專(zhuān)利名稱(chēng)：一種交流電參數(shù)測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種交流電參數(shù)測(cè)量裝置。
技術(shù)背景交流電在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用占有很大比例，交流電參數(shù)的測(cè)量對(duì)監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)行 及工廠用電具有舉足輕重的作用。目前交流電參數(shù)測(cè)量裝置中的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)部分大多采用A/D轉(zhuǎn)換器，其不足之處在于A/D轉(zhuǎn)換器價(jià)格昂貴，可靠性差，且精度不高，造成交流電測(cè)量裝置價(jià)格偏貴，不便于推廣應(yīng)用。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述不足提供一種精度高、價(jià)格低且工作 可靠的三相電參數(shù)測(cè)量裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型包括與交流電路電連接的電壓電流領(lǐng)懂電路，與 電壓電流測(cè)量電路電連接的控制電路，以及與控制電路電連接的顯示電路，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是電壓電流觀糧電路包括將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路, 電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路與控制電路電連接。電壓電流測(cè)量電路從交流電中采樣后，經(jīng) 信號(hào)處理，最后由電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路將所測(cè)得的電壓及電流的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成控 制電路可以接受的數(shù)字信號(hào)，可靠性更高，經(jīng)控制電路數(shù)據(jù)處理后，將測(cè)量結(jié)果發(fā) 送到顯示電路顯示出來(lái)。作為改進(jìn)，為了實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償功能，交流電參數(shù)測(cè)量裝置還包括設(shè)在 交流電路中的補(bǔ)償裝置，控制電路與補(bǔ)償裝置電連接?？刂齐娐房梢愿鶕?jù)電壓電流 測(cè)量電路所測(cè)得的電壓、電流相關(guān)參數(shù)，經(jīng)計(jì)算后，確定需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率，然 后控制補(bǔ)償裝置對(duì)交流電路進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，補(bǔ)償后再根據(jù)電壓電流觀糧電路所測(cè)得 的電壓、電流相關(guān)參數(shù)，進(jìn)一步計(jì)算確定需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率，然后控制補(bǔ)償裝置 對(duì)交流電路進(jìn)行進(jìn)一步無(wú)功補(bǔ)償，使功率因數(shù)在l附近小范圍波動(dòng)或等于l，以實(shí) 現(xiàn)無(wú)功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償功能。當(dāng)所述交流電路為三相交流電路時(shí)，所帶負(fù)載為感性負(fù)載時(shí)，貝,述補(bǔ)償裝置 包括一個(gè)或多個(gè)電容組，所述電容組包括三個(gè)支路，每個(gè)支路由串聯(lián)在一起的電容和接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)構(gòu)成，所述三個(gè)支路的一端與零線電連接，另一端分別與三個(gè)相 線中的一個(gè)電連接；或者，當(dāng)所述交流電路為單相交流電路時(shí)，所述補(bǔ)償裝置包括一個(gè)或多個(gè)電容組，所述電容組包括一個(gè)支路，此支路由串聯(lián)在一起的電容和接觸 器常開(kāi)觸點(diǎn)構(gòu)成，此支路的一端與零線電連接，另一端與相線電連接?？