专利名称：交流数字电压表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种交流数字电压表，尤其是一种具有数据存储和谐波分析功能的交流数字电压表。
背景技术：
目前市场上的数字化电压表主要采用模数转换(A/D)，将模拟信号转变为数字量，然后输送到处理单元(CPU)，经过计算分析后输出到数码管，有的同时输送到通信端口， 将数据传到计算机或其他控制系统。这种形式的数字化电压表有一定的缺点1)测量的数据不能在本机存储和重现，和指针式电压表一样，只是显示瞬时值，当需要了解以前某段时间的电压值状况时，没有可供查询的数据；2)不能提供所测电压的质量特征，例如谐波分量，国家有关电能质量标准规定了电压中谐波分量的极限值，但是一般用电场合又没有相应的技术手段和设备，不能做到随时观察和记录，而使用专用仪器进行测量，接线复杂，需要专业人员操作，测量的数据还需要专门的软件来分析，因此测量成本很高。

实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种具有数据存储和谐波分析功能的交流数字电压表。为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是一种交流数字电压表，其关键技术在于其包括键盘、分压采样电路、模数转换器U1、装有傅里叶级数分解软件的中央处理器U2、LCD显示器、通讯模块以及可编程存储器U3 ；所述分压采样电路的输出端与模数转换器Ul的相应输入端连接，所述模数转换器Ul与中央处理器U2双向连接，中央处理器U2的输出端与LCD显示器的相应输入端连接，所述中央处理器U2通过数据总线与可编程存储器U3连接；所述分压采样电路由A相、B相和C相三相相同的电路组成，其中A相包括电阻RU R2、R3、R4和电容Cl、C2，所述A相的VA、VN端分别依次经电阻Rl和R2、R3和 R4接模数转换器Ul的3脚、4脚，所述电容Cl接在模数转换器Ul的3脚与地之间，所述电容C2接在模数转换器Ul的4脚与地之间。上述中央处理器U2的型号为STM32F103RET6 ；所述可编程存储器U3的型号为 AT45DB081DSV。上述模数转换器Ul采用三相电能计量芯片，其型号为ATT7022D。上述通讯模块型号为RSM485 ；所述LCD显示器的型号为HG12864-15AF。上述中央处理器U2的36脚接可编程存储器的1脚，所述中央处理器U2的34脚接可编程存储器U3的2脚，所述中央处理器U2的33脚接可编程存储器U3的4脚，所述中央处理器U2的35脚接可编程存储器U3的8脚。采用上述技术方案所产生的有益效果在于本实用新型通过设置的可编程存储器可以将电压以及谐波电压的历史数据保存365天，当多于365天时的数据自动溢出，这样就可以根据需要随时调取电压的历史数据，LCD显示器可以同步显示电压的波形以及谐波电压的柱状图，以便查询电能质量状况；中央处理器内安装有傅里叶级数分解软件，可以求出信号中的谐波分量，以便查看电压质量；本实用新型不必像以前那样依靠后台计算机来存储数据，使用非常方便。

图1是本实用新型的硬件连接框图；图2是本实用新型的电路原理图；图3是本实用新型的软件流程框图图4是电压历史记录图；图5是电压谐波柱状图；图6是图2中A部的放大图；图7是图2中B部的放大图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。参见附图1、附图2、附图3、附图6和7，本实用新型包括键盘、分压采样电路、模数转换器、装有傅里叶级数分解软件(FFT)的中央处理器U2、LCD显示器、通讯模块以及可编程存储器U3 ；所述分压采样电路的输出端与模数转换器的相应输入端连接，所述模数转换器Ul与中央处理器U2双向连接，中央处理器U2的输出端与IXD显示器的相应输入端连接，所述中央处理器U2通过数据总线与可编程存储器U3连接；所述分压采样电路由A相、 B相和C相三相相同的电路组成，其中A相包括电阻Rl、R2、R3、R4和电容Cl、C2，所述A相的VA、VN端分别依次经电阻Rl和R2、R3和R4接模数转换器Ul的3脚、4脚，所述电容Cl 接在模数转换器Ul的3脚与地之间，所述电容C2接在模数转换器Ul的4脚与地之间。B 相和C相的电路结构与A相一样，只是电器元件的标号不一样，信号都是差分输入。其中， 模数转换模块的外围电路中设有直流偏置电路，如A相中的电阻R5、电阻R6。其中，图中所述中央处理器U2的型号为STM32F103RET6 ；所述可编程存储器U3的型号为AT45DB081DSV。所述模数转换器Ul采用三相电能计量芯片，其型号为ATT7022D。所述通讯模块型号为RSM485 ；所述IXD显示器的型号为HG12864-15AF所述中央处理器U2的36脚接可编程存储器U3的1脚，所述中央处理器U2的34 脚接可编程存储器U3的2脚，所述中央处理器U2的33脚接可编程存储器U3的4脚，所述中央处理器U2的35脚接可编程存储器U3的8脚。参见附图2，三相采样电压Ua、Ub、Uc信号分别与模数转换器Ul的输入端连接，模数转换器Ul采用六通道双极输入19位A/D转换器ATT7022D芯片，其将电压的模拟量转换为数字量，然后送至中央处理器U2进行计算处理。