一種電能計(jì)量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種電能計(jì)量系統(tǒng)，涉及計(jì)量電能領(lǐng)域。本實(shí)用新型是為了解決現(xiàn)有電網(wǎng)信號(hào)中存在非穩(wěn)態(tài)畸變信號(hào)，導(dǎo)致測(cè)量的電能準(zhǔn)確性差的問(wèn)題。本實(shí)用新型一路標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)通過(guò)輸入端子作為整形電路的整形信號(hào)輸入端，另一路標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)通過(guò)輸入端子作為乘法型D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端，一路標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)依次經(jīng)過(guò)整形電路、鎖相環(huán)電路、分頻器電路、ROM存儲(chǔ)器和乘法型D/A轉(zhuǎn)換器，乘法型D/A轉(zhuǎn)換器輸出端連數(shù)據(jù)采集模塊輸入端，數(shù)據(jù)采集模塊輸出端連ARM控制器輸入端，ARM控制器輸出端連DSP輸入端，DSP輸出端連通信接口輸入端，通信接口通過(guò)輸出端子連上位機(jī)。它用于電能計(jì)量。
【專利說(shuō)明】
一種電能計(jì)量系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種可以合理準(zhǔn)確計(jì)量電能的儀器，特別涉及一種在諧波、間諧波、連續(xù)頻譜與沖擊性干擾畸變條件下合理準(zhǔn)確計(jì)量電能的高精度儀器?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，非線性負(fù)載不斷增加，電網(wǎng)信號(hào)中包含越來(lái)越多的諧波、間諧波等穩(wěn)態(tài)畸變信號(hào)與沖擊性強(qiáng)時(shí)變的非穩(wěn)態(tài)畸變信號(hào)?；兊碾娋W(wǎng)信號(hào)必然導(dǎo)致電網(wǎng)與負(fù)荷之間復(fù)雜的功率潮流，因此如何對(duì)畸變信號(hào)條件下的電能進(jìn)行合理準(zhǔn)確的計(jì)量是亟需解決的問(wèn)題?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型是為了解決現(xiàn)有電網(wǎng)信號(hào)中存在非穩(wěn)態(tài)畸變信號(hào)，導(dǎo)致測(cè)量的電能準(zhǔn)確性差的問(wèn)題?，F(xiàn)提供一種電能計(jì)量系統(tǒng)。
[0004]—種電能計(jì)量系統(tǒng)，它包括殼體、控制面板、觸摸屏控制器、輸入端子、輸出端子、 供電電源、模擬信號(hào)發(fā)生器、數(shù)據(jù)采集模塊和主控單元，
[0005]供電電源、觸摸屏控制器、模擬信號(hào)發(fā)生器、數(shù)據(jù)采集模塊和主控單元均安裝在殼體內(nèi)，控制面板、輸入端子和輸出端子均嵌在殼體的上表面，
[0006]模擬信號(hào)發(fā)生器包括整形電路、鎖相環(huán)電路、分頻器電路、ROM存儲(chǔ)器和乘法型D/A 轉(zhuǎn)換器，
[0007]主控單元包括ARM控制器、DSP和通信接口，
[0008]控制面板連接觸摸屏控制器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端，觸摸屏控制器的控制信號(hào)輸入端連接ARM控制器的控制信號(hào)輸出端，
[0009]供電電源用于為整個(gè)系統(tǒng)供電，
[0010]—路標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)通過(guò)輸入端子作為整形電路的整形信號(hào)輸入端，
[0011]另一路標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)通過(guò)輸入端子作為乘法型D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端，
[0012]整形電路的整形信號(hào)輸出端連接鎖相環(huán)電路的整形信號(hào)輸入端，
[0013]鎖相環(huán)電路的鎖存信號(hào)輸出端連接分頻器電路的鎖存信號(hào)輸入端，
[0014]分頻器電路的分頻信號(hào)輸出端連接ROM存儲(chǔ)器的分頻信號(hào)輸入端，
[0015]ROM存儲(chǔ)器的緩存信號(hào)輸出端連接乘法型D/A轉(zhuǎn)換器的緩存信號(hào)輸入端，ROM存儲(chǔ)器，用于輸出與一路標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)同頻同步的數(shù)字信號(hào)，
[0016]乘法型D/A轉(zhuǎn)換器，用于同時(shí)接收與一路標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)同頻同步的數(shù)字信號(hào)和另一路標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)，對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行模擬數(shù)字混合乘法運(yùn)算，合成畸變信號(hào)，
[0017]乘法型D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)采集模塊的轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端，