刂齐娐钒ㄎ⑻幚砥骷捌鋾r(shí)鐘電路，為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償功能， 控制電路中還設(shè)有與微處理器電連接的繼電器驅(qū)動(dòng)電路。電壓電流測(cè)量電路包括電壓測(cè)量電路和電流測(cè)量電路；所述電壓測(cè)量電路包括 串接在零線和相線之間的兩個(gè)串聯(lián)電阻構(gòu)成的電壓采樣電路，及連接電壓采樣電路 和控制電路的電壓信號(hào)處理電路；所述電流測(cè)量電路包括設(shè)在相線上的電流互感 器，及連接電流互感器和控制電路的電流信號(hào)處理電路。電壓信號(hào)處理電路包括電壓波形同方向過(guò)零時(shí)間測(cè)試電路和電壓有效值電路；所述電流信號(hào)處理電路包括電流波形同方向過(guò)零時(shí)間測(cè)試電路和電流有效值電路。電壓有效值電路包括與控制電路電連接的電壓信號(hào)電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路；所述 電流有效值電路包括與控制電路電連接的電流信號(hào)電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路。作為上述所有電路的改進(jìn)，交流電參數(shù)測(cè)量裝置中還包括與控制電路電連接的 通訊電路。工作原理:相電壓經(jīng)并接在相線、零線之間的兩個(gè)電阻分壓后，所測(cè)電壓信號(hào) 由電壓波形同方向過(guò)零時(shí)間測(cè)試電路送給控制電路，微處理器處理后，算出所觀湘 電壓波形過(guò)零時(shí)間；電壓值被分壓采樣后，經(jīng)信號(hào)處理，由轉(zhuǎn)換精度較高的電壓/ 頻率轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)電壓值轉(zhuǎn)換為便于控制電路接受的數(shù)字信號(hào)，微處理器處 理后，算出相電壓有效{直；相電流經(jīng)電流互感器采樣后，由電流波形同方向過(guò)零時(shí) 間測(cè)試電路送給控制電路，微處理器處理后，算出所測(cè)相電流波形過(guò)零時(shí)間；電流 信號(hào)被采樣后，經(jīng)信號(hào)處理，由轉(zhuǎn)換精度較高的電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)電 流值轉(zhuǎn)換為便于控制電路接受的數(shù)字信號(hào)，微處理器處理后，算出相電流有效值； 所得相電壓和相電流波形同方向過(guò)零點(diǎn)的時(shí)間差，經(jīng)微處理器處理計(jì)算，獲得電壓、 電流相位差角度數(shù)值，計(jì)算后，即可得至U功率因數(shù)cos-，再根據(jù)相電壓有效值、相 電流有效值，即可計(jì)算出有功功率、無(wú)功功率及視在功率等相關(guān)參數(shù)，并送到顯示 電路顯示出來(lái)，還可通ail訊電路與上位機(jī)組成分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，便于監(jiān)控和 管理；微處理器根據(jù)上述參數(shù)計(jì)算出交流電路需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率，控制相應(yīng)的繼5電器線圈，將相應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置補(bǔ)償?shù)浇涣麟娐分?，重?fù)上述過(guò)程，即可實(shí)現(xiàn)無(wú) 功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償功能。綜上所述，采用了此結(jié)構(gòu)的交流電參數(shù)測(cè)量裝置，工作可靠，精度更高，且價(jià) 格低廉，改進(jìn)后的交流電參數(shù)測(cè)量裝置，更具有無(wú)功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償功能，深受用戶(hù) 好評(píng)。

