專利名稱：一種交流采集裝置及其數(shù)據(jù)采集方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，尤其涉及一種交流采集裝置及其數(shù)據(jù)采集方法。
技術(shù)背景
在一些工礦企業(yè)中，經(jīng)常需要監(jiān)測(cè)電力參數(shù)，以便保證供電電源的質(zhì)量，從而確保產(chǎn)品質(zhì)量。目前，交流采集裝置主要采用8位單片機(jī)或16位的DSP進(jìn)行設(shè)計(jì)。然而，單片機(jī)數(shù)據(jù)處理能力不足，難以獲得全面的電力參數(shù)數(shù)據(jù)；而現(xiàn)有的基于DSP的系統(tǒng)中，單DSP 系統(tǒng)如果選用較昂貴的TMS320F28系列芯片，則成本較高；如果選用通用的TMS320F24系列芯片，由于速度較低，功能受限；而采用TMS320F24系列芯片與8位單片機(jī)結(jié)合的系統(tǒng)中，均用單片機(jī)采集瞬時(shí)電流和電壓信號(hào)，僅采用DSP芯片完成參數(shù)計(jì)算任務(wù)。而8位單片機(jī)的采集精度不足，就難以保證交流參數(shù)的計(jì)算精度。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種交流采集裝置及其數(shù)據(jù)采集方法，以便完成交流參數(shù)的實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)計(jì)算和實(shí)時(shí)顯示，并滿足系統(tǒng)的精度要求。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種交流采集裝置，包括電壓采樣模塊、電流采樣模塊、頻率采樣模塊、DSP處理器、單片機(jī)和顯示模塊；電壓采樣模塊，通過(guò)精密電阻對(duì)A相、B相和C相的交流電壓進(jìn)行分壓處理，再由基準(zhǔn)電壓提升為電壓直流信號(hào)， 并通過(guò)運(yùn)放處理后，分別輸出至DSP處理器的A/D轉(zhuǎn)換輸入口 ；電流采樣模塊，A相、B相和 C相的交流電流分別通過(guò)電流互感器和基準(zhǔn)電壓轉(zhuǎn)換為電壓直流信號(hào)，并通過(guò)運(yùn)放處理后， 輸出至DSP處理器的A/D轉(zhuǎn)換輸入口 ；頻率采樣模塊，將A相或C相交流電壓通過(guò)精密電阻和基準(zhǔn)電壓轉(zhuǎn)換的電壓直流信號(hào)，送入滯回比較器，再輸出至DSP處理器的CAP輸入口 ；DSP 處理器與單片機(jī)連接，單片機(jī)輸出端連接顯示模塊。
作為優(yōu)選，所述單片機(jī)采用AT89S51。
作為優(yōu)選，所述DSP處理器為TMS320F2407，DSP處理器和單片機(jī)通過(guò)串行口通信。
作為優(yōu)選，所述顯示模塊包括數(shù)碼管和按鍵，數(shù)碼管經(jīng)MAX7219芯片與單片機(jī)連接，按鍵與單片機(jī)I/o 口連接。
作為優(yōu)選，所述數(shù)碼管為8個(gè)，按鍵為2個(gè)。
作為優(yōu)選，所述單片機(jī)通過(guò)3個(gè)I/O 口控制MAX485芯片，從而掛載到485總線上； 上位機(jī)通過(guò)232轉(zhuǎn)485模塊連接到485總線上。
一種交流采集裝置的數(shù)據(jù)采集方法，包括DSP處理器和與其連接的單片機(jī)；A相、B 相和C相的交流電壓通過(guò)精密電阻分壓后，再由I. 65V的基準(zhǔn)電壓提升為有效值O. 7 IV 的電壓直流信號(hào)，并通過(guò)運(yùn)放處理成O 3. 3V的電壓值后，輸出至DSP處理器的A/D轉(zhuǎn)換輸入口，由DSP處理器計(jì)算A相、B相和C相交流電電壓的瞬時(shí)值；A相、B相和C相的交流電流通過(guò)電流互感器后，再由I. 65V的基準(zhǔn)電壓轉(zhuǎn)換為有效值O. 7 IV的電壓直流信號(hào)， 并通過(guò)運(yùn)放處理成O 3. 3V的電壓后，輸出至DSP處理器的A/D轉(zhuǎn)換輸入口，由DSP處理器計(jì)算A相、B相和C相交流電電流的瞬時(shí)值；同時(shí)將A相或C相交流電壓轉(zhuǎn)換的有效值O. 7 IV的電壓直流信號(hào),送入滯回比較器,處理成方波后,輸出至DSP處理器的CAP輸入口，由DSP處理器計(jì)算出交流電的頻率；DSP處理器將計(jì)算得到的參數(shù)信息傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)顯示模塊完成交流參數(shù)的顯示。