[0018]數(shù)據(jù)采集模塊的采集信號(hào)輸出端連接ARM控制器的采集信號(hào)輸入端，[〇〇19] ARM控制器的控制信號(hào)輸出端連接DSP的控制信號(hào)輸入端，[〇〇2〇] DSP的控制信號(hào)輸出端連接通信接口的控制信號(hào)輸入端，
[0021]DSP，用于接收ARM控制器的控制信號(hào)并讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行小波分解、重構(gòu)和功率值計(jì)算的數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)畸變信號(hào)條件下的電能計(jì)量；
[0022]通信接口的通信信號(hào)輸出端通過(guò)輸出端子連接上位機(jī)，通信接口，用于將得到的電能傳給上位機(jī)。[〇〇23]本實(shí)用新型的有益效果為:一路標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)作為整形電路的整形信號(hào)輸入端， 經(jīng)過(guò)整形電路輸出與一路標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)同頻的方波信號(hào)，然后將方波信號(hào)加至鎖相環(huán)電路的輸入端，鎖相環(huán)電路輸出端作為分頻器電路輸入端的時(shí)鐘控制信號(hào)，分頻器電路的輸出作為ROM存儲(chǔ)器的地址發(fā)生器加至ROM存儲(chǔ)器，從而實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)電路控制ROM存儲(chǔ)器發(fā)出與標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)同頻同步的數(shù)字信號(hào)cos co t，另一路標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)與獲得的數(shù)字信號(hào)cos cot 在乘法型D/A轉(zhuǎn)換器中實(shí)現(xiàn)模擬數(shù)字混合乘法運(yùn)算，合成畸變信號(hào)，將得到的畸變信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后傳給ARM控制器，ARM控制器控制DSP對(duì)畸變信號(hào)進(jìn)行小波分析和重構(gòu)運(yùn)算，根據(jù)具體情況把畸變電網(wǎng)信號(hào)分解為不同的頻帶進(jìn)行電能的合理準(zhǔn)確計(jì)量，采用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電能的計(jì)量準(zhǔn)確性強(qiáng)。
[0024]1.本實(shí)用新型可以在畸變信號(hào)條件下完成負(fù)載合理準(zhǔn)確的電能計(jì)量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 硬件資源少。
[0025]2.本實(shí)用新型在電路設(shè)計(jì)上，變換后的信號(hào)輸入到模擬信號(hào)發(fā)生器完成畸變信號(hào)的合成，并利用小波分頻帶測(cè)量方法完成畸變信號(hào)的分離。
[0026]3.本實(shí)用新型采用了基于小波分頻帶和模擬信號(hào)發(fā)生器測(cè)量算法，可以實(shí)現(xiàn)諧波、間諧波、連續(xù)頻譜和沖擊性干擾條件下的電能合理準(zhǔn)確計(jì)量。針對(duì)畸變信號(hào)條件下的電能計(jì)量的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。
[0027]4.本實(shí)用新型的電能計(jì)量實(shí)驗(yàn)儀，采用基于模擬信號(hào)發(fā)生器與小波分頻帶測(cè)量。 被分析的畸變信號(hào)由模擬信號(hào)發(fā)生器合成，將得到的畸變信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)小波分頻帶測(cè)量得到不同層的小波系數(shù)，利用電能計(jì)量的新方法就可以完成對(duì)電能的計(jì)量分析。儀器的實(shí)時(shí)性好、精度高、構(gòu)成體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，滿足了畸變信號(hào)條件電能計(jì)量的實(shí)時(shí)高精度計(jì)量的需要?！靖綀D說(shuō)明】
[0028]圖1為【具體實(shí)施方式】一所述的一種電能計(jì)量系統(tǒng)的原理示意圖；
[0029]圖2為【具體實(shí)施方式】三所述的鎖相環(huán)與分頻器組成的信號(hào)同步電路；
[0030]圖3為模擬信號(hào)發(fā)生器的電路圖；[0031 ]圖4為【具體實(shí)施方式】四所述的乘法型D/A轉(zhuǎn)換器的電路圖；[〇〇32]圖5為數(shù)據(jù)采集模塊電路的電路圖；[〇〇33]圖6為觸摸屏控制器的電路圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0034]【具體實(shí)施方式】一:參照?qǐng)D1、圖5和圖6具體說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的一種電能計(jì)量系統(tǒng)，它包括殼體、控制面板、觸摸屏控制器、輸入端子、輸出端子、供電電源、模擬信號(hào)發(fā)生器1、數(shù)據(jù)采集模塊2和主控單元3，