結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明；圖1為三相交流電參數(shù)觀糧裝置電路原理圖； 圖2為電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路原理圖； 圖3為-5V電源原理圖。圖中l(wèi)為控制電路，2為電壓電流測(cè)量電路，3為補(bǔ)償電路，4為顯示電路， 5為通訊電路，A為A相火線，B為B相火線，C為C相火線，D為二極管，N為零 線，IC1為微處理器，IC2、 IC31為三端穩(wěn)壓管，IC3、 IC4、 IC6為計(jì)數(shù)器，IC5、 ICll、 IC21為緩沖器，IC7、 IC8為反相器，IC9為譯碼器，IC10為通訊芯片，IC12 為L(zhǎng)ED數(shù)碼管，IC13為模擬開(kāi)關(guān)，IC14、 IC17、 IC17、 IC22、 IC30為放大器，IC15、 IC16、 IC19、 IC20為觸發(fā)器,IC23、 IC24、 IC26、 IC27為反相器，IC25、 IC28為 光電耦合器，IC29為V/F轉(zhuǎn)換器，C1 C19、 C21、 C22、 C23、 C31、 C32、 C33、 C41、 C42、 C43為電容，R1 R29為電阻，El為電壓信號(hào)絕對(duì)值整流電路，F(xiàn)l為電壓信 號(hào)電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路，E2為電流信號(hào)絕對(duì)值整流電路，F(xiàn)2為電流信號(hào)電壓/頻率 轉(zhuǎn)換電路，X1 X4為單反相器，J1 J4為繼電器，J1-1 J4-l為繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)， K1 K4為接觸器，K1-1 K1-3、 K2-l K2-3、 K3_1 K3-3、 K4_1 K4-3為接觸器 常開(kāi)觸點(diǎn)，11 13為電流互感器，PT為變壓器，ZL為橋式整流電路，JZ為晶振， W為滑動(dòng)變阻器，Ein為V/F轉(zhuǎn)換器輸入電壓平均{直，F(xiàn)為V/F轉(zhuǎn)換器輸出頻率。
具體實(shí)施方式
本實(shí)施方式以三相交流電參數(shù)測(cè)量裝置為例予以詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，本三 相交流電參數(shù)測(cè)量裝置，包括與三相交流電路電連接的電壓電流測(cè)量電路2，與電 壓電流測(cè)量電路2電連接的控制電路1，以及與控制電路1電連接的顯示電路4， 作為改進(jìn)，在三相交流電路中還設(shè)有補(bǔ)償無(wú)功功率的補(bǔ)償裝置3，以及與控制電路 1電連接的通訊電路5。具體而言，電壓電流測(cè)量電路2包括電壓測(cè)量電路和電流測(cè)量電路；電壓測(cè)量 電路包括串接在零線和相線之間的兩個(gè)串聯(lián)電阻構(gòu)成的電壓采樣電路，及連接電壓 采樣電路和控制電路l的電壓信號(hào)處理電路；所述電流測(cè)量電路包括設(shè)在火線上的 電流互感器構(gòu)成的電流采樣電路，及連接電流互感器和控制電路l的電流信號(hào)處理 電路。電壓信號(hào)處理電路包括電壓波形同方向過(guò)零時(shí)間測(cè)試電路和電壓有效值電 路；所述電流信號(hào)處理電路包括電流波形同方向過(guò)零時(shí)間測(cè)試電路和電流有效值電路。所述電壓有效值電路包括與控制電路1電連接的電壓信號(hào)電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路Fl;所述電流有效值電路包括與控制電路1電連接的電流信號(hào)電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路F2。