[发明专利]一种智能功率表

说明书

技术领域

本发明涉及计量仪表领域，特别是一种实时性好、测量精度高的智能功率表。

背景技术

国内功率表的测量方式多为模拟乘法器的功率变换器和以数字乘法器为核心的功率变换器，采用模拟乘法器的功率变换器时，功率表测量的准确度和稳定性不理想；采用以数字乘法器为核心的功率变换器时，功率表制造成本高，且不能同时测量三相电压、电流和功率。目前，市面上出现的智能型电参量测量仪通常内嵌一片普通单片CPU，既要完成计算任务又要完成管理任务，因而计算速度和实时性往往不够高，再加上输入变换、A/D转换以及字长等诸多环节的影响，致使仪器整体精度、准确度较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种实时性好，测量精度高的智能功率表。

为解决上述技术问题，本发明采用了一种智能功率表，由前置电路、采样电路、DSP计算机系统、单片机计算机系统和输入输出系统组成，其中前置电路由电压传感器、电流传感器连接放大器组成；采样电路由双通道模拟开关、两路A/D转换器、电平转换电路和锁相同步采样控制电路组成；输入输出系统包括显示电路和键盘扫描电路。

所述的DSP计算机系统采用TMS320VC5402芯片。

本发明具有的有益效果：该系统采用数字信号处理器TMS320VC5402进行数据的采集、计算、处理和存储等功能，以及对模拟开关、A/D转换器等的控制，实现高速、多点采样及大量累加和实时运算，减少了高次谐波对测量精度的影响，提高了测量精度。

附图说明

图1是本发明系统结构框图。

具体实施方式

该智能功率表采用高精度电压传感器和电流传感器对电压、电流进行实时采样；由电压传感器、电流传感器和放大电路组成前置电路，将高电压、大电流信号转换成-5～+5V的交流信号；采用双通道模拟开关将电压、电流信号分别同时送入两路A/D转换器；将A/D转换器转换的数字信号传输到数字处理器DSP芯片中；采用DSP芯片对数字信号进行数据的累加和运算，实现高速采样，实时在线精密测量三相非正弦电参量；采用单片机负责整个系统的管理及其数据再处理工作，对结果数据进行处理，用键盘、显示器和外部接口进行控制与管理。

如图1所示，该智能功率表由前置电路、采样电路、DSP计算机系统、单片机计算机系统和输入输出系统组成。前置电路包括电压传感器和电流传感器，把被测的高电压和大电流信号按照一定比例转换为-5～+5V的交流电压信号，供下一级电路进行数据采集。采样电路主要包括双通道模拟开关、两路A/D转换器、电平转换电路和锁相同步采样控制电路4个部分。其中双通道模拟开关采用AD7502来进行对多路信号的同时采样；A/D转换器选取16位高速A/D转换器ADS7805，以减小A、B、C三相采样时间差带来的相位误差。电平转换采用74LVC4245芯片，连接在ADS7805与DSP芯片之间；同步采样使用集成锁相环CD4046实现。

DSP计算机系统采用TMS320VC5402芯片作为核心部件，主要负责数据的采集、计算、处理、存储等功能，以及对双通道模拟开关AD7502、A/D转换器ADS7805及相关接口电路进行控制。

单片机计算机系统以8051单片机为主体，对整个仪器部分进行管理和协调，并提供良好的人机界面。输入输出系统包括显示电路和键盘扫描电路两部分。显示电路用3片MAX7219级联来完成；键盘扫描电路采用3×6键盘。

该智能功率表采用双缓存结构，主要由2片74LS373构成，其作用是解决两个CPU之间，即TMS320VC5402与单片机8051之间交换信息时的速度、信号电平、信号格式、时序等匹配问题。其工作过程是TMS320VC5402将处理好的数据送入数据缓存器，用中断方式通知单片机8051将数据取走，单片机8051在接收到中断请求信号后，从数据缓冲器中取走数据，并通知TMS320VC5402可以输入数据。如果单片机8051要向TMS320VC5402输送数据，则单片机8051先将数据送入锁存器，然后通知TMS320VC5402将数据取走，从而实现了高速、多点采样及大量累加和实时运算，降低了高次谐波对测量精度的影响，提高了其测量精度。