一種三相電能表現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種校驗(yàn)系統(tǒng)，尤其涉及一種三相電能表現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有三相電能表現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)主要存在如下問題:一是模擬電路與數(shù)字電路之間缺少模數(shù)隔離電路，信號(hào)在模數(shù)轉(zhuǎn)換過程中未進(jìn)行電源隔離，使得在信號(hào)處理過程中系統(tǒng)抗干擾能力較弱、可靠性較低，而最終影響檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量精度；二是系統(tǒng)缺少溫度補(bǔ)償功能，由于校驗(yàn)儀及其內(nèi)的電流互感器體積較小，取樣方式一般都采用運(yùn)放取樣，溫度敏感性大，導(dǎo)致自熱影響大，也大大影響了校驗(yàn)儀的測(cè)量精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中現(xiàn)有三相電能表現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)主要存在如下缺點(diǎn):一是模擬電路與數(shù)字電路之間缺少模數(shù)隔離電路，信號(hào)在模數(shù)轉(zhuǎn)換過程中未進(jìn)行電源隔離，使得在信號(hào)處理過程中系統(tǒng)抗干擾能力較弱、可靠性較低，而最終影響檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量精度；二是系統(tǒng)缺少溫度補(bǔ)償功能，由于校驗(yàn)儀及其內(nèi)的電流互感器體積較小，取樣方式一般都采用運(yùn)放取樣，溫度敏感性大，導(dǎo)致自熱影響大，也大大影響了校驗(yàn)儀的測(cè)量精度，提供一種模擬電路與數(shù)字電路之間設(shè)置模數(shù)隔離電路實(shí)現(xiàn)電源隔離并增加溫度補(bǔ)償模塊使得系統(tǒng)抗干擾能力較強(qiáng)、可靠性較高而大大提高系統(tǒng)測(cè)量精度的三相電能表現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案得以解決:
[0005]—種三相電能表現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)，包括設(shè)在模擬電路上的模擬單元、設(shè)在數(shù)字電路上的數(shù)字單元，還包括連接在模擬單元與數(shù)字單元之間的模數(shù)隔離模塊，模數(shù)隔離模塊對(duì)模擬電路與數(shù)字電路之間傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行電源隔離。模擬電路和數(shù)字電路之間的每個(gè)信號(hào)的來(lái)回都經(jīng)過了模數(shù)隔離模塊上的模數(shù)隔離電路進(jìn)行了電源隔離。
[0006]模擬電路包括三相電壓輸入電路、三相電流輸入電路和溫度取樣輸入電路三部分。
[0007]作為優(yōu)選，模擬單元包括三相電壓輸入模塊、三相電流輸入模塊、有源補(bǔ)償取樣模塊、程控運(yùn)放模塊、A/D轉(zhuǎn)換器，模數(shù)隔離模塊分別與A/D轉(zhuǎn)換器、程控運(yùn)放模塊連接，三相電壓輸入模塊與A/D轉(zhuǎn)換器之間通過電阻分壓電路連接，三相電流輸入模塊與有源補(bǔ)償取樣模塊之間通過電流切換電路連接，三相電流輸入模塊與模數(shù)隔離模塊之間通過電流切換電路連接，有源補(bǔ)償取樣模塊、程控運(yùn)放模塊、A/D轉(zhuǎn)換器依次連接；
[0008]三相電壓從三相電壓輸入模塊輸入，經(jīng)電阻分壓電路進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；三相電流從三相電流輸入模塊輸入，經(jīng)電流切換電路依次流經(jīng)有源補(bǔ)償取樣模塊、程控運(yùn)放模塊，進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，有源補(bǔ)償取樣模塊對(duì)輸入的電流信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償和取樣，程控運(yùn)放模塊對(duì)輸入的電流信號(hào)進(jìn)行程控放大。