詳細(xì)而言，電壓采樣電路包括由電阻R1與電阻R2構(gòu)成的串聯(lián)支路，其一端與 零線N電連接，另一端與A相火線電連接，電阻Rl和電阻R2的串接點(diǎn)與模擬開(kāi)關(guān) IC13的1腳電連接，此電路構(gòu)成A相火線電壓采樣電路；電阻R3與電阻R4串聯(lián)后 的電路，其一端與零線N電連接，另一端與B相火線電連接，電阻R3和電阻R4的 串接點(diǎn)與模擬開(kāi)關(guān)IC13的2腳電連接，此電路構(gòu)成B相火線電壓采樣電路；電阻 R5與電阻R6串聯(lián)后的電路，其一端與零線N電連接，另一端與C相火線電連接， 電阻R5和電阻R6的串接點(diǎn)與模擬開(kāi)關(guān)IC13的5腳電連接，此電路構(gòu)成C相火線 電壓采樣電路；電流互感器I1套接在A相火線上，電流互感器I1的輸出端與電阻 R12串聯(lián)，電阻R12的一端與零線N電連接，另一端與模擬開(kāi)關(guān)IC13的12引腳電 連接，此電路構(gòu)成A相火線電流采樣電路；電流互感器12套接在B相火線上，電 流互感器12的輸出端與電阻R13串聯(lián)，電阻R13的一端與零線N電連接，另一端 與模擬開(kāi)關(guān)IC13的14引腳電連接，此電路構(gòu)成B相火線電流采樣電路；電流互感 器I3套接在C相火線上，電流互感器I3的輸出端與電阻R14串聯(lián)，電阻R14的一 端與零線N電連接，另一端與模擬開(kāi)關(guān)IC13的15弓l腳電連接，此電路構(gòu)成C相火 線電流采樣電路；模擬開(kāi)關(guān)IC13的選擇控制信號(hào)由微處理器IC1的3、 4弓腳輸出， 經(jīng)光電耦合器IC28光電隔離后，送到模擬開(kāi)關(guān)IC13的地址輸入端A和B;模擬開(kāi) 關(guān)IC28根據(jù)lt腿擇控制信號(hào)從3弓l腳分別輸出A、 B、 C三相火線的電壓采樣信號(hào)， 并從13引腳分別輸出A、 B、 C三相火線的電流采樣信號(hào)。電壓采樣信號(hào)之后便被送到電壓波形同方向過(guò)零時(shí)間測(cè)試電路，電壓波形同方 向過(guò)零時(shí)間測(cè)試電路包括放大器IC14，其同相輸入端與模擬開(kāi)關(guān)IC13的3引腳電連接，其同相輸入端還經(jīng)電阻R7與信號(hào)地電連接，其反相輸入端經(jīng)電阻R8與信號(hào) 地電連接，其輸出端經(jīng)電阻R9與放大器IC14的反相輸入端電連接，弓l入負(fù)反饋， 以保證其輸出信號(hào)穩(wěn)定，放大器IC14的輸出端還與觸發(fā)器IC15的輸入端電連接， 觸發(fā)器IC15的輸出端與觸發(fā)器IC16的輸入端電連接，觸發(fā)器IC16的輸出端與微 處理器IC1的13引腳電連接，此電路將電壓采樣信號(hào)放大處理后，由微處理器計(jì) 算出其電壓波形過(guò)零時(shí)間。電壓采樣信號(hào)還被送到電壓有效值電路，電壓有效值電路包括放大器IC17，其 同相輸入端與模擬開(kāi)關(guān)IC13的3弓腳電連接，其反相輸入端經(jīng)電阻R10與信號(hào)地 電連接，其輸出端經(jīng)電阻Rll與放大器IC17的反相輸入端電連接，弓l入負(fù)反饋， 以保證輸出電壓信號(hào)穩(wěn)定，其輸出端還與電壓信號(hào)絕對(duì)值整流電路El的輸入端電 連接，電壓信號(hào)絕對(duì)值整流電路El的輸出端與電壓信號(hào)電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路Fl的 輸入端電連接；如圖2所示，電壓信號(hào)電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路Fl包括放大器IC30，其 同相輸入端經(jīng)電阻R27與電阻R28電連接，電阻R28的另一端與信號(hào)地電連接，電 阻R27與電阻R28的串接點(diǎn)經(jīng)電阻R29與滑動(dòng)變阻器W的滑動(dòng)觸頭電連接，滑動(dòng)變 阻器的兩端分別與電源+5V和-5V電連接；放大器IC30的反相輸入端經(jīng)電阻R25與 電壓信號(hào)絕對(duì)值整流電路El的輸出端電連接，放大器IC30的輸出端與二極管D的 負(fù)極電連接，其正極與信號(hào)地電連接，二極管D主要起鉗位作用，以防止負(fù)電壓加 到V/F轉(zhuǎn)換器IC29的7引腳上，放大器IC30的輸出端經(jīng)電容C15與放大器IC30 