[0035]供電電源、觸摸屏控制器、模擬信號(hào)發(fā)生器1、數(shù)據(jù)采集模塊2和主控單元3均安裝在殼體內(nèi)，控制面板、輸入端子和輸出端子均嵌在殼體的上表面，
[0036] 模擬信號(hào)發(fā)生器1包括整形電路1 -1、鎖相環(huán)電路1 -2、分頻器電路1 -3、ROM存儲(chǔ)器 1-4和乘法型D/A轉(zhuǎn)換器1-5，[〇〇37]主控單元3包括ARM控制器3-1、DSP 3-2和通信接口 3-3，
[0038]控制面板連接觸摸屏控制器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端，觸摸屏控制器的控制信號(hào)輸入端連接ARM控制器3-1的控制信號(hào)輸出端，[〇〇39]供電電源用于為整個(gè)系統(tǒng)供電，
[0040]—路標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)通過(guò)輸入端子作為整形電路1-1的整形信號(hào)輸入端，
[0041]另一路標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)通過(guò)輸入端子作為乘法型D/A轉(zhuǎn)換器1-5的轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端，
[0042]整形電路1-1的整形信號(hào)輸出端連接鎖相環(huán)電路1-2的整形信號(hào)輸入端，
[0043]鎖相環(huán)電路1-2的鎖存信號(hào)輸出端連接分頻器電路1-3的鎖存信號(hào)輸入端，
[0044]分頻器電路1-3的分頻信號(hào)輸出端連接ROM存儲(chǔ)器1-4的分頻信號(hào)輸入端，
[0045]ROM存儲(chǔ)器1-4的緩存信號(hào)輸出端連接乘法型D/A轉(zhuǎn)換器1-5的緩存信號(hào)輸入端， ROM存儲(chǔ)器1-4,用于輸出與一路標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)同頻同步的數(shù)字信號(hào)，
[0046]乘法型D/A轉(zhuǎn)換器1-5,用于同時(shí)接收與一路標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)同頻同步的數(shù)字信號(hào)和另一路標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)，對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行模擬數(shù)字混合乘法運(yùn)算，
[0047]乘法型D/A轉(zhuǎn)換器1-5的轉(zhuǎn)換信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)采集模塊2的轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端， [〇〇48]數(shù)據(jù)采集模塊2的采集信號(hào)輸出端連接ARM控制器3-1的采集信號(hào)輸入端，
[0049]ARM控制器3-1的控制信號(hào)輸出端連接DSP 3-2的控制信號(hào)輸入端，
[0050]DSP 3-2的控制信號(hào)輸出端連接通信接口3-3的控制信號(hào)輸入端，
[0051]DSP 3-2,用于接收ARM控制器3-1的控制信號(hào)并讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行小波分解、重構(gòu)和功率值計(jì)算的數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)畸變信號(hào)條件下的電能計(jì)量；
[0052]通信接口 3-3的通信信號(hào)輸出端通過(guò)輸出端子連接上位機(jī)，通信接口 3-3,用于將得到的電能傳給上位機(jī)。[〇〇53]本實(shí)施方式中，ROM存儲(chǔ)器采用兩個(gè)型號(hào)均為2764的芯片實(shí)現(xiàn)，如圖3所示;數(shù)據(jù)采集模塊采用型號(hào)為AD7656的芯片實(shí)現(xiàn);ARM控制器3-1采用型號(hào)為DM3730的芯片實(shí)現(xiàn)，如圖5 所示。觸摸屏控制器采用型號(hào)為TSC2046的芯片實(shí)現(xiàn)，如圖6所示。[〇〇54]本實(shí)施方式中，一路標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)ui(t)分別經(jīng)過(guò)整形電路1-1輸出與ui(t)分別同頻的方波信號(hào)U'i(t)，然后，將方波信號(hào)u'i(t)加至鎖相環(huán)電路1-2的輸入端，鎖相環(huán)電路1 -2的輸出端作為分頻器電路1 -3的時(shí)鐘控制信號(hào)，分頻器電路1 -3的輸出作為ROM的地址發(fā)生器加至ROM存儲(chǔ)器1-4的地址輸入端，實(shí)質(zhì)上這樣就實(shí)現(xiàn)了鎖相環(huán)電路1-2控制ROM存儲(chǔ)器1-4發(fā)出與ui(t)同頻同步數(shù)字cos cot信號(hào)。另一路標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)ui(t)輸入到乘法型D/A 轉(zhuǎn)換器1-5的參考電壓端，與數(shù)字量cos cot信號(hào)在乘法型D/A轉(zhuǎn)換器1-5中實(shí)現(xiàn)模擬數(shù)字混合乘法運(yùn)算，合成畸變信號(hào)，將得到的畸變信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后傳給ARM控制器，ARM控制器控制DSP對(duì)合成的畸變信號(hào)進(jìn)行小波分析和重構(gòu)獲得畸變電壓和電流，進(jìn)而獲得功率值，對(duì)功率值進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)畸變信號(hào)條件下的電能計(jì)量，就是根據(jù)具體情況把畸變電網(wǎng)信號(hào)分解為不同的頻帶，得到不同層的小波系數(shù)，利用不同層的小波系數(shù)進(jìn)行重構(gòu)，進(jìn)行電能的合理準(zhǔn)確計(jì)量。