作為優(yōu)選，所述單片機(jī)為AT89S51，DSP處理器為TMS320F2407，DSP處理器和單片機(jī)通過(guò)串行口通信；所述顯示模塊包括數(shù)碼管和按鍵，數(shù)碼管經(jīng)MAX7219芯片與單片機(jī)連接，按鍵與單片機(jī)I/O 口連接；所述單片機(jī)通過(guò)3個(gè)I/O 口控制MAX485芯片，從而掛載到485總線上；上位機(jī)通過(guò)232轉(zhuǎn)485模塊連接到485總線上。作為優(yōu)選，DSP處理器在每個(gè)周期采集64個(gè)電壓信號(hào)和電流信號(hào)的瞬時(shí)值，計(jì)算出三相交流電的三相電壓、三相電流、頻率、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、有功電度、視在電度、諧波參數(shù)，并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中。 作為優(yōu)選，DSP處理器的定時(shí)器O中斷設(shè)定為Is定時(shí)中斷。本發(fā)明帶來(lái)的有益效果為本發(fā)明采用基于TMS320LF2407和8位單片機(jī)AT89S51的設(shè)計(jì)方法，以TMS32LF2407為核心，完成交流信號(hào)的采集和計(jì)算；而僅以單片機(jī)完成交流參數(shù)的顯示，從而在保證參數(shù)采集精度的情況下，完成交流參數(shù)的實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)計(jì)算和實(shí)時(shí)顯示。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例的電路圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例一
如圖I所示，一種交流采集裝置及其數(shù)據(jù)采集方法，主要包括以下部分
第一部分DSP微控制器TMS320LF2407采集交流電的C相電壓頻率
通過(guò)電阻R29(330KQ)和R30(1KQ)進(jìn)行分壓取樣，其中R30是精度為1%的金屬膜電阻，從而將外部交流電的C相電壓(有效值S 300V)降壓，得到UVc=300/331=0. 91V(相對(duì)于基準(zhǔn)電壓I. 65V)；
經(jīng)過(guò)運(yùn)放輸出為
300 - {
± —V2x|^I + —J-+137r (相對(duì)于基準(zhǔn)電壓I. 65V)，通過(guò)I. 65V的提升，有效值為300V的交流信號(hào)處理為相對(duì)于地的O. 28 3. 02V的直流信號(hào)。上述信號(hào)送入N7和R35 R37所組成的反相滯回比較器，滯回比較器的抗干擾能力很強(qiáng)，可以提高測(cè)量精度。滯回比較器有兩個(gè)閥值。在本電路中，輸出電壓由低電平變到高電平的閥值，以及輸出電壓由高電平變到高電平的閥值分別為
υ UBxG ZM+liI4x0 1{ xL65+19mO χ w 血LR4+LK 00+10'
權(quán)利要求
1.一種交流采集裝置，其特征在于包括電壓采樣模塊、電流采樣模塊、頻率采樣模塊、DSP處理器、單片機(jī)和顯示模塊； 電壓采樣模塊，通過(guò)精密電阻對(duì)A相、B相和C相的交流電壓進(jìn)行分壓處理，再由基準(zhǔn)電壓提升為電壓直流信號(hào)，并通過(guò)運(yùn)放處理后，分別輸出至DSP處理器的A/D轉(zhuǎn)換輸入口 ； 電流采樣模塊，A相、B相和C相的交流電流分別通過(guò)電流互感器和基準(zhǔn)電壓轉(zhuǎn)換為電壓直流信號(hào)，并通過(guò)運(yùn)放處理后，輸出至DSP處理器的A/D轉(zhuǎn)換輸入口 ； 頻率采樣模塊，將A相或C相交流電壓通過(guò)精密電阻和基準(zhǔn)電壓轉(zhuǎn)換的電壓直流信號(hào)，送入滯回比較器，再輸出至DSP處理器的CAP輸入口 ； DSP處理器與單片機(jī)連接，單片機(jī)輸出端連接顯示模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種交流采集裝置，其特征在于所述單片機(jī)采用AT89S51。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種交流采集裝置，其特征在于所述DSP處理器為TMS320F2407, DSP處理器和單片機(jī)通過(guò)串行口通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種交流采集裝置，其特征在于所述顯示模塊包括數(shù)碼管和按鍵，數(shù)碼管經(jīng)MAX7219芯片與單片機(jī)連接，按鍵與單片機(jī)I/O 口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種交流采集裝置，其特征在于所述數(shù)碼管為8個(gè)，按鍵為2個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種交流采集裝置，其特征在于所述單片機(jī)通過(guò)3個(gè)I/O口 控制MAX485芯片，從而掛載到485總線上；上位機(jī)通過(guò)232轉(zhuǎn)485模塊連接到485總線上。