的反相輸入端電連接，放大器IC30的輸出端還經(jīng)過(guò)電阻R26與V/F轉(zhuǎn)換器IC29的 7引腳電連接，放大器IC30的反相輸入端還與V/F轉(zhuǎn)換器IC29的1引腳電連接； V/F轉(zhuǎn)換器IC29的2弓腳經(jīng)相互串聯(lián)的電阻R23和R24后與信號(hào)地電連接，5引腳 經(jīng)電容C14與信號(hào)地電連接，5弓腳M過(guò)電阻R22與電源+5V電連接，引腳6經(jīng) 電阻R20與信號(hào)地電連接，弓腳6還經(jīng)過(guò)電容C10與信號(hào)地電連接，弓胸6還經(jīng)過(guò) 電阻R21與電源+5V電連接，3引腳與微處理器IC1的14引腳電連接，根據(jù)V/F轉(zhuǎn) 換公式，V/F轉(zhuǎn)換器輸出頻率F二-Ein氺(R23+R24)/(2.09承R5HC3氺R4),其中，Ein為 V/F轉(zhuǎn)換器輸入電壓平均值，也即電壓信號(hào)絕對(duì)值整流電路El的輸出電壓平均值， 這樣，電壓模擬信號(hào)即被轉(zhuǎn)換為頻率數(shù)字信號(hào)送到微處理器IC1的14引腳，經(jīng)微 處理器IC1計(jì)算后，即可得出電壓信號(hào)有效值。電流波形同方向過(guò)零時(shí)間測(cè)試電路、電流有效值電路與電壓波形同方向過(guò)零時(shí)間測(cè)試電路及電壓有效值電路原理相同，在此不再細(xì)述。微處理器IC1根據(jù)電壓電流測(cè)量電路2所測(cè)數(shù)據(jù)，即可計(jì)算出三相交流電路的 各項(xiàng)參數(shù)，并在顯示電路4中顯示出來(lái)。所述補(bǔ)償裝置3包括1個(gè)或多個(gè)電容組，圖l中畫(huà)出了四個(gè)電容組，還可以是更多個(gè)；每個(gè)電容組包括三個(gè)支路，每個(gè)支路由串聯(lián)在一起的電容和繼電器常開(kāi)觸 點(diǎn)構(gòu)成，所述三個(gè)支路的一端與零線電連接，另一端分別與三個(gè)相線中的一個(gè)電連 接。具體而言，第一個(gè)電容組包括電容Cll和與之串聯(lián)的接觸器Kl的常開(kāi)觸點(diǎn)Kl-l 構(gòu)成的第一支路，此支路的一端與零線N電連接，此支路的另一端與C相火線電連 接；第一個(gè)電容組還包括C12和與之串聯(lián)的接觸器K1的常開(kāi)觸點(diǎn)Kl-2構(gòu)成的第二 支路，此支路的一端與零線N電連接，此支路的另一端與B相火線電連接；第一個(gè) 電容組還包括C13和與之串聯(lián)的接觸器Kl的常開(kāi)觸點(diǎn)Kl-3構(gòu)成的第三支路，此支 路的一端與零線N電連接，此支路的另一端與A相火線電連接；第二個(gè)電容組包括 電容C21和與之串聯(lián)的接觸器K2的常開(kāi)觸點(diǎn)K2-1構(gòu)成的第一支路，此支路的一端 與零線N電連接，此支路的另一端與C相火線電連接；第二個(gè)電容組還包括C22和 與之串聯(lián)的接觸器K2的常開(kāi)觸點(diǎn)K2-2構(gòu)成的第二支路，此支路的一端與零線N電 連接，此支路的另一端與B相火線電連接；第二個(gè)電容組還包括C23和與之串聯(lián)的 接觸器K2的常開(kāi)觸點(diǎn)K2-3構(gòu)成的第三支路，此支路的一端與零線N電連接，此支 路的另一端與A相火線電連接；第三個(gè)電容組包括電容C31和與之串聯(lián)的接觸器K3 的常開(kāi)觸點(diǎn)K3-1構(gòu)成的第一支路，此支路的一端與零線N電連接，此支路的另一 端與C相火線電連接；第三個(gè)電容組還包括C32和與之串聯(lián)的接觸器K3的常開(kāi)觸 點(diǎn)K3-2構(gòu)成的第二支路，此支路的一端與零線N電連接，此支路的另一端與B相 火線電連接；第三個(gè)電容組還包括C33和與之串聯(lián)的接觸器K3的常開(kāi)觸點(diǎn)K3-3構(gòu) 成的第三支路，此支路的一端與零線N電連接，此支路的另一端與A相火線電連接； 第四個(gè)電容組包括電容C41和與之串聯(lián)的接觸器K4的常開(kāi)觸點(diǎn)K4-l構(gòu)成的第一支 路，此支路的一端與零線N電連接，此支路的另一端與C相火線電連接；第四個(gè)電 容組還包括C42和與之串聯(lián)的接觸器K4的常開(kāi)觸點(diǎn)K4-2構(gòu)成的第二支路，此支路 