一種測(cè)量功率因數(shù)測(cè)量?jī)x表的制作方法
【專利摘要】一種測(cè)量功率因數(shù)的測(cè)量?jī)x表，信號(hào)輸入模塊通過(guò)信號(hào)處理模塊與控制器連接，所述的控制器與數(shù)碼顯示電路連接，所述的控制器與報(bào)警電路連接，所述的信號(hào)處理電路與顯示電路連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低,直觀顯示數(shù)字，性價(jià)比高，接線方便，只需接入電源電流信號(hào)，無(wú)需操作，就可以快速看到功率因數(shù)值；抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好；測(cè)量的精度高。
【專利說(shuō)明】一種測(cè)量功率因數(shù)測(cè)量?jī)x表
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量功率因數(shù)測(cè)量?jī)x表【背景技術(shù)】
[0002]目前電網(wǎng)中電器的類型越來(lái)越多，電網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況越來(lái)越復(fù)雜，及時(shí)了解電網(wǎng)中的功率因數(shù)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的調(diào)度非常重要。功率因數(shù)是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要的技術(shù)數(shù)據(jù)，是衡量電氣設(shè)備效率高低的一個(gè)系數(shù)。功率因數(shù)低，說(shuō)明電路用于交變磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換的無(wú)功功率大，從而降低了設(shè)備的利用率，增加了線路供電損失。所以，用電單位的對(duì)功率因數(shù)有一定的標(biāo)準(zhǔn)要求。功率因數(shù)越高，有用功與總功率間的比率便越高，電力系統(tǒng)運(yùn)行則更有效率。通過(guò)改善功率因數(shù)，減少了線路中總電流和供電系統(tǒng)中的電氣元件，也就減少了用戶的電費(fèi)支出。在以住的功率因數(shù)測(cè)量中，往往采用的是指針式的儀表，這種測(cè)量精度不夠，不便于觀察其測(cè)量值的大小。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種測(cè)量功率因數(shù)測(cè)量?jī)x表以達(dá)到方便，準(zhǔn)確的測(cè)量功率因數(shù)的目的。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種測(cè)量功率因數(shù)測(cè)量?jī)x表，包括信號(hào)輸入模塊，信號(hào)處理模塊，控制器，所述的信號(hào)輸入模塊通過(guò)信號(hào)處理模塊與控制器連接，所述的控制器與數(shù)碼顯示電路連接，所述的控制器與報(bào)警電路連接。
[0005]所述的信號(hào)輸入模塊包括電壓信號(hào)輸入和電流信號(hào)輸入，所述的電壓輸入信號(hào)分為電壓輸入+信號(hào)、電壓輸入_信號(hào)，電流信號(hào)輸入包括電流輸入+信號(hào)和電流輸入-信號(hào)，所述的電壓信號(hào)輸入為9V電壓。
[0006]所述的信號(hào)處理模塊包括比較器D1，比較器D2，所述的電壓輸入+信號(hào)通過(guò)電阻Rl與比較器Dl的負(fù)向輸入端連接，所述的比較器Dl的正向輸入端與比較器D2的正向輸入端連接，所述的電壓輸入+信號(hào)通過(guò)電阻Rl、電阻R2與電壓輸入-信號(hào)連接，所述的比較器Dl的輸出端通過(guò)電阻R3與與非門(mén)D3的I腳連接，所述的電壓輸入-信號(hào)通過(guò)穩(wěn)壓二極管D5與與非門(mén)D3的I腳連接，所述的電流輸入+信號(hào)與比較器D2的負(fù)向輸入端連接，所述的電流輸入+信號(hào)通過(guò)電阻R4與電流輸入-信號(hào)連接，所述的電流輸入-信號(hào)與比較器D2的正向輸入端連接，比較器D2的輸出端通過(guò)電阻R5與與非門(mén)D3的2腳連接，所述的電流輸入-信號(hào)通過(guò)穩(wěn)壓二極管D6與與非門(mén)D3的3腳連接，所述的與非門(mén)D3的3腳與控制器連接，所述的與非門(mén)D3的3腳與與非門(mén)D4的I腳和2腳連接，所述的與非門(mén)D4的3腳與控制器連接。
