一種新型多相功率采集電路的制作方法
【專利摘要】一種新型多相功率采集電路，其特征在于它包括數(shù)字選通單元、模擬量采集單元和微處理器；其中，所述的數(shù)字選通單元為兩個，其中一個數(shù)字選通單元的輸入端采集電流信號，另一個數(shù)字選通單元的輸入端采集電壓信號；優(yōu)越性在于：結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，成本低廉，資源利用率高；在電路中規(guī)劃了多相模擬量分支，合理的采用了數(shù)字選通技術(shù)，從而實現(xiàn)了對多相功率采集的要求。
【專利說明】
一種新型多相功率采集電路
(一)技術(shù)領(lǐng)域:
[0001]本實用新型涉及配網(wǎng)自動化技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種新型多相功率采集電路。
(二)【背景技術(shù)】:
[0002]目前，現(xiàn)有功率采集多是微處理器通過AD采集模擬量輸入信號，通過處理器軟件算法實現(xiàn)多相功率采集。而且通過多模塊疊加實現(xiàn)此功能，電路本身結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本高昂，模塊利用率低；隨著電路復(fù)雜度的提高，電路可靠性也進(jìn)一步降低。并且此方法精度與電路設(shè)計及軟件算法有關(guān)，算法各不相同，精度參差不齊。因此，有必要設(shè)計一種可以適應(yīng)電力系統(tǒng)中多相功率采集、可靠性高、適應(yīng)性廣的自動化產(chǎn)品。
(三)【實用新型內(nèi)容】:
[0003]本實用新型的目的在于提供一種新型多相功率采集電路，它可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，是一種結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，可靠性高、適應(yīng)性廣的電路。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案:一種新型多相功率采集電路，其特征在于它包括數(shù)字選通單元、模擬量采集單元和微處理器;其中，所述的數(shù)字選通單元為兩個，其中一個數(shù)字選通單元的輸入端采集電流信號，另一個數(shù)字選通單元的輸入端采集電壓信號;所述兩個數(shù)字選通單元的輸出端分別連接模擬量采集單元的輸入端;所述微處理器的輸入端與模擬量采集單元的輸出端連接，其輸出端分別與兩個數(shù)字選通單元的輸入端連接。
[0005]所述數(shù)字選通單元是由數(shù)字選通單元I和數(shù)字選通單元II構(gòu)成;其中，所述數(shù)字選通單元I是由電阻R82、電阻R83、電阻R84、雙向?qū)ǘO管D2、雙向?qū)ǘO管D4、雙向?qū)ǘO管D5、數(shù)字選通器U9及電阻R93構(gòu)成;所述電阻R84—端采集電流信號Ic，將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，輸入到數(shù)字選通器U9的13腳XO輸入端，另一端接地;所述電阻R83—端采集電流信號Ib，將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，輸入到數(shù)字選通器U9的14腳Xl輸入端，另一端接地;所述電阻R82—端采集電流信號Ia，將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，輸入到數(shù)字選通器U9的15腳X2輸入端，另一端接地;所述雙向?qū)ǘO管D4、雙向?qū)ǘO管D2和雙向?qū)ǘO管D5分別并聯(lián)在電阻R84、電阻R83和電阻R82兩端;所述數(shù)字選通器U9依3管腳X經(jīng)電阻R93與模擬量采集單元的輸入端連接；