的一端與零線N電連接，此支路的另一端與B相火線電連接；第四個(gè)電容組還包括 C43和與之串聯(lián)的接觸器K4的常開(kāi)觸點(diǎn)K4-3構(gòu)成的第三支路，此支路的一端與零 線N電連接，此支路的另一端與A相火線電連接；控制電路根據(jù)電壓電流測(cè)量電路的測(cè)量信號(hào)，計(jì)算后得出需補(bǔ)償無(wú)功功率的電容量，控制每個(gè)電容組或其相互組合 切換到三相電路中，以實(shí)現(xiàn)不同無(wú)功功率的補(bǔ)償，補(bǔ)償后，再根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算后 再進(jìn)行補(bǔ)償，以便使功率因數(shù)在1附近波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償；作為改進(jìn)， 為了避免電容組間的頻繁切換、節(jié)約成本，根據(jù)控制電路計(jì)算出需要補(bǔ)償?shù)碾娙萘浚?br> 在三相電路中接有該容量的電容，具體而言，電容Cl串接在零線N和C相火線之 間，電容C8串接在零線N和B相火線之間，電容C9串接在零線N和A相火線之間， 這樣，電容組的電容量就大大減小，電容組間的切換只作為微調(diào)。
控制電路1包括微處理器及其時(shí)鐘電路，和與之電連接的繼電器驅(qū)動(dòng)電路?？?制器及其時(shí)鐘電,括微處理器IC1，和與其電連接的時(shí)鐘電路；時(shí)鐘電路包括晶 振JZ，其一端經(jīng)電容C2接地，此端還與單反相器X1的輸入端電連接，其輸出端經(jīng) 電容C3與單反相器X2的輸入端電連接，單反相器X2的輸出端與單反相器X3的輸 入端電連接，還與晶振JZ的另一端電連接，電阻R20與單反相器X1并聯(lián)，電阻R21 與單反相器X2并聯(lián)；前述電路輸出的不規(guī)則高頻脈沖信號(hào)經(jīng)單反相器X3反相后， 輸入到由計(jì)數(shù)器IC3、計(jì)數(shù)器IC4、計(jì)數(shù)器IC4構(gòu)成的時(shí)鐘分頻電路，不同頻率的 時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)計(jì)數(shù)器IC6調(diào)整后，由八根數(shù)據(jù)線送到微處理器IC1;計(jì)數(shù)器IC4輸出 的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)從其12引腳輸出，經(jīng)單反相器X4和緩沖器IC11輸入到微處理器 IC1，作為電流波形過(guò)零時(shí)間測(cè)量電路的時(shí)間基準(zhǔn)；微處理器IC1的P2. 6也就是27 引腳與計(jì)數(shù)器IC3、計(jì)數(shù)器IC4和計(jì)數(shù)器IC6的11引腳電連接，可向計(jì)數(shù)器發(fā)出清 零命令。微處理器及其時(shí)鐘電路還包括電源處理電路，220V交流電經(jīng)變壓器PT變 壓后轉(zhuǎn)換為低壓交流電，再經(jīng)過(guò)橋式整流電路ZL后轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)，再由電容C4、 C5濾波，轉(zhuǎn)換為波形較平穩(wěn)的電壓，為了得到波形更平穩(wěn)的電壓，電路中接入了三 端穩(wěn)壓管7805，其輸出端由電容C6、 C7濾波輸出+5V，給各個(gè)芯片電源及繼電器線 圈供電；整流后的直流輸出信號(hào)，再由電容C16、 C17濾波，轉(zhuǎn)換為波形較平穩(wěn)的 電壓，為了得到波形更平穩(wěn)的電壓，電路中接入了三端穩(wěn)壓管7905，其輸出端由電 容C18、 C19濾波輸出-5V，作為放大器IC30的基準(zhǔn)電壓。