[0009]作為優(yōu)選，模擬單元還包括溫度補(bǔ)償模塊，溫度補(bǔ)償模塊與A/D轉(zhuǎn)換器連接，溫度補(bǔ)償模塊用于溫度取樣，溫度取樣信號(hào)進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0010]溫度補(bǔ)償模塊主要完成對(duì)儀器內(nèi)部的溫度進(jìn)行取樣，轉(zhuǎn)換成小電壓信號(hào)輸入到多通道16位AD轉(zhuǎn)換器的第七個(gè)通道進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0011]作為優(yōu)選，數(shù)字單元包括微處理器、藍(lán)牙無(wú)線通訊模塊、工控板、液晶觸摸屏、CPLD模塊、光親隔離模塊，光親隔離模塊上設(shè)有被檢表脈沖輸入端子、標(biāo)準(zhǔn)電能脈沖輸出端子，模數(shù)隔離模塊分別與微處理器、CPLD模塊連接，微處理器分別與工控板、藍(lán)牙無(wú)線通訊模塊、CPLD模塊、光耦隔離模塊連接，光耦隔離模塊分別與工控板、CPLD模塊，工控板與液晶觸摸屏連接，微處理器控制藍(lán)牙無(wú)線通訊模塊與手持終端進(jìn)行無(wú)線通訊；液晶觸摸屏用于數(shù)據(jù)顯示和觸摸信號(hào)輸入，工控板控制液晶觸摸屏的數(shù)據(jù)輸出；
[0012]微處理器控制CPLD模塊輸出兩路頻率信號(hào)，一路輸出采樣時(shí)序信號(hào)進(jìn)入模數(shù)隔離模塊，另一路輸出標(biāo)準(zhǔn)電能脈沖信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)電能脈沖信號(hào)經(jīng)光耦隔離模塊輸出到標(biāo)準(zhǔn)電能脈沖輸出端子；從被檢表脈沖輸入端子輸入電能脈沖，經(jīng)過光耦隔離模塊進(jìn)入微處理器進(jìn)行誤差計(jì)算。
[0013]作為優(yōu)選，三相電壓輸入模塊包括并行輸入設(shè)置的A相電壓輸入端子、B相電壓輸入端子、C相電壓輸入端子，A相電壓輸入端子、B相電壓輸入端子、C相電壓輸入端子分別連接接入電阻分壓電路。
[0014]三相電壓輸入電路為A相電壓輸入端子、B相電壓輸入端子和C相電壓輸入端子分別經(jīng)過各自的電阻分壓電路，取得三相電壓小信號(hào)輸入到多通道16位A/D轉(zhuǎn)換器的三個(gè)通道進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0015]作為優(yōu)選，三相電流輸入模塊包括并行輸入設(shè)置的A相電流輸入模塊、B相電流輸入模塊、C相電流輸入模塊，A相電流輸入模塊、B相電流輸入模塊、C相電流輸入模塊分別連接接入電流切換電路。
[0016]作為優(yōu)選，A相電流輸入模塊包括并行輸入設(shè)置的A相端子電流互感器、A相鉗表，B相電流輸入模塊包括并行輸入設(shè)置的B相端子電流互感器、B相鉗表，C相電流輸入模塊包括并行輸入設(shè)置的C相端子電流互感器、C相鉗表。
[0017]三相電流的輸入則有兩種方式，一種方式是三相電流從端子面板上的六個(gè)電流端子分別輸入到內(nèi)部的A相端子電流互感器、B相端子電流互感器和C相端子電流互感器，取得三相電流小信號(hào)再分別輸入到各自的電流切換電路。另一種方式是通過三把鉗形電流互感器，即A相鉗表、B相鉗表和C相鉗表。取得三相電流小信號(hào)之后，再?gòu)亩俗用姘迳系娜齻€(gè)鉗表端子輸入到電流切換電路。數(shù)字電路中的32位微處理器輸出控制信號(hào)對(duì)電流切換電路進(jìn)行二選一控制。選中的一路電流小信號(hào)輸入到有源補(bǔ)償取樣模塊進(jìn)行補(bǔ)償和取樣。取得三路小電壓信號(hào)再輸入到各自的程控運(yùn)放模塊，對(duì)信號(hào)進(jìn)行程控放大。放大倍數(shù)也是由32位微處理器輸出控制信號(hào)進(jìn)行控制。三個(gè)程控運(yùn)放模塊的輸出信號(hào)均輸入到多通道16位A/D轉(zhuǎn)換器的另三個(gè)通道進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
[0018]作為優(yōu)選，工控板上設(shè)有網(wǎng)絡(luò)接口、USB接口、串口調(diào)試口，網(wǎng)絡(luò)接口用于程序調(diào)試與通訊擴(kuò)展，USB接口用于校驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出與程序升級(jí)，串口調(diào)試口用于程序調(diào)試與數(shù)據(jù)監(jiān)控。
[0019]作為優(yōu)選，光耦隔離模塊上還設(shè)有用于讀取被檢表的測(cè)量數(shù)據(jù)的485讀表通訊
□ O
