一種交直流采集裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種交直流采集裝置，包括電源單元、信號(hào)調(diào)理單元、頻率檢測(cè)單元、絕緣檢測(cè)單元、通信單元及中央處理單元；電源單元主要用于給采集裝置提供電源；信號(hào)調(diào)理單元用于交直流電壓、電流采樣及信號(hào)變換，將交直流信號(hào)調(diào)理到中央處理單元的CPU的合適的采集范圍；頻率檢測(cè)單元用于采集交流輸入電壓或電流的頻率信號(hào)；絕緣檢測(cè)單元用于采集直流輸入電源的對(duì)地絕緣狀態(tài)信號(hào)；中央處理單元用于將采樣后的信號(hào)通過(guò)濾波和運(yùn)算得出實(shí)際值，并通過(guò)通信單元與外部主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。本實(shí)用新型可實(shí)時(shí)、高精度地采集交直流電壓電流、交流頻率以及直流絕緣狀態(tài)，廣泛應(yīng)用于電力、鐵路等行業(yè)需要實(shí)時(shí)采集交直流數(shù)據(jù)的場(chǎng)合。
【專利說(shuō)明】
一種交直流采集裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種交直流電壓電流、交流頻率以及直流絕緣狀態(tài)采集的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有采用的交流或者直流電網(wǎng)配電數(shù)據(jù)的采集裝置，由于處理主頻及設(shè)計(jì)架構(gòu)問(wèn)題，具有采樣精度偏低、響應(yīng)速度慢、成本高體積大、擴(kuò)展難等缺點(diǎn)，所以亟需開發(fā)一種適應(yīng)新型一體化監(jiān)控系統(tǒng)的交直流采集裝置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種實(shí)時(shí)、高精度采集交直流電壓電流、交流頻率以及直流絕緣狀態(tài)的裝置。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]—種交直流采集裝置，包括電源單元、信號(hào)調(diào)理單元、頻率檢測(cè)單元、絕緣檢測(cè)單元、通信單元及中央處理單元;所述電源單元主要用于給采集裝置提供電源;所述信號(hào)調(diào)理單元用于交直流電壓、電流采樣及信號(hào)變換，將交直流信號(hào)調(diào)理到中央處理單元的CPU的合適的采集范圍；所述頻率檢測(cè)單元用于采集交流輸入電壓或電流的頻率信號(hào);所述絕緣檢測(cè)單元用于采集直流輸入電源的對(duì)地絕緣狀態(tài)信號(hào);所述中央處理單元用于將采樣后的信號(hào)通過(guò)濾波和運(yùn)算得出實(shí)際值，并通過(guò)通信單元與外部主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
[0006]進(jìn)一步地，所述電源單元包括整流電路、濾波電路和隔離電路;所述整流電路及與其連接的濾波電路用于實(shí)現(xiàn)交直流電源的寬范圍輸入;所述隔離電路用于提供多路隔離的電源輸出，分別供給所述頻率檢測(cè)單元、信號(hào)調(diào)理單元、絕緣檢測(cè)單元、通信單元、中央處理單元。
[0007]進(jìn)一步地，所述信號(hào)調(diào)理單元采用精密運(yùn)放對(duì)交直流信號(hào)進(jìn)行緩沖、整流、限幅調(diào)理到中央處理單元的CPU采樣電路合適的電壓范圍。
[0008]進(jìn)一步地，所述頻率檢測(cè)單元通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行緩沖處理，并對(duì)緩沖信號(hào)進(jìn)行過(guò)零檢測(cè)，同時(shí)將處理后信號(hào)送至中央處理單元。
[0009]進(jìn)一步地，所述絕緣檢測(cè)單元利用平衡橋原理對(duì)直流輸入電源對(duì)地絕緣差分信號(hào)進(jìn)行放大、比較，最終檢測(cè)出絕緣超限信號(hào)，并將處理后信號(hào)送至中央處理單元。
[0010]進(jìn)一步地，所述采集裝置還包括用于查看絕緣狀態(tài)的LED。
[0011]進(jìn)一步地，所述通信單元采用支持設(shè)備擴(kuò)展的高速通信總線。
[0012]進(jìn)一步地，所述通信單元的通信接口處設(shè)置有EMC器件。
[0013]進(jìn)一步地，所述中央處理單元采用單片機(jī)。
[0014]進(jìn)一步地，所述通信單元與中央處理單元的電源不共地。
[0015]通過(guò)采用上述設(shè)計(jì)，本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)交直流的實(shí)時(shí)、高精度采集且具有可擴(kuò)展、體積小、成本低的特點(diǎn);可廣泛用于電力、鐵路等行業(yè)需要實(shí)時(shí)采集交直流數(shù)據(jù)的場(chǎng)合。
【附圖說(shuō)明】
[0016]上述僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0017]圖1為本實(shí)用新型一種交直流采集裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0018]圖2為信號(hào)調(diào)理單元的取樣電路圖；
[0019]圖3為頻率檢測(cè)單元的電路圖；
[0020]圖4為絕緣檢測(cè)單元的電路圖；
[0021]圖5為通信單元的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1所示，本實(shí)用新型的交直流采集裝置，主要用于交直流電壓電流、交流頻率以及直流絕緣狀態(tài)的采集，包括電源單元、信號(hào)調(diào)理單元、頻率檢測(cè)單元、絕緣檢測(cè)單元、通信單元及中央處理單元。
[0023]其中，電源單元主要用于給采集裝置提供電源；電源單元包括整流電路、濾波電路和隔離電路;電源單元通過(guò)整流、濾波、隔離處理，可實(shí)現(xiàn)交直流寬范圍輸入，同時(shí)提供多路隔離的電源輸出，分別供給頻率檢測(cè)單元、信號(hào)調(diào)理單元、絕緣檢測(cè)單元、通信單元、中央處理單元。
[0024]信號(hào)調(diào)理單元用于交直流電壓、電流采樣及信號(hào)變換，將交直流信號(hào)調(diào)理到中央處理單元的CPU的合適的采集范圍；信號(hào)調(diào)理單元通過(guò)精密運(yùn)放對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行緩沖、整流、限幅調(diào)理到中央處理單元的CPU采樣電路合適的電壓范圍(配合圖2所示)。