[0055]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的一種電能計(jì)量系統(tǒng)作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，主控單元3還包括存儲(chǔ)模塊3-4，ARM控制器3-1的存儲(chǔ)信號(hào)輸出端連接存儲(chǔ)模塊3-4的存儲(chǔ)信號(hào)輸入端，DSP 3-2的存儲(chǔ)信號(hào)輸出端連接存儲(chǔ)模塊3-4的存儲(chǔ)信號(hào)輸入端。
[0056]【具體實(shí)施方式】三:參照?qǐng)D2具體說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的一種電能計(jì)量系統(tǒng)作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，鎖相環(huán)電路1-2包括型號(hào)為CD4046 的CMOS鎖相環(huán)集成芯片A1、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容C1和電容C2，[〇〇57]分頻器電路1-3包括一號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器A2、二號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器A3和三號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器A4，[〇〇58]型號(hào)為⑶4046的CMOS鎖相環(huán)集成芯片A1的14號(hào)引腳連接整形電路1-1的整形信號(hào)輸出端，[〇〇59]型號(hào)為⑶4046的CMOS鎖相環(huán)集成芯片A1的6號(hào)引腳連接電容C1的一端，電容C1的另一端連接型號(hào)為⑶4046的CMOS鎖相環(huán)集成芯片A1的7號(hào)引腳，
[0060]型號(hào)為⑶4046的CMOS鎖相環(huán)集成芯片A1的8號(hào)引腳連接電源地，[〇〇61 ]型號(hào)為⑶4046的CMOS鎖相環(huán)集成芯片A1的9號(hào)引腳同時(shí)連接電阻R2的一端和電阻R3的一端，電阻R2的另一端連接型號(hào)為⑶4046的CMOS鎖相環(huán)集成芯片A1的13號(hào)引腳，電阻 R3的另一端連接電容C2的一端，電容C2的另一端同時(shí)連接電阻R1的一端、型號(hào)為⑶4046的 CMOS鎖相環(huán)集成芯片A1的5號(hào)引腳、一號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器A2的9號(hào)引腳和 10號(hào)引腳、二號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器A3的9號(hào)引腳和10號(hào)引腳、三號(hào)型號(hào)為 74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器A4的9號(hào)引腳和10號(hào)引腳、二號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器A3的一號(hào)引腳和8號(hào)引腳、三號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器A4的1號(hào)引腳和8號(hào)引腳，[〇〇62]型號(hào)為CD4046的CMOS鎖相環(huán)集成芯片A1的4號(hào)引腳連接一號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器A2的5號(hào)引腳，[〇〇63]型號(hào)為CD4046的CMOS鎖相環(huán)集成芯片A1的3號(hào)引腳連接三號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器A4的7號(hào)引腳，[〇〇64]一號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器A2的12號(hào)引腳連接二號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器A3的5號(hào)引腳，二號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器A3的12號(hào)引腳連接三號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器A4的5號(hào)引腳，[〇〇65]一號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器A2的16號(hào)引腳、二號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器A3的16號(hào)引腳和三號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器A4的16號(hào)引腳均連接供電電源，