[0006]所述數(shù)字選通單元II是由電阻R85、電阻R86、電阻R87、雙向?qū)ǘO管Dl、雙向?qū)ǘO管D3、雙向?qū)ǘO管D6、數(shù)字選通器UlO及電阻R9構(gòu)成;所述電阻R85—端采集電流信號Uc，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字選通器可以接受的電壓信號，輸入到數(shù)字選通器UlO的13腳XO輸入端，另一端接地;所述電阻R86—端采集電流信號Ub，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字選通器可以接受的電壓信號，輸入到數(shù)字選通器UlO的14腳Xl輸入端，另一端接地;所述電阻R87—端采集電流信號Ua，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字選通器可以接受的電壓信號，輸入到數(shù)字選通器UlO的15腳X2輸入端，另一端接地;所述雙向?qū)ǘO管D1、雙向?qū)ǘO管D3和雙向?qū)ǘO管D6分別并聯(lián)在電阻R85、電阻R86和電阻R87兩端;所述數(shù)字選通器UlO依3管腳X經(jīng)電阻R9與模擬量采集單元的輸入端連接；
[0007]所述數(shù)字選通器U9和數(shù)字選通器UlO的8管腳分別接電源地，所述數(shù)字選通器U9和數(shù)字選通器UlO的16管腳接5V電源；所述數(shù)字選通器U9和數(shù)字選通器UlO的7管腳接-5V電源。
[0008]所述數(shù)字選通器是⑶4051數(shù)字選通芯片。
[0009]所述雙向?qū)ǘO管D2、雙向?qū)ǘO管D4、雙向?qū)ǘO管D5、雙向?qū)ǘO管D1、雙向?qū)ǘO管D3、雙向?qū)ǘO管D6為MMBD4148SE雙向?qū)ǘO管。
[0010]所述模擬量采集單元是由電容C52、電容C53、雙向?qū)ǘO管D7、雙向?qū)ǘO管D8、電容C8、電容C9、電容Cl O、電阻R99、電阻Rl 00、晶振以及模擬量采集器Ul I構(gòu)成;其中所述電容C52的一端連接模擬量采集器Ull的9管腳VIN+，另一端接地;所述所述電容C53的一端連接模擬量采集器Ul I的15管腳I IN-，另一端接地;所述雙向?qū)ǘO管D7和雙向?qū)ǘO管D8分別并聯(lián)在電容C52和電容C53兩端;所述模擬量采集器Ull輸入端VIN+和IIN-分別經(jīng)電容C52和電容C53接收數(shù)字選通器U9和數(shù)字選通器UlO的輸出信號；所述模擬量采集器Ull的14管腳VA+接5V電源VWW;模擬量采集器Ull的3管腳VD+通過限流電阻R99連接5V電源VCC;所述電容C9和電容ClO是濾波電容，二者一端依R99串聯(lián)，另一端接地;所述模擬量采集器Ul I依其4管腳DGND和13管腳AGND接電源地;所述模擬量采集器Ul I的11管腳VREFOUT和12管腳VREFIN短接并通過電容C8與電源地連接;所述模擬量采集器Ull通過其17管腳PFMODE經(jīng)電阻RlOO與電源輸入的連接。
[0011]所述模擬量采集器Ull可以外接晶振，所述晶振兩端分別與模擬量采集器Ull的I管腳XOUT和24管腳XIN連接。
[0012]所述模擬量采集器是CS5460采集器。
[0013]所述晶振是無源4.096MHz晶振XT5。
[0014]所述雙向?qū)ǘO管D7和雙向?qū)ǘO管D8為MMBD4148SE雙向?qū)ǘO管。
[0015]本實用新型的工作原理:將多路電流、電壓信號分別接入兩個⑶4051數(shù)字選通器的輸入端(附圖中電流信號接入U9、電壓信號接入U10)，兩片數(shù)字選通器的輸出端接入到CS5460模擬量采集器Ul I中；微處理器通過控制數(shù)字選通器的接通回路，形成多路信號的選通開關(guān)，使得多路電流、電壓信號依次進(jìn)入采集芯片，微處理器從Ull中讀取此時接通回路的模擬量;U9、U10數(shù)字選通器的操作，實現(xiàn)了Ull采集器的復(fù)用，從而實現(xiàn)多相功率采集的功能。
[0016]通過控制U9、U10的9、10、11引腳使得A相電流電壓、B相電流電壓、C相電流電壓分別通過1]9、1]10的3腳輸出端。1]9、1]10的輸出端分別通過限流電阻1?93、1?9接入到1]11的9、15腳。電容C52、C53起到濾波作用，D7、D8雙向?qū)ǘO管起到過壓保護(hù)功能。通過Ull的SPI接口(5、6、7、19、23引腳)可實時獲取三相電流電壓的有效值、功率的數(shù)據(jù)。
