[实用新型]一种自动量程的伏安相位表

说明书

技术领域

本发明涉及一种电工测量仪表，具体地说是测量电压、电流、相位等电参数的双钳型伏安相位表。

背景技术

目前较为常见的SMG2000、ML12等双钳伏安相位表，是继电保护工、校表工和线路装修工的通用测量工具。该仪表的主要结构如图1所示，主要由输入选择开关J、分压电阻、运算放大器、A/D转换器、微控制器和液晶显示组成。因为该电路中运算放大器的增益是固定的，不能自动调节，所以该电路只能通过改变开关J的挡位，以调节分压电阻大小的方式实现量程转换。即，当用该仪表测量电力系统的电流、电压时，需要采用手动的方式，先确定选择信号的测量范围，如测量电流时，需先行设置好测量范围：200mA或2A、10A等，来满足测量精度要求，继而进行测量。故此，传统测量仪表存在着操作烦琐的缺点。

实用新型内容

本发明的目的在于改进传统仪表存在的不足，提供一种操作便捷的自动量程的伏安相位表。

本发明是这样实现的：主要有输入选择开关、I/V转换器、运算放大器、可编程增益放大器、A/D转换器、微控制器和LCD液晶屏构成。微控制器内核系控制该可编程增益放大器的自动量程软件模块。由于选择的微控制器型号不同，可编程增益放大器和A/D转换器可独立于微控制器外部，也可集成在微控制器内部。输入选择开关，用来选择测量的信号量；I/V转换器，用来将互感器输出的电流信号转化为电压信号；运算放大器用来提高放大通道的增益；可编程增益放大器、A/D转换器和微控制器构成信号调整电路，负责自动量程调节和信号采集；微控制器还用于采集数据，并转换成真实有效值后，通过液晶屏显示出来。

自动量程的量程划分是：将测量信号的测量范围划分为几个小的测量范围即划分量程，再根据A/D转换器的性能指标，确定每个量程下满足测量精度的增益要求。

本发明的工作原理是：信号经过开关J进入自动量程调节电路，微控制器通过A/D采样值和可编程增益运算放大器的增益设置值，来确定输入信号所在量程；微控制器再根据确定的量程重新设置可调节增益放大器的增益值，来满足该量程下的增益要求；然后微控制器重新进行A/D采样，根据量程增益设置和采样值计算得到输入信号的真实有效值，通过液晶屏显示出来。

本发明结构简单、操作方便。不仅解决了手动换档的问题，还可以根据需要将量程随意划分，降低了对运算放大器本身性能的要求，节约成本。

附图说明

图1.SMG2000双钳伏安相位表电路原理示意图；

图2.本发明电路结构示意图；

图3.微控制器的自动量程的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图叙述一个本发明的实施例。

图2显示了本实施例的电路结构：主要由输入选择开关J、I/V转换器、运算放大器、含有可编程增益放大器和A/D转换器的微控制器、液晶屏构成。I/V转换器和运算放大器采用OPA2277运算放大器，微控制器选用C8051F系列单片机。电源分为VCC、AGND、GND三种电压，VCC为3.3V，用做微控制器和模拟电路的电源；AGND为1.5V，用做模拟电路的参考中点电压；GND为0V，用做微控制器和模拟电路的地线。

输入选择开关J、I/V转换器构成信号的输入级，实现信号的输入。运算放大器和微控制器内部的可编程增益放大器、A/D转换器、内核构成自动增益调整电路，用来处理信号。微控制器的内核和A/D转换器构成数据采集、处理，负责计算出结果。

本实施例的自动量程实现：由控制程序和硬件两部分组成，其中控制程序存在于微控制器内核中，硬件部分含有以下几个部件。

1.运算放大器，用来补偿可编程增益放大器的增益不足。

2.微控制器内部的可编程增益放大器，用来根据信号所处于的量程调整信号增益。

3.微控制器内部的A/D转换器，用来采集经过调整后的信号。

4.微控制器内核，由内部的程序完成控制A/D采样、计算当前输入信号所处于的量程和控制可编程增益放大器的增益。