专利名称：一种交流采集装置及其数据采集方法
技术领域：
本发明涉及电力数据采集领域，尤其涉及一种交流采集装置及其数据采集方法。
技术背景
在一些工矿企业中，经常需要监测电力参数，以便保证供电电源的质量，从而确保产品质量。目前，交流采集装置主要采用8位单片机或16位的DSP进行设计。然而，单片机数据处理能力不足，难以获得全面的电力参数数据；而现有的基于DSP的系统中，单DSP 系统如果选用较昂贵的TMS320F28系列芯片，则成本较高；如果选用通用的TMS320F24系列芯片，由于速度较低，功能受限；而采用TMS320F24系列芯片与8位单片机结合的系统中，均用单片机采集瞬时电流和电压信号，仅采用DSP芯片完成参数计算任务。而8位单片机的采集精度不足，就难以保证交流参数的计算精度。发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种交流采集装置及其数据采集方法，以便完成交流参数的实时采集、实时计算和实时显示，并满足系统的精度要求。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种交流采集装置，包括电压采样模块、电流采样模块、频率采样模块、DSP处理器、单片机和显示模块；电压采样模块，通过精密电阻对A相、B相和C相的交流电压进行分压处理，再由基准电压提升为电压直流信号， 并通过运放处理后，分别输出至DSP处理器的A/D转换输入口 ；电流采样模块，A相、B相和 C相的交流电流分别通过电流互感器和基准电压转换为电压直流信号，并通过运放处理后， 输出至DSP处理器的A/D转换输入口 ；频率采样模块，将A相或C相交流电压通过精密电阻和基准电压转换的电压直流信号，送入滞回比较器，再输出至DSP处理器的CAP输入口 ；DSP 处理器与单片机连接，单片机输出端连接显示模块。
作为优选，所述单片机采用AT89S51。
作为优选，所述DSP处理器为TMS320F2407，DSP处理器和单片机通过串行口通信。
作为优选，所述显示模块包括数码管和按键，数码管经MAX7219芯片与单片机连接，按键与单片机I/o 口连接。
作为优选，所述数码管为8个，按键为2个。
作为优选，所述单片机通过3个I/O 口控制MAX485芯片，从而挂载到485总线上； 上位机通过232转485模块连接到485总线上。
一种交流采集装置的数据采集方法，包括DSP处理器和与其连接的单片机；A相、B 相和C相的交流电压通过精密电阻分压后，再由I. 65V的基准电压提升为有效值O. 7 IV 的电压直流信号，并通过运放处理成O 3. 3V的电压值后，输出至DSP处理器的A/D转换输入口，由DSP处理器计算A相、B相和C相交流电电压的瞬时值；A相、B相和C相的交流电流通过电流互感器后，再由I. 65V的基准电压转换为有效值O. 7 IV的电压直流信号， 并通过运放处理成O 3. 3V的电压后，输出至DSP处理器的A/D转换输入口，由DSP处理器计算A相、B相和C相交流电电流的瞬时值；同时将A相或C相交流电压转换的有效值O. 7 IV的电压直流信号,送入滞回比较器,处理成方波后,输出至DSP处理器的CAP输入口，由DSP处理器计算出交流电的频率；DSP处理器将计算得到的参数信息传递给单片机，单片机通过显示模块完成交流参数的显示。作为优选，所述单片机为AT89S51，DSP处理器为TMS320F2407，DSP处理器和单片机通过串行口通信；所述显示模块包括数码管和按键，数码管经MAX7219芯片与单片机连接，按键与单片机I/O 口连接；所述单片机通过3个I/O 口控制MAX485芯片，从而挂载到485总线上；上位机通过232转485模块连接到485总线上。作为优选，DSP处理器在每个周期采集64个电压信号和电流信号的瞬时值，计算出三相交流电的三相电压、三相电流、频率、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、有功电度、视在电度、谐波参数，并存储于存储器中。 作为优选，DSP处理器的定时器O中断设定为Is定时中断。本发明带来的有益效果为本发明采用基于TMS320LF2407和8位单片机AT89S51的设计方法，以TMS32LF2407为核心，完成交流信号的采集和计算；而仅以单片机完成交流参数的显示，从而在保证参数采集精度的情况下，完成交流参数的实时采集、实时计算和实时显示。


图I为本发明实施例的电路图。
具体实施例方式下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。实施例一
如图I所示，一种交流采集装置及其数据采集方法，主要包括以下部分
第一部分DSP微控制器TMS320LF2407采集交流电的C相电压频率
通过电阻R29(330KQ)和R30(1KQ)进行分压取样，其中R30是精度为1%的金属膜电阻，从而将外部交流电的C相电压(有效值S 300V)降压，得到UVc=300/331=0. 91V(相对于基准电压I. 65V)；
经过运放输出为