[0007]所述的控制器采用單片機(jī)，單片機(jī)型號(hào)為AT89C51。
[0008]控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路與報(bào)警電路連接，驅(qū)動(dòng)電路由限流電阻和驅(qū)動(dòng)三極管組成，所述的控制器通過(guò)限流電阻與驅(qū)動(dòng)三極管的基極連接，所述的驅(qū)動(dòng)三極管的發(fā)射極與VCC連接，所述的驅(qū)動(dòng)三極管的集電極與數(shù)碼管的公共端連接。[0009]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，信號(hào)輸入模塊通過(guò)信號(hào)處理模塊與控制器連接，所述的控制器與數(shù)碼顯示電路連接，所述的控制器與報(bào)警電路連接，所述的信號(hào)處理電路與顯示電路連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，直觀顯示數(shù)字，性價(jià)比高，接線方便，只需接入電源電流信號(hào)，無(wú)需操作，就可以快速看到功率因數(shù)值；抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好；測(cè)量的精度高。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明；
[0011]圖1為本實(shí)用新型原理框圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型信號(hào)處理電路電路圖；
[0013]圖3為本實(shí)用新型流程圖；
[0014]在圖1-3中，1、信號(hào)輸入模塊，2、信號(hào)處理模塊，3、控制器、4、數(shù)碼顯示電路，5、報(bào)警電路。
【具體實(shí)施方式】
[0015]一種測(cè)量功率因數(shù)測(cè)量?jī)x表，包括信號(hào)輸入模塊1，信號(hào)處理模塊2，控制器3，所述的信號(hào)輸入模塊I通過(guò)信號(hào)處理模塊2與控制器3連接，所述的控制器3與數(shù)碼顯示電路4連接，所述的控制器3與報(bào)警電路5連接。
[0016]所述的信號(hào)輸入模塊I包括電壓信號(hào)輸入和電流信號(hào)輸入，所述的電壓輸入信號(hào)分為電壓輸入+信號(hào)、電壓輸入-信號(hào)，電流信號(hào)輸入包括電流輸入+信號(hào)和電流輸入-信號(hào)，所述的電壓信號(hào)輸入為9V電壓。信號(hào)輸入模塊通過(guò)電壓器將工作電源220V轉(zhuǎn)換為低電壓9V，把其電壓傳輸給信號(hào)采集電路作為功率因數(shù)的取樣電壓，比較器需要的工作電源12V和控制器需要的工作電源5V是通過(guò)轉(zhuǎn)換電路供給的。
[0017]所述的信號(hào)處理模塊2包括比較器D1，比較器D2，所述的電壓輸入+信號(hào)通過(guò)電阻Rl與比較器Dl的負(fù)向輸入端連接，所述的比較器Dl的正向輸入端與比較器D2的正向輸入端連接，所述的電壓輸入+信號(hào)通過(guò)電阻Rl、電阻R2與電壓輸入-信號(hào)連接，所述的比較器Dl的輸出端通過(guò)電阻R3與與非門(mén)D3的I腳連接，所述的電壓輸入-信號(hào)通過(guò)穩(wěn)壓二極管D5與與非門(mén)D3的I腳連接，所述的電流輸入+信號(hào)與比較器D2的負(fù)向輸入端連接，所述的電流輸入+信號(hào)通過(guò)電阻R4與電流輸入-信號(hào)連接，所述的電流輸入-信號(hào)與比較器D2的正向輸入端連接，比較器D2的輸出端通過(guò)電阻R5與與非門(mén)D3的2腳連接，所述的電流輸入-信號(hào)通過(guò)穩(wěn)壓二極管D6與與非門(mén)D3的3腳連接,所述的與非門(mén)D3的3腳與控制器連接，所述的與非門(mén)D3的3腳與與非門(mén)D4的I腳和2腳連接，所述的與非門(mén)D4的3腳與控制器連接。
