５］、Ｄ↓［６］一正一反接在Ｕ↓［４］的２端、３端上，Ｕ↓［４］的６端接Ｕ↓［６］的５端，电流互感器来的信号Ｉ↓［Ｂ］经分流电路接运算放大器Ｕ↓［５］的２端，Ｕ↓［５］、电位器Ｗ↓［２］，Ｗ↓［９］～Ｗ↓［１４］，电阻Ｒ↓［３４］～Ｒ↓［４５］及多路开关Ｋ↓［３］构成精密Ｉ／Ｖ转换电路，限幅二极管Ｄ↓［７］、Ｄ↓［８］一正一反接在Ｕ↓［５］的２端、３端上，Ｕ↓［５］的６端接Ｕ↓［６］的２端，Ｕ↓［６］的３端经顺接Ｄ↓［１０］接＋５Ｖ和接由电阻Ｒ↓［１２］、二极管Ｄ↓［１２］、Ｄ↓［１４］，运算放大器Ｕ↓［７］：Ｂ组成的精密整流器进入采样保持器Ｕ↓［９］，再经Ｒ↓［１４］输出至８０９８单片机Ｕ↓［１７］的４２端（ＡＣＨ５）；ｄ. 由电压比较器Ｕ↓［１１］（ＬＭ３１１）、电阻Ｒ↓ ［１５］、反相施密特触发器Ｕ↓［１０］：Ａ，Ｕ↓［１０］：Ｂ构成的频率信号输入电路，是将Ｕ↓［１１］接成过零比较器，信号从Φ↓...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔亦飞，乐军，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]