[0017]本實用新型的優(yōu)越性在于:結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，成本低廉，資源利用率高;在電路中規(guī)劃了多相模擬量分支，合理的采用了數(shù)字選通技術(shù)，從而實現(xiàn)了對多相功率采集的要求。
[0018](四)【附圖說明】:
[0019]圖1為本實用新型所涉一種新型多相功率采集電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
(五)【具體實施方式】:
[0020]實施例:一種新型多相功率采集電路(見圖1)，其特征在于它包括數(shù)字選通單元、模擬量采集單元和微處理器;其中，所述的數(shù)字選通單元為兩個，其中一個數(shù)字選通單元的輸入端采集電流信號，另一個數(shù)字選通單元的輸入端采集電壓信號;所述兩個數(shù)字選通單元的輸出端分別連接模擬量采集單元的輸入端;所述微處理器的輸入端與模擬量采集單元的輸出端連接，其輸出端分別與兩個數(shù)字選通單元的輸入端連接。
[0021]所述數(shù)字選通單元(見圖1)是由數(shù)字選通單元I和數(shù)字選通單元II構(gòu)成;其中，所述數(shù)字選通單元I是由電阻R82、電阻R83、電阻R84、雙向?qū)ǘO管D2、雙向?qū)ǘO管D4、雙向?qū)ǘO管D5、數(shù)字選通器U9及電阻R93構(gòu)成;所述電阻R84—端采集電流信號Ic，將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，輸入到數(shù)字選通器U9的13腳XO輸入端，另一端接地;所述電阻R83—端采集電流信號Ib，將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，輸入到數(shù)字選通器U9的14腳Xl輸入端，另一端接地；所述電阻R82—端采集電流信號Ia，將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，輸入到數(shù)字選通器U9的15腳X2輸入端，另一端接地;所述雙向?qū)ǘO管D4、雙向?qū)ǘO管D2和雙向?qū)ǘO管D5分別并聯(lián)在電阻R84、電阻R83和電阻R82兩端;所述數(shù)字選通器U9依3管腳X經(jīng)電阻R93與模擬量采集單元的輸入端連接；
[0022]所述數(shù)字選通單元11(見圖1)是由電阻R85、電阻R86、電阻R87、雙向?qū)ǘO管Dl、雙向?qū)ǘO管D3、雙向?qū)ǘO管D6、數(shù)字選通器UlO及電阻R9構(gòu)成;所述電阻R85—端采集電流信號Uc，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字選通器可以接受的電壓信號，輸入到數(shù)字選通器UlO的13腳XO輸入端，另一端接地;所述電阻R86—端采集電流信號Ub，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字選通器可以接受的電壓信號，輸入到數(shù)字選通器UlO的14腳Xl輸入端，另一端接地;所述電阻R87—端采集電流信號Ua，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字選通器可以接受的電壓信號，輸入到數(shù)字選通器UlO的15腳X2輸入端，另一端接地;所述雙向?qū)ǘO管Dl、雙向?qū)ǘO管D3和雙向?qū)ǘO管D6分別并聯(lián)在電阻R85、電阻R86和電阻R87兩端;所述數(shù)字選通器UlO依3管腳X經(jīng)電阻R9與模擬量采集單元的輸入端連接；
[0023]所述數(shù)字選通器U9和數(shù)字選通器UlO的8管腳分別接電源地，所述數(shù)字選通器U9和數(shù)字選通器UlO的16管腳接5V電源;所述數(shù)字選通器U9和數(shù)字選通器UlO的7管腳接-5V電源(見圖1)。
[0024]所述數(shù)字選通器是⑶4051數(shù)字選通芯片(見圖1)。
[0025]所述雙向?qū)ǘO管D2、雙向?qū)ǘO管D4、雙向?qū)ǘO管D5、雙向?qū)ǘO管D1、雙向?qū)ǘO管D3、雙向?qū)ǘO管D6為MMBD4148SE雙向?qū)ǘO管(見圖1)。