300 - {
± —V2x|^I + —J-+137r (相对于基准电压I. 65V)，通过I. 65V的提升，有效值为300V的交流信号处理为相对于地的O. 28 3. 02V的直流信号。上述信号送入N7和R35 R37所组成的反相滞回比较器，滞回比较器的抗干扰能力很强，可以提高测量精度。滞回比较器有两个阀值。在本电路中，输出电压由低电平变到高电平的阀值，以及输出电压由高电平变到高电平的阀值分别为
υ UBxG ZM+liI4x0 1{ xL65+19mO χ w 血LR4+LK 00+10'
权利要求
1.一种交流采集装置，其特征在于包括电压采样模块、电流采样模块、频率采样模块、DSP处理器、单片机和显示模块； 电压采样模块，通过精密电阻对A相、B相和C相的交流电压进行分压处理，再由基准电压提升为电压直流信号，并通过运放处理后，分别输出至DSP处理器的A/D转换输入口 ； 电流采样模块，A相、B相和C相的交流电流分别通过电流互感器和基准电压转换为电压直流信号，并通过运放处理后，输出至DSP处理器的A/D转换输入口 ； 频率采样模块，将A相或C相交流电压通过精密电阻和基准电压转换的电压直流信号，送入滞回比较器，再输出至DSP处理器的CAP输入口 ； DSP处理器与单片机连接，单片机输出端连接显示模块。
2.根据权利要求I所述的一种交流采集装置，其特征在于所述单片机采用AT89S51。
3.根据权利要求2所述的一种交流采集装置，其特征在于所述DSP处理器为TMS320F2407, DSP处理器和单片机通过串行口通信。
4.根据权利要求3所述的一种交流采集装置，其特征在于所述显示模块包括数码管和按键，数码管经MAX7219芯片与单片机连接，按键与单片机I/O 口连接。
5.根据权利要求4所述的一种交流采集装置，其特征在于所述数码管为8个，按键为2个。
6.根据权利要求5所述的一种交流采集装置，其特征在于所述单片机通过3个I/O口 控制MAX485芯片，从而挂载到485总线上；上位机通过232转485模块连接到485总线上。
7.一种交流采集装置的数据采集方法，其特征在于包括DSP处理器和与其连接的单片机；A相、B相和C相的交流电压通过精密电阻分压后，再由1.65V的基准电压提升为有效值O. 7 IV的电压直流信号，并通过运放处理成O 3. 3V的电压值后，输出至DSP处理器的A/D转换输入口，由DSP处理器计算A相、B相和C相交流电电压的瞬时值；A相、B相和C相的交流电流通过电流互感器后，再由I. 65V的基准电压转换为有效值O. 7 IV的电压直流信号，并通过运放处理成O 3. 3V的电压后，输出至DSP处理器的A/D转换输入口，由DSP处理器计算A相、B相和C相交流电电流的瞬时值；同时将A相或C相交流电压转换的有效值O. 7 IV的电压直流信号,送入滞回比较器,处理成方波后,输出至DSP处理器的CAP输入口，由DSP处理器计算出交流电的频率；DSP处理器将计算得到的参数信息传递给单片机，单片机通过显示模块完成交流参数的显示。
8.根据权利要求7所述的一种交流采集装置的数据采集方法，其特征在于所述单片机为AT89S51，DSP处理器为TMS320F2407，DSP处理器和单片机通过串行口通信；所述显示模块包括数码管和按键，数码管经MAX7219芯片与单片机连接，按键与单片机I/O 口连接；所述单片机通过3个I/O 口控制MAX485芯片，从而挂载到485总线上；上位机通过232转485模块连接到485总线上。
9.根据权利要求8所述的一种交流采集装置的数据采集方法，其特征在于DSP处理器在每个周期采集64个电压信号和电流信号的瞬时值，计算出三相交流电的三相电压、三相电流、频率、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、有功电度、视在电度、谐波参数，并存储于存储器中。
10.根据权利要求9所述的一种交流采集装置的数据采集方法，其特征在于DSP处理器的定时器O中断设定为Is定时中断。
全文摘要
本发明公开了一种交流采集装置及其数据采集方法，包括DSP处理器和与其连接的单片机；A相、B相和C相的交流电压通过精密电阻分压后，再由1.65V基准电压提升为有效值0.7～1V的电压直流信号，并通过运放处理成0～3.3V的电压值后，输出至DSP处理器的A/D转换输入口；A相、B相和C相的交流电流通过电流互感器后，再由1.65V基准电压提升为有效值0.7～1V的小电压直流信号，并通过运放处理成0～3.3V的电压后，输出至DSP处理器的A/D转换输入口；同时将A相或C相交流电压转换的有效值0.7～1V的小电压直流信号，送入滞回比较器，输出至DSP处理器的CAP口。本发明能够满足系统的精度要求。
文档编号G01R31/00GK102928706SQ20121042356
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月30日 优先权日2012年10月30日
发明者张海涛, 叶宇程, 胡金波, 杜盟盟 申请人:河南科技大学