[0025]頻率檢測(cè)單元用于采集交流輸入電壓或電流的頻率信號(hào);所述頻率檢測(cè)單元通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行緩沖處理，并對(duì)緩沖信號(hào)進(jìn)行過(guò)零檢測(cè)，同時(shí)將處理后信號(hào)送至中央處理單元(配合圖3所示)。
[0026]絕緣檢測(cè)單元用于采集直流輸入電源的對(duì)地絕緣狀態(tài)信號(hào);絕緣檢測(cè)單元利用平衡橋原理對(duì)直流輸入電源對(duì)地絕緣差分信號(hào)進(jìn)行放大、比較，最終檢測(cè)出絕緣超限信號(hào)，并將處理后信號(hào)送至中央處理單元(配合圖4所示)，同時(shí)可通過(guò)LED查看絕緣狀態(tài)。
[0027]中央處理單元采用高性能的單片機(jī)，用于將采樣后的信號(hào)通過(guò)濾波和運(yùn)算(對(duì)結(jié)果進(jìn)行均方根處理)得出實(shí)際值，并通過(guò)通信單元與外部主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。采用高性能單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，可滿足裝置要求的高精度和高實(shí)時(shí)性要求。
[0028]通信單元通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)總線可以方便其他監(jiān)測(cè)主機(jī)獲取裝置的采集信號(hào);配合圖5所示，所述通信單元采用支持設(shè)備擴(kuò)展的高速通信總線，能適應(yīng)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)采集通道數(shù)量的擴(kuò)展。
[0029]通信單元與中央處理單元的電源不共地設(shè)計(jì)，避免了電流回路的互相干擾，在通信單元的通信接口處加入了 EMC器件，保證裝置通信的可靠性。
[0030]上述交直流采集裝置可廣泛用于電力、鐵路等行業(yè)需要實(shí)時(shí)采集交直流數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，如可安裝在鐵路的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上。
[0031]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例子而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許修改、等同變化或修飾，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種交直流采集裝置，其特征在于，包括電源單元、信號(hào)調(diào)理單元、頻率檢測(cè)單元、絕緣檢測(cè)單元、通信單元及中央處理單元； 所述電源單元主要用于給采集裝置提供電源； 所述信號(hào)調(diào)理單元用于交直流電壓、電流采樣及信號(hào)變換，將交直流信號(hào)調(diào)理到中央處理單元的CPU的合適的采集范圍； 所述頻率檢測(cè)單元用于采集交流輸入電壓或電流的頻率信號(hào)； 所述絕緣檢測(cè)單元用于采集直流輸入電源的對(duì)地絕緣狀態(tài)信號(hào)； 所述中央處理單元用于將采樣后的信號(hào)通過(guò)濾波和運(yùn)算得出實(shí)際值，并通過(guò)通信單元與外部主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交直流采集裝置，其特征在于，所述電源單元包括整流電路、濾波電路和隔離電路； 所述整流電路及與其連接的濾波電路用于實(shí)現(xiàn)交直流電源的寬范圍輸入； 所述隔離電路用于提供多路隔離的電源輸出，分別供給所述頻率檢測(cè)單元、信號(hào)調(diào)理單元、絕緣檢測(cè)單元、通信單元、中央處理單元。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交直流采集裝置，其特征在于，所述信號(hào)調(diào)理單元采用精密運(yùn)放對(duì)交直流信號(hào)進(jìn)行緩沖、整流、限幅調(diào)理到中央處理單元的CPU采樣電路合適的電壓范圍。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交直流采集裝置，其特征在于，所述頻率檢測(cè)單元通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行緩沖處理，并對(duì)緩沖信號(hào)進(jìn)行過(guò)零檢測(cè)，同時(shí)將處理后信號(hào)送至中央處理單元。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交直流采集裝置，其特征在于，所述絕緣檢測(cè)單元利用平衡橋原理對(duì)直流輸入電源對(duì)地絕緣差分信號(hào)進(jìn)行放大、比較，最終檢測(cè)出絕緣超限信號(hào)，并將處理后信號(hào)送至中央處理單元。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交直流采集裝置，其特征在于，所述采集裝置還包括用于查看絕緣狀態(tài)的LED。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交直流采集裝置，其特征在于，所述通信單元采用支持設(shè)備擴(kuò)展的高速通信總線。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交直流采集裝置，其特征在于，所述通信單元的通信接口處設(shè)置有EMC器件。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交直流采集裝置，其特征在于，所述中央處理單元采用單片機(jī)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交直流采集裝置，其特征在于，所述通信單元與中央處理單元的電源不共地。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK205594086SQ201620173767
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年3月4日
【發(fā)明人】陳為
【申請(qǐng)人】北京津宇嘉信科技股份有限公司