[0066]—號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器A2的2號(hào)引腳、3號(hào)引腳、6號(hào)引腳、7號(hào)引腳、 二號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器A3的2號(hào)引腳、3號(hào)引腳、6號(hào)引腳、7號(hào)引腳、三號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器A4的2號(hào)引腳、3號(hào)引腳、6號(hào)引腳和7號(hào)引腳均連接ROM存儲(chǔ)器 1-4的分頻信號(hào)輸入端。
[0067]【具體實(shí)施方式】四:參照?qǐng)D4具體說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的一種電能計(jì)量系統(tǒng)作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，乘法型D/A轉(zhuǎn)換器1-5包括型號(hào)為 AD7845的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、電阻R4、電阻R5和運(yùn)算放大器0P，[〇〇68]型號(hào)為AD7845的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的2號(hào)引腳至14號(hào)引腳均連接ROM存儲(chǔ)器1-4的緩存信號(hào)輸出端，
[0069]型號(hào)為AD7845的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的12號(hào)引腳和18號(hào)引腳均連接電源地，[〇〇7〇]型號(hào)為AD7845的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的1號(hào)引腳和23號(hào)引腳均連接數(shù)據(jù)采集模塊2 的轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端，[0〇71 ]型號(hào)為AD7845的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的22號(hào)引腳連接電阻R4的一端，電阻R4的另一端同時(shí)連接電阻R5的一端和運(yùn)算放大器的反向輸入端，[〇〇72]電阻R5的另一端同時(shí)連接運(yùn)算放大器的輸出端和型號(hào)為AD7845的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的17號(hào)引腳，
[0073]運(yùn)算放大器0P的同相輸入端連接供電電源，運(yùn)算放大器0P的電源正極供電端子連接+5V供電電源，運(yùn)算放大器0P的的電源負(fù)極供電端子連接-5V供電電源，[〇〇74]型號(hào)為AD7845的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的19號(hào)引腳連接-5V供電電源，[〇〇75]型號(hào)為AD7845的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的120號(hào)引腳連接+5V供電電源。
[0076]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的一種電能計(jì)量系統(tǒng)作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，供電電源為鋰電池。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電能計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于，它包括殼體、控制面板、觸摸屏控制器、輸入端子、 輸出端子、供電電源、模擬信號(hào)發(fā)生器(1)、數(shù)據(jù)采集模塊(2)和主控單元(3)，供電電源、觸摸屏控制器、模擬信號(hào)發(fā)生器(1)、數(shù)據(jù)采集模塊(2)和主控單元(3)均安 裝在殼體內(nèi)，控制面板、輸入端子和輸出端子均嵌在殼體的上表面，模擬信號(hào)發(fā)生器(1)包括整形電路(1-1)、鎖相環(huán)電路(1-2)、分頻器電路(1-3)、ROM存 儲(chǔ)器(1-4)和乘法型D/A轉(zhuǎn)換器(1-5)，主控單元(3)包括ARM控制器(3-1)、DSP(3-2)和通信接口( 3-3)，控制面板連接觸摸屏控制器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端，觸摸屏控制器的控制信號(hào)輸入端連接 ARM控制器(3-1)的控制信號(hào)輸出端，供電電源用于為整個(gè)系統(tǒng)供電，一路標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)通過(guò)輸入端子作為整形電路(1-1)的整形信號(hào)輸入端，另一路標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)通過(guò)輸入端子作為乘法型D/A轉(zhuǎn)換器(1-5)的轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端，整形電路(1-1)的整形信號(hào)輸出端連接鎖相環(huán)電路(1-2)的整形信號(hào)輸入端，鎖相環(huán)電路(1-2)的鎖存信號(hào)輸出端連接分頻器電路(1-3)的鎖存信號(hào)輸入端，分頻器電路(1-3)的分頻信號(hào)輸出端連接ROM存儲(chǔ)器(1-4)的分頻信號(hào)輸入端，ROM存儲(chǔ)器(1 -4)的緩存信號(hào)輸出端連接乘法型D/A轉(zhuǎn)換器(1 -5)的緩存信號(hào)輸入端， ROM存儲(chǔ)器(1-4)，用于輸出與一路標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)同頻同步的數(shù)字信號(hào)，乘法型D/A轉(zhuǎn)換器(1-5)，用于同時(shí)接收與一路標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)同頻同步的數(shù)字信號(hào)和另 一路標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)，對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行模擬數(shù)字混合乘法運(yùn)算，合成畸變信號(hào)，乘法型D/A轉(zhuǎn)換器(1-5)的轉(zhuǎn)換信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)采集模塊(2)的轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端， 數(shù)據(jù)采集模塊(2)的采集信號(hào)輸出端連接ARM控制器(3-1)的采集信號(hào)輸入端，ARM控制器(3-1)的控制信號(hào)輸出端連接DSP(3-2)的控制信號(hào)輸入端，DSP(3-2)的控制信號(hào)輸出端連接通信接口(3-3)的控制信號(hào)輸入端，DSP(3-2)，用于接收ARM控制器(3-1)的控制信號(hào)并讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行小波分解、重構(gòu)和功 率值計(jì)算的數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)畸變信號(hào)條件下的電能計(jì)量；通信接口(3-3)的通信信號(hào)輸出端通過(guò)輸出端子連接上位機(jī)，通信接口(3-3)，用于將 得到的電能傳給上位機(jī)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電能計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于，主控單元(3)還包括存儲(chǔ)模 塊(3-4)，ARM控制器(3-1)的存儲(chǔ)信號(hào)輸出端連接存儲(chǔ)模塊(3-4)的存儲(chǔ)信號(hào)輸入端，DSP (3-2)的存儲(chǔ)信號(hào)輸出端連接存儲(chǔ)模塊(3-4)的存儲(chǔ)信號(hào)輸入端。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電能計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于，鎖相環(huán)電路(1-2)包括型號(hào) 為⑶4046的CMOS鎖相環(huán)集成芯片(A1)、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容C1和電容C2，分頻器電路(1-3)包括一號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器(A2)、二號(hào)型號(hào)為 74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器(A3)和三號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器(A4)，型號(hào)為CD4046的CMOS鎖相環(huán)集成芯片(A1)的14號(hào)引腳連接整形電路(1-1)的整形信號(hào) 輸出端，型號(hào)為⑶4046的CMOS鎖相環(huán)集成芯片(A1)的6號(hào)引腳連接電容C1的一端，電容C1的另 一端連接型號(hào)為⑶4046的CMOS鎖相環(huán)集成芯片(A1)的7號(hào)引腳，型號(hào)為⑶4046的CMOS鎖相環(huán)集成芯片(A1)的8號(hào)引腳連接電源地，型號(hào)為⑶4046的CMOS鎖相環(huán)集成芯片(A1)的9號(hào)引腳同時(shí)連接電阻R2的一端和電阻R3 的一端，電阻R2的另一端連接型號(hào)為⑶4046的CMOS鎖相環(huán)集成芯片(A1)的13號(hào)引腳，電阻 R3的另一端連接電容C2的一端，電容C2的另一端同時(shí)連接電阻R1的一端、型號(hào)為⑶4046的 CMOS鎖相環(huán)集成芯片(A1)的5號(hào)引腳、一號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器(A2)的9號(hào)引 腳和10號(hào)引腳、二號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器(A3)的9號(hào)引腳和10號(hào)引腳、三號(hào)型 號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器(A4)的9號(hào)引腳和10號(hào)引腳、二號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可 