[0026]所述模擬量采集單元(見圖1)是由電容C52、電容C53、雙向?qū)ǘO管D7、雙向?qū)ǘO管D8、電容C8、電容C9、電容ClO、電阻R99、電阻Rl00、晶振以及模擬量采集器Ul I構(gòu)成;其中所述電容C52的一端連接模擬量采集器Ul I的9管腳VIN+，另一端接地;所述所述電容C53的一端連接模擬量采集器Ull的15管腳IIN-，另一端接地;所述雙向?qū)ǘO管D7和雙向?qū)ǘO管D8分別并聯(lián)在電容C52和電容C53兩端;所述模擬量采集器Ull輸入端VIN+和IIN-分別經(jīng)電容C52和電容C53接收數(shù)字選通器U9和數(shù)字選通器UlO的輸出信號；所述模擬量采集器Ul I的14管腳VA+接5V電源VWW;模擬量采集器Ul I的3管腳VD+通過限流電阻R99連接5V電源VCC;所述電容C9和電容ClO是濾波電容，二者一端依R99串聯(lián)，另一端接地;所述模擬量采集器Ul I依其4管腳DGND和13管腳AGND接電源地;所述模擬量采集器Ul I的11管腳VREFOUT和12管腳VREFIN短接并通過電容C8與電源地連接;所述模擬量采集器Ul I通過其17管腳PFMODE經(jīng)電阻RlOO與電源輸入的連接。
[0027]所述模擬量采集器Ull可以外接晶振，所述晶振兩端分別與模擬量采集器Ull的I管腳XOUT和24管腳XIN連接(見圖1)。
[0028]所述模擬量采集器是CS5460采集器(見圖1)。
[0029]所述晶振是無源4.096MHz晶振XT5 (見圖1)。
[0030]所述雙向?qū)ǘO管D7和雙向?qū)ǘO管D8為MMBD4148SE雙向?qū)ǘO管(見圖
Do
【主權(quán)項】
1.一種新型多相功率采集電路，其特征在于它包括數(shù)字選通單元、模擬量采集單元和微處理器;其中，所述的數(shù)字選通單元為兩個，其中一個數(shù)字選通單元的輸入端采集電流信號，另一個數(shù)字選通單元的輸入端采集電壓信號;所述兩個數(shù)字選通單元的輸出端分別連接模擬量采集單元的輸入端;所述微處理器的輸入端與模擬量采集單元的輸出端連接，其輸出端分別與兩個數(shù)字選通單元的輸入端連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型多相功率采集電路，其特征在于所述數(shù)字選通單元是由數(shù)字選通單元I和數(shù)字選通單元II構(gòu)成；其中，所述數(shù)字選通單元I是由電阻R82、電阻R83、電阻R84、雙向?qū)ǘO管D2、雙向?qū)ǘO管D4、雙向?qū)ǘO管D5、數(shù)字選通器U9及電阻R93構(gòu)成;所述電阻R84—端采集電流信號Ic，將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，輸入到數(shù)字選通器U9的13腳XO輸入端，另一端接地;所述電阻R83—端采集電流信號Ib，將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，輸入到數(shù)字選通器U9的14腳Xl輸入端，另一端接地;所述電阻R82—端采集電流信號Ia，將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，輸入到數(shù)字選通器U9的15腳X2輸入端，另一端接地;所述雙向?qū)ǘO管D4、雙向?qū)ǘO管D2和雙向?qū)ǘO管D5分別并聯(lián)在電阻R84、電阻R83和電阻R82兩端;所述數(shù)字選通器U9依3管腳X經(jīng)電阻R93與模擬量采集單元的輸入端連接； 所述數(shù)字選通單元II是由電阻R85、電阻R86、電阻R87、雙向?qū)ǘO管Dl、雙向?qū)ǘO管D3、雙向?qū)ǘO管D6、數(shù)字選通器UlO及電阻R9構(gòu)成;所述電阻R85—端采集電流信號Uc，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字選通器可以接受的電壓信號，輸入到數(shù)字選通器UlO的13腳XO輸入端，另一端接地;所述電阻R86—端采集電流信號Ub，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字選通器可以接受的電壓信號，輸入到數