[0018]所述的控制器3采用單片機(jī)，單片機(jī)型號(hào)為AT89C51，單片機(jī)AT89C51是一種帶4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，片內(nèi)帶有振蕩器及時(shí)鐘電路，是高性能的微處理器。管腳XTALl、XTAL2外接6M晶振及2個(gè)20PF的電容構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路，管腳RST外接一個(gè)復(fù)位電路，給其單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。工作電源是5V.其功能是當(dāng)單片機(jī)輸入口接收到這些信號(hào)時(shí)，執(zhí)行軟件程序指令來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而算出功率因數(shù)COS Φ，同時(shí)把這些信息傳輸?shù)斤@示電路中去。
[0019]控制器3與數(shù)碼顯示電路4連接，數(shù)碼顯示電路4是共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示電路，它是由單片機(jī)AT89C51來(lái)控制驅(qū)動(dòng)顯示的。在單片機(jī)AT89C51的Pl.0-P1.7 口串聯(lián)相同的限流電阻與共陽(yáng)極數(shù)碼管連接，達(dá)到控制驅(qū)動(dòng)電流，到達(dá)數(shù)碼管的各個(gè)發(fā)光段，來(lái)驅(qū)動(dòng)各個(gè)數(shù)碼管發(fā)光段點(diǎn)亮.當(dāng)P1.0-P1.7 口中的輸出驅(qū)動(dòng)電平為低電平時(shí)，則該段的發(fā)光二極管導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光段的不同組合來(lái)顯示功率因數(shù)COScj5 ；
[0020]控制器3通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路與報(bào)警電路連接，驅(qū)動(dòng)電路由限流電阻和驅(qū)動(dòng)三極管組成，所述的控制器通過(guò)限流電阻與驅(qū)動(dòng)三極管的基極連接，所述的驅(qū)動(dòng)三極管的發(fā)射極與V C C連接，所述的驅(qū)動(dòng)三極管的集電極與數(shù)碼管的公共端連接，單片機(jī)A T 8 9 C 51的P2.0-P2.3 口通過(guò)串聯(lián)相同的限流電阻來(lái)驅(qū)動(dòng)PNP型三極管9012，在開(kāi)關(guān)三極管9012的控制下接電源VCC，到達(dá)各個(gè)數(shù)碼管的公共端，來(lái)對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行供電，當(dāng)三極管9012的基極為低電平時(shí)，三極管9012導(dǎo)通，電源電流經(jīng)過(guò)三極管由發(fā)射極E到集電極C，進(jìn)入數(shù)碼管的公共端對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行點(diǎn)亮進(jìn)行報(bào)警。
[0021]測(cè)量?jī)x表一旦整個(gè)電路被導(dǎo)通，電壓信號(hào)取決于變壓器轉(zhuǎn)換后的低電壓信號(hào)，再通過(guò)分壓電阻，把其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的低電壓；電流信號(hào)通過(guò)采樣電阻把其轉(zhuǎn)換成低電壓信號(hào)，連接到過(guò)零比較器將各交流信號(hào)整形為各方波信號(hào)，經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓等電路的處理，傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)AT89C51的INTO、TO、Tl 口，單片機(jī)執(zhí)行軟件程序指令，得出相位差Φ的值和COScj5的值，并將其值顯示在數(shù)碼管上。儀表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，直觀顯示數(shù)字，性價(jià)比高，接線方便，只需接入電源電流信號(hào)，無(wú)需操作，就可以快速看到功率因數(shù)值；抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好；測(cè)量的精度高。