逆計(jì)數(shù)器(A3)的一號(hào)引腳和8號(hào)引腳、三號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器(A4)的1號(hào)引 腳和8號(hào)引腳，型號(hào)為⑶4046的CMOS鎖相環(huán)集成芯片(A1)的4號(hào)引腳連接一號(hào)型號(hào)為74HC193的同步 可逆計(jì)數(shù)器(A2)的5號(hào)引腳，型號(hào)為⑶4046的CMOS鎖相環(huán)集成芯片(A1)的3號(hào)引腳連接三號(hào)型號(hào)為74HC193的同步 可逆計(jì)數(shù)器(A4)的7號(hào)引腳，一號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器(A2)的12號(hào)引腳連接二號(hào)型號(hào)為74HC193的同 步可逆計(jì)數(shù)器(A3)的5號(hào)引腳，二號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器(A3)的12號(hào)引腳連接 三號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器(A4)的5號(hào)引腳，一號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器(A2)的16號(hào)引腳、二號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可 逆計(jì)數(shù)器(A3)的16號(hào)引腳和三號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器(A4)的16號(hào)引腳均連接 供電電源，一號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器(A2)的2號(hào)引腳、3號(hào)引腳、6號(hào)引腳、7號(hào)引腳、 二號(hào)型號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器(A3)的2號(hào)引腳、3號(hào)引腳、6號(hào)引腳、7號(hào)引腳、三號(hào)型 號(hào)為74HC193的同步可逆計(jì)數(shù)器(A4)的2號(hào)引腳、3號(hào)引腳、6號(hào)引腳和7號(hào)引腳均連接ROM存 儲(chǔ)器(1-4)的分頻信號(hào)輸入端。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電能計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于，乘法型D/A轉(zhuǎn)換器(1-5)包括 型號(hào)為AD7845的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、電阻R4、電阻R5和運(yùn)算放大器(0P)，型號(hào)為AD7845的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的2號(hào)引腳至14號(hào)引腳均連接ROM存儲(chǔ)器(1-4)的緩 存信號(hào)輸出端，型號(hào)為AD7845的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的12號(hào)引腳和18號(hào)引腳均連接電源地，型號(hào)為AD7845的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的1號(hào)引腳和23號(hào)引腳均連接數(shù)據(jù)采集模塊(2)的 轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端，型號(hào)為AD7845的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的22號(hào)引腳連接電阻R4的一端，電阻R4的另一端同 時(shí)連接電阻R5的一端和運(yùn)算放大器的反向輸入端，電阻R5的另一端同時(shí)連接運(yùn)算放大器(0P)的輸出端和型號(hào)為AD7845的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換 芯片的17號(hào)引腳，運(yùn)算放大器(0P)的同相輸入端連接供電電源，運(yùn)算放大器(0P)的電源正極供電端子連 接+5V供電電源，運(yùn)算放大器(0P)的的電源負(fù)極供電端子連接-5V供電電源，型號(hào)為AD7845的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的19號(hào)引腳連接-5V供電電源，型號(hào)為AD7845的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的120號(hào)引腳連接+5V供電電源。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電能計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于，供電電源為鋰電池。
【文檔編號(hào)】G01R22/10GK205581206SQ201620360313
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年4月26日
【發(fā)明人】張曉冰, 姜世超, 王保軍, 姜軍, 李軍
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司佳木斯供電公司, 哈爾濱理工大學(xué), 國(guó)家電網(wǎng)公司