7.一種交流采集裝置的數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于包括DSP處理器和與其連接的單片機(jī)；A相、B相和C相的交流電壓通過(guò)精密電阻分壓后，再由1.65V的基準(zhǔn)電壓提升為有效值O. 7 IV的電壓直流信號(hào)，并通過(guò)運(yùn)放處理成O 3. 3V的電壓值后，輸出至DSP處理器的A/D轉(zhuǎn)換輸入口，由DSP處理器計(jì)算A相、B相和C相交流電電壓的瞬時(shí)值；A相、B相和C相的交流電流通過(guò)電流互感器后，再由I. 65V的基準(zhǔn)電壓轉(zhuǎn)換為有效值O. 7 IV的電壓直流信號(hào)，并通過(guò)運(yùn)放處理成O 3. 3V的電壓后，輸出至DSP處理器的A/D轉(zhuǎn)換輸入口，由DSP處理器計(jì)算A相、B相和C相交流電電流的瞬時(shí)值；同時(shí)將A相或C相交流電壓轉(zhuǎn)換的有效值O. 7 IV的電壓直流信號(hào),送入滯回比較器,處理成方波后,輸出至DSP處理器的CAP輸入口，由DSP處理器計(jì)算出交流電的頻率；DSP處理器將計(jì)算得到的參數(shù)信息傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)顯示模塊完成交流參數(shù)的顯示。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種交流采集裝置的數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于所述單片機(jī)為AT89S51，DSP處理器為TMS320F2407，DSP處理器和單片機(jī)通過(guò)串行口通信；所述顯示模塊包括數(shù)碼管和按鍵，數(shù)碼管經(jīng)MAX7219芯片與單片機(jī)連接，按鍵與單片機(jī)I/O 口連接；所述單片機(jī)通過(guò)3個(gè)I/O 口控制MAX485芯片，從而掛載到485總線上；上位機(jī)通過(guò)232轉(zhuǎn)485模塊連接到485總線上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種交流采集裝置的數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于DSP處理器在每個(gè)周期采集64個(gè)電壓信號(hào)和電流信號(hào)的瞬時(shí)值，計(jì)算出三相交流電的三相電壓、三相電流、頻率、有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、有功電度、視在電度、諧波參數(shù)，并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種交流采集裝置的數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于DSP處理器的定時(shí)器O中斷設(shè)定為Is定時(shí)中斷。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種交流采集裝置及其數(shù)據(jù)采集方法，包括DSP處理器和與其連接的單片機(jī)；A相、B相和C相的交流電壓通過(guò)精密電阻分壓后，再由1.65V基準(zhǔn)電壓提升為有效值0.7～1V的電壓直流信號(hào)，并通過(guò)運(yùn)放處理成0～3.3V的電壓值后，輸出至DSP處理器的A/D轉(zhuǎn)換輸入口；A相、B相和C相的交流電流通過(guò)電流互感器后，再由1.65V基準(zhǔn)電壓提升為有效值0.7～1V的小電壓直流信號(hào)，并通過(guò)運(yùn)放處理成0～3.3V的電壓后，輸出至DSP處理器的A/D轉(zhuǎn)換輸入口；同時(shí)將A相或C相交流電壓轉(zhuǎn)換的有效值0.7～1V的小電壓直流信號(hào)，送入滯回比較器，輸出至DSP處理器的CAP口。本發(fā)明能夠滿足系統(tǒng)的精度要求。
文檔編號(hào)G01R31/00GK102928706SQ20121042356
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者張海濤, 葉宇程, 胡金波, 杜盟盟 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)