[0022]控制器負(fù)責(zé)信號(hào)處理、數(shù)字顯示等任務(wù)，是以單片機(jī)為中心的控制系統(tǒng)，單片機(jī)結(jié)合一定的外圍電路來(lái)完成功率因數(shù)測(cè)量?jī)x表的數(shù)據(jù)輸入信號(hào)采集、信號(hào)處理、數(shù)字顯示功能。軟件系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)初始化、輸入信號(hào)采樣、中斷處理、實(shí)時(shí)顯示等功能。
[0023]步驟I為開(kāi)始動(dòng)作，步驟2為初始化動(dòng)作，即控制器輸入輸出口的定義、中斷寄存器、定時(shí)器O等進(jìn)行初始化，步驟3為控制器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，步驟4中判斷定時(shí)信號(hào)，若為是，則進(jìn)入步驟5進(jìn)行中斷處理，若為否，則要返回到步驟3中，中斷處理完后，則進(jìn)入步驟6開(kāi)始數(shù)據(jù)顯示。
【權(quán)利要求】
1.一種測(cè)量功率因數(shù)測(cè)量?jī)x表，其特征在于:包括信號(hào)輸入模塊(1)，信號(hào)處理模塊(2)，控制器(3)，所述的信號(hào)輸入模塊(I)通過(guò)信號(hào)處理模塊(2)與控制器(3)連接，所述的控制器(3)與數(shù)碼顯示電路(4)連接，所述的控制器(3)與報(bào)警電路(5)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量功率因數(shù)測(cè)量?jī)x表，其特征在于:所述的信號(hào)輸入模塊(I)包括電壓信號(hào)輸入和電流信號(hào)輸入，所述的電壓輸入信號(hào)分為電壓輸入+信號(hào)、電壓輸入_信號(hào)，電流信號(hào)輸入包括電流輸入+信號(hào)和電流輸入-信號(hào)，所述的電壓信號(hào)輸入為9V電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種測(cè)量功率因數(shù)測(cè)量?jī)x表，其特征在于:所述的信號(hào)處理模塊(2)包括比較器D1，比較器D2，所述的電壓輸入+信號(hào)通過(guò)電阻Rl與比較器Dl的負(fù)向輸入端連接，所述的比較器Dl的正向輸入端與比較器D2的正向輸入端連接，所述的電壓輸入+信號(hào)通過(guò)電阻Rl、電阻R2與電壓輸入-信號(hào)連接，所述的比較器Dl的輸出端通過(guò)電阻R3與與非門(mén)D3的I腳連接,所述的電壓輸入-信號(hào)通過(guò)穩(wěn)壓二極管D5與與非門(mén)D3的I腳連接，所述的電流輸入+信號(hào)與比較器D2的負(fù)向輸入端連接，所述的電流輸入+信號(hào)通過(guò)電阻R4與電流輸入-信號(hào)連接，所述的電流輸入-信號(hào)與比較器D2的正向輸入端連接，比較器D2的輸出端通過(guò)電阻R5與與非門(mén)D3的2腳連接，所述的電流輸入_信號(hào)通過(guò)穩(wěn)壓二極管D6與與非門(mén)D3的3腳連接，所述的與非門(mén)D3的3腳與控制器(3)連接，所述的與非門(mén)D3的3腳與與非門(mén)D4的I腳和2腳連接，所述的與非門(mén)D4的3腳與控制器(3)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種測(cè)量功率因數(shù)測(cè)量?jī)x表，其特征在于:所述的控制器采用單片機(jī)，單片機(jī)型號(hào)為AT89C51。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種測(cè)量功率因數(shù)測(cè)量?jī)x表，其特征在于:控制器(3)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路與報(bào)警電路連接，驅(qū)動(dòng)電路由限流電阻和驅(qū)動(dòng)三極管組成，所述的控制器通過(guò)限流電阻與驅(qū)動(dòng)三極管的基極連接，所述的驅(qū)動(dòng)三極管的發(fā)射極與VCC連接，所述的驅(qū)動(dòng)三極管的集電極與數(shù)碼管的公共端連接。
【文檔編號(hào)】G01R21/133GK203732621SQ201320892105
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】張春芽, 張希, 高峰, 陳堅(jiān)偉, 孫傳峰, 李穎, 黃維麗 申請(qǐng)人:安徽鑫龍電器股份有限公司