繼電器驅(qū)動(dòng)電路包括與微處理器IC1電連接的反相器IC23、反相器IC24，反 相器IC23的輸出信號(hào)送給光電耦合器IC25，經(jīng)光電隔離后，再經(jīng)過(guò)反相器IC26、 反相器IC27與繼電器J1、 J2、 J3、 J4的線圈的一端電連接，線圈另一端與直流電 源正電壓+5V電連接；繼電器J1、 J2、 J3、 J4的常開(kāi)觸點(diǎn)J1-1、 J2-1、 J3-1、 J4一l分別與接觸器Kl、 K2、 K3、 K4線圈中的一個(gè)電連接后并聯(lián)到零線和相線之間；具 體說(shuō)來(lái)，微處理器IC1的21 24弓腳分別與反相器IC23的1、 3、 5、 9弓腳電連 接，反相器IC10的2、 4、 6、 8弓腳分別與反相器IC24的1、 3、 5、 9引腳電連接， 反相器IC24的2、 4、 6、 8弓腳分別與光電耦合器IC25的輸入端電連接，其輸出 端分別與反相器IC26的1、 3、 5、 9引腳電連接，反相器IC26的2、 4、 6、 8引腳 分別與反相器IC27的l、 3、 5、 9引腳電連接，反相器IC27的2、 4、 6、 8引腳分 別與繼電器J1、 J2、 J3、 J4的線圈電連接；當(dāng)微處理器IC1的21 24引腳的某個(gè) 引腳輸出高電平時(shí)，經(jīng)信號(hào)反相器IC23、反相器IC24反相后，輸出高電平，經(jīng)光 耦隔離后，再經(jīng)過(guò)反相器IC26、反相器IC27反相后，又輸出可驅(qū)動(dòng)繼電器線圈的 低電平，其常開(kāi)觸點(diǎn)J1-1、 J2-1、 J3-l、 J4-l閉合，分別接通其與接觸器線圈K1、 K2、 K3、 K4的電源通路，接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合。顯示電路4包括LED數(shù)碼管IC12，其數(shù)據(jù)顯示端與反相器IC8的信號(hào)輸出端對(duì) 應(yīng)電連接，反相器IC8的信號(hào)輸入端與譯碼器IC9的輸出端對(duì)應(yīng)電連接電連接，譯 碼器IC9的輸入端與主微處理器IC1的四個(gè)I/O引腳電連接；LED數(shù)碼管IC12還與 反相器IC7的信號(hào)輸出端電連接，其信號(hào)輸入端與微處理器IC1的四個(gè)I/O引腳電 連接c通訊電路5包括通訊芯片ICIO，其1、 4弓腳分別與微處理器IC1的10、 11引 腳電連接，通訊芯片IC10的6、 7引腳與RS-485接口端子電連接，可方便地與上 位機(jī)組成分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用戶(hù)對(duì)電網(wǎng)或用電設(shè)備的監(jiān)控和管理。，裝置中，電壓信號(hào)絕對(duì)值整流電路El和電流信號(hào)絕對(duì)值整流電路E2為一 般電路，屬于公知技術(shù)，電路圖中未曾詳細(xì)畫(huà)出，在此不再細(xì)述。上述電路中，主 微處理器IC1采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C52芯片，三端穩(wěn)壓管IC2采用7805，計(jì) 數(shù)器IC3、 IC4、 IC6采用CD4040，緩沖器IC5、 ICll、 IC21采用74LS125,反相器 IC7、 IC8采用74LS04，譯碼器IC9采用LS138，通訊芯片IC10采用75LBC184,模 擬開(kāi)關(guān)IC13采用CD4052，放大器IC14、 IC17、 IC18、 IC22采用LM353，觸發(fā)器IC15、 IC19采用CD4538，觸發(fā)器IC16、 IC20采用CD4584，反相器IC23、 IC26采用CD4069， 反相器IC24、 IC27采用ULN2003，光電耦合器IC25、 IC28采用TLP521-4，放大器 IC29采用LM331，放大器IC30采用0P07，三端穩(wěn)壓管IC31采用7809，以上芯片 都是市場(chǎng)上銷(xiāo)售的現(xiàn)成產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)和工作原理在此不再細(xì)述。
權(quán)利要求1、一種交流電參數(shù)測(cè)量裝置，包括與交流電路電連接的電壓電流測(cè)量電路(2)，與電壓電流測(cè)量電路(2)電連接的控制電路(1)，以及與控制電路(1)電連接的顯示電路(4)，其特征是電壓電流測(cè)量電路(2)包括將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路，電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路與控制電路(1)電連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的交流電參數(shù)測(cè)量裝置，其特征是還包括設(shè)在交流電路中的補(bǔ)償裝置(3)，控制電路(1)與補(bǔ)償裝置(3)電連接。