[0020]多通道16位A/D轉(zhuǎn)換器的采樣時(shí)序是由32位微處理器控制CPLD模塊輸出得到的，每完成一個(gè)點(diǎn)的采樣，多通道16位A/D轉(zhuǎn)換器都會(huì)輸出一個(gè)轉(zhuǎn)換完成信號(hào)，這個(gè)信號(hào)輸入到32位微處理器，作為中斷信號(hào)，為32位微處理器提供了采樣數(shù)據(jù)的讀取時(shí)序。同時(shí)，多通道16位A/D轉(zhuǎn)換器并行輸出的16根數(shù)據(jù)線也將轉(zhuǎn)換得到的16位數(shù)字傳送給32位微處理器。微處理器根據(jù)讀取時(shí)序進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，完成A/D采樣過程。
[0021 ] 32位微處理器與CPLD模塊連接，控制CPLD模塊輸出兩路頻率信號(hào)，一路為A/D采樣時(shí)序信號(hào)，另一路則是標(biāo)準(zhǔn)電能脈沖輸出信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)電能脈沖輸出信號(hào)經(jīng)光耦隔離電路輸出到標(biāo)準(zhǔn)電能脈沖輸出端子。從被檢表脈沖輸入端子輸入兩路被檢表電能脈沖經(jīng)過光耦隔離模塊輸入到32位微處理器，與標(biāo)準(zhǔn)電能脈沖比對(duì)，進(jìn)行誤差計(jì)算。
[0022]本實(shí)用新型專利的優(yōu)點(diǎn)主要有:
[0023]—是A/D轉(zhuǎn)換器為一片逐次逼近型16位A/D轉(zhuǎn)換芯片，在輸入模擬信號(hào)、輸出數(shù)字信號(hào)到單片機(jī)過程中，其誤碼率極低。
[0024]二是運(yùn)放電路采用1/2/4/8倍程控運(yùn)放，可實(shí)時(shí)提高模擬信號(hào)的分辨率，也可提高采樣精度。
[0025]本實(shí)用新型由于采用了以上技術(shù)方案，具有顯著的技術(shù)效果:采用模擬電路與數(shù)字電路之間設(shè)置模數(shù)隔離電路，通過信號(hào)輸入端增加溫度補(bǔ)償模塊，使得系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力和較高的可靠性，也大大提高了系統(tǒng)的測(cè)量精度。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本實(shí)用新型三相電能表現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)施例的系統(tǒng)原理框圖。
[0027]附圖中各數(shù)字標(biāo)號(hào)所指代的部位名稱如下:1_數(shù)字單元、2-模數(shù)隔離模塊、3-模擬單元、11-工控板、12-液晶觸摸屏、13-微處理器、14-藍(lán)牙無(wú)線通訊模塊、15-光耦隔離模塊、16-CPLD模塊、31-A/D轉(zhuǎn)換器、32-電阻分壓電路、33-三相電壓輸入模塊、34-溫度補(bǔ)償模塊、35-三相電流輸入模塊、36-電流切換電路、37-有源補(bǔ)償取樣模塊、38-程控運(yùn)放模塊、111-串口調(diào)試口、112-網(wǎng)絡(luò)接口、113-USB接口、151-被檢表脈沖輸入端子、152-標(biāo)準(zhǔn)電能脈沖輸出端子、153-485讀表通訊口、331-A相電壓輸入端子、332-B相電壓輸入端子、333-C相電壓輸入端子、351-A相電流輸入模塊、352-B相電流輸入模塊、353-C相電流輸入模塊、35114相端子電流互感器、35124相鉗表、3521-8相端子電流互感器、3522-8相鉗表、3531-C相端子電流互感器、3532-C相鉗表。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0029]實(shí)施例1
[0030]一種三相電能表現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)系統(tǒng)，如圖1所示，包括設(shè)在模擬電路上的模擬單元
(3)、設(shè)在數(shù)字電路上的數(shù)字單元I，還包括連接在模擬單元3與數(shù)字單元I之間的模數(shù)隔離模塊2，模數(shù)隔離模塊2對(duì)模擬電路與數(shù)字電路之間傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行電源隔離。
[0031]模擬電路包括三相電壓輸入電路、三相電流輸入電路和溫度取樣輸入電路三部分。
[0032]模擬單元3包括三相電壓輸入模塊33、三相電流輸入模塊35、有源補(bǔ)償取樣模塊
37、程控運(yùn)放模塊38、A/D轉(zhuǎn)換器31，模數(shù)隔離模塊2分別與A/D轉(zhuǎn)換器31、程控運(yùn)放模塊38連接，三相電壓輸入模塊33與A/D轉(zhuǎn)換器31之間通過電阻分壓電路32連接，三相電流輸入模塊35與有源補(bǔ)償取樣模塊37之間通過電流切換電路36連接，三相電流輸入模塊35與模數(shù)隔離模塊2之間通過電流切換電路36連接，有源補(bǔ)償取樣模塊37、程控運(yùn)放模塊