(shù)字選通器UlO的14腳Xl輸入端，另一端接地;所述電阻R87—端采集電流信號Ua，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字選通器可以接受的電壓信號，輸入到數(shù)字選通器UlO的15腳X2輸入端，另一端接地;所述雙向?qū)ǘO管D1、雙向?qū)ǘO管D3和雙向?qū)ǘO管D6分別并聯(lián)在電阻R85、電阻R86和電阻R87兩端;所述數(shù)字選通器UlO依3管腳X經(jīng)電阻R9與模擬量采集單元的輸入端連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種新型多相功率采集電路，其特征在于所述數(shù)字選通器U9和數(shù)字選通器UlO分別依8管腳接電源地，所述數(shù)字選通器U9和數(shù)字選通器UlO分別依16管腳接5V電源;所述數(shù)字選通器U9和數(shù)字選通器UlO分別依7管腳接-5V電源。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種新型多相功率采集電路，其特征在于所述數(shù)字選通器U9和數(shù)字選通器UlO是⑶4051數(shù)字選通芯片。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種新型多相功率采集電路，其特征在于所述雙向?qū)ǘO管D2、雙向?qū)ǘO管D4、雙向?qū)ǘO管D5、雙向?qū)ǘO管Dl、雙向?qū)ǘO管D3、雙向?qū)ǘO管D6為MMBD4148SE雙向?qū)ǘO管。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種新型多相功率采集電路，其特征在于所述模擬量采集單元是由電容C52、電容C53、雙向?qū)ǘO管D7、雙向?qū)ǘO管D8、電容C8、電容C9、電容C10、電阻R99、電阻Rl 00、晶振以及模擬量采集器Ul I構(gòu)成；其中所述電容C52的一端連接模擬量采集器U11的9管腳VIN+，另一端接地;所述所述電容C53的一端連接模擬量采集器Ul I的15管腳IIN-，另一端接地;所述雙向?qū)ǘO管D7和雙向?qū)ǘO管D8分別并聯(lián)在電容C52和電容C53兩端;所述模擬量采集器Ul I輸入端VIN+和IIN-分別經(jīng)電容C52和電容C53接收數(shù)字選通器U9和數(shù)字選通器UlO的輸出信號;所述模擬量采集器Ull的14管腳VA+接5V電源VWW;模擬量采集器Ull的3管腳VD+通過限流電阻R99連接5V電源VCC;所述電容C9和電容ClO是濾波電容，二者一端依R99串聯(lián)，另一端接地;所述模擬量采集器Ul I依其4管腳DGND和13管腳AGND接電源地;所述模擬量采集器Ul I的11管腳VREFOUT和12管腳VREFIN短接并通過電容C8與電源地連接;所述模擬量采集器Ul I通過其17管腳PFMODE經(jīng)電阻Rl 00與電源輸入的連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種新型多相功率采集電路，其特征在于所述模擬量采集器Ull可以外接晶振，所述晶振兩端分別與模擬量采集器Ull的I管腳XOUT和24管腳XIN連接。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種新型多相功率采集電路，其特征在于所述模擬量采集器UlI是CS5460采集器。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種新型多相功率采集電路，其特征在于所述晶振是無源4.096MHz 晶振 XT5。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種新型多相功率采集電路，其特征在于所述雙向?qū)ǘO管D7和雙向?qū)ǘO管D8為MMBD4148SE雙向?qū)ǘO管。
【文檔編號】G01R21/06GK205608081SQ201620327044
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月19日
【發(fā)明人】董學(xué)坤, 孫寶平, 徐輝
【申請人】董學(xué)坤