中央处理器U2外接有实时时钟集成电路、RSM485通讯模块和外键接口。中央处理器U2的数字信号输出端与IXD显示器连接。中央处理器U2和可编程存储器U3之间经过SPI连接，中央处理器U2通过FFT软件实时分析计算，得出基波和2 25次谐波的幅值。中央处理器Ul —方面通过锁存器将计量参数保存在可编程存储器U3中，其存储有电压及相关谐波电压值；另一方面将各计量参数输出至IXD显示器(128*64)，通过显示屏进行显示，当外部有数据传输要求时，向485通讯模块传输数据，即通过RSM485通讯模块和PC机相连，可以对电压表进行相关设置和数据传输， 计量数据传送至PC机上，由PC机管理软件进行管理。RSM485接口最多可连接128块电压表，通信距离达1.5公里。参见附图4，工作时，电压值历史数据的表述方式采用图形方式，纵轴为电压有效值，按伏特(V)或者千伏(kV)的幅值刻度，横轴为24小时的时间刻度，电压值根据幅值和时间进行整点定时记录。在第24小时结束时，将24小时记录的数据存入可编程存储器U3。 当需要查看以前某一天的电压历史数据时，通过历史数据查询功能，通过机内的万年历确认日期，该天的数据即显示在屏幕上。调取历史数据时，并不影响仪表的正常测量和记录。 历史数据共存储365天，采取循环存储的方式，即存储满365天后，最近24小时数据存入时，覆盖第一个24小时的数据。参见附图5，在对模数转换后的数字量进行基波计量的同时，由中央处理器对RMS 值进行快速傅里叶级数(FFT)变换，求出信号中的谐波分量，本实用新型可以对2 25次谐波进行全频谱分析，即对奇数次和偶数次谐波均进行谐波分析。2 25次谐波值以柱状图的形式在液晶屏上显示，纵轴按百分数表示谐波的含量，横轴表示2-25次谐波次数，谐波的含量以柱状图的形式表示(HR%)，显示屏上同时显示基波电压值(V，kV)，以及分析区间(2-25)的总的谐波畸变率(THDv%)。数据的采样频率为3. 2K/秒，当24小时结束时， 仪表计算出24小时内3相中各次谐波的95%概率大值，最小值和平均值，存入可编程存储器U3。当需要查看以前某一天的谐波数据时，通过历史数据查询功能，通过机内的万年历确认日期，该天的各种数据即显示在屏幕上。调取历史数据时，并不影响仪表的正常测量和记录。历史数据共存储365天，采取循环存储的方式，即存储满365天后，最近24小时数据存入时，覆盖第一个24小时的数据。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种交流数字电压表，其特征在于其包括键盘、分压采样电路、模数转换器U1、装有傅里叶级数分解软件的中央处理器U2、LCD显示器、通讯模块以及可编程存储器U3 ；所述分压采样电路的输出端与模数转换器Ul的相应输入端连接，所述模数转换器Ul与中央处理器U2双向连接，中央处理器U2的输出端与IXD显示器的相应输入端连接，所述中央处理器U2通过数据总线与可编程存储器U3连接；所述分压采样电路由A相、B相和C相三相相同的电路组成，其中A相包括电阻Rl、R2、R3、R4和电容Cl、C2，所述A相的VA、VN端分别依次经电阻Rl和R2、R3和R4接模数转换器Ul的3脚、4脚，所述电容Cl接在模数转换器 Ul的3脚与地之间，所述电容C2接在模数转换器Ul的4脚与地之间。
2.根据权利要求1所述的交流数字电压表，其特征在于所述中央处理器U2的型号为 STM32F103RET6 ；所述可编程存储器的型号为AT45DB081DSV。
3.根据权利要求1所述的交流数字电压表，其特征在于所述模数转换器Ul采用三相电能计量芯片，其型号为ATT7022D。
4.根据权利要求1所述的交流数字电压表，其特征在于所述通讯模块型号为RSM485； 所述LCD显示器的型号为HG12864-15AF。
5.根据权利要求2所述的交流数字电压表，其特征在于所述中央处理器U2的36脚接可编程存储器的1脚，所述中央处理器U2的34脚接可编程存储器U3的2脚，所述中央处理器U2的33脚接可编程存储器U3的4脚，所述中央处理器U2的35脚接可编程存储器 U3的8脚。
专利摘要本实用新型公开了一种交流数字电压表，其包括:键盘、分压采样电路、模数转换器、装有傅里叶级数分解软件的中央处理器、LCD显示器、通讯模块以及可编程存储器；分压采样电路的输出端与模数转换器的相应输入端连接，模数转换器与中央处理器双向连接，中央处理器的输出端与LCD显示器的相应输入端连接，中央处理器通过数据总线与可编程存储器连接；分压采样电路由A相、B相和C相三相相同的电路组成，其中A相包括电阻R1、R2、R3、R4和电容C1、C2。本实用新型设有可编程存储器以及装有FFT软件的中央处理器，从而具有数据存储和谐波分析功能，这样就可以根据需要随时调取电压以及谐波分量的历史数据，以便查询电能质量的状况，使用非常方便。
文档编号G01R19/25GK202256481SQ20112034654
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月16日 优先权日2011年9月16日
发明者贾保军 申请人:贾保军