3、 如權(quán)利要求2所述的交流電參數(shù)測(cè)量裝置，其特征是所述控制電路(1)包括微處理器及其時(shí)鐘電路，和與其電連接的繼電器驅(qū)動(dòng)電路。
4、 如權(quán)利要求1所述的交流電參數(shù)測(cè)量裝置，其特征是所述電壓電流測(cè)量 電路(2)包括電壓測(cè)量電路和電流測(cè)量電路；所述電壓測(cè)量電路包括串接在零線 和相線之間的兩個(gè)串聯(lián)電阻構(gòu)成的電壓采樣電路，及連接電壓采樣電路和控制電路(1)的電壓信號(hào)處理電路；所述電流測(cè)量電路包括設(shè)在相線上的電流互感器，及連接電流互感器和控制電路(1)的電流信號(hào)處理電路。
5、 如權(quán)利要求4所述的交流電參數(shù)測(cè)量裝置，其特征是所述電壓信號(hào)處理 電路包括電壓波形同方向過(guò)零時(shí)間測(cè)試電路和電壓有效值電路；所述電流信號(hào)處理 電路包括電流波形同方向過(guò)零時(shí)間測(cè)試電路和電流有效值電路。
6、 如權(quán)利要求5所述的交流電參數(shù)測(cè)量裝置，其特征是所述電壓有效值電 路包括與控制電路(1)電連接的電壓信號(hào)電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路(Fl);所述電流有效值電路包括與控制電路(1)電連接的電流信號(hào)電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路(F2)。
7、 如權(quán)利要求2所述的交流電參數(shù)測(cè)量裝置，其特征是所述交流電路為三相交流電路，所述補(bǔ)償裝置(3)包括一個(gè)或多個(gè)電容組，所述電容組包括三個(gè)支路，每個(gè)支路由串聯(lián)在一起的電容和接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)構(gòu)成，所臟個(gè)支路的一端與零線電連接，另一端分別與三個(gè)相線中的一個(gè)電連接；或者，所述交流電路為斜目 交流電路，所述補(bǔ)償裝置(3)包括一個(gè)或多個(gè)電容組，所述電容組包括一個(gè)支路， 此支路由串聯(lián)在一起的電容和接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)構(gòu)成，此支路的一端與零線電連接， 另一端與相線電連接。
8、 如權(quán)利要求l、 2、 3、 5、 6或7所述的交流電參數(shù)測(cè)量裝置，其特征是還包括與控制電路(1)電連接的通訊電路(5)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種交流電參數(shù)測(cè)量裝置，包括與交流電路電連接的電壓電流測(cè)量電路，與電壓電流測(cè)量電路電連接的控制電路，以及與控制電路電連接的顯示電路，電壓電流測(cè)量電路包括將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路，電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路與控制電路電連接。本實(shí)用新型因采用了電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬量向數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，工作更可靠，精度更高，且價(jià)格低廉。
文檔編號(hào)G01R11/54GK201170792SQ200820018090
公開(kāi)日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2008年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月28日
發(fā)明者趙方明 申請(qǐng)人:山東樂(lè)航節(jié)能科技股份有限公司