一种高频间歇式方波交流电有效值实时测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种高频间歇式方波交流电有效值实时测量装置；包括光电耦合模块、数据采集单元、MCU微控制器单元、液晶显示单元以及电源模块；光电耦合模块负责将高压高频间歇式方波交流电转换为低压高频间歇式方波交流电，MCU微控制器单元通过定时器捕获计算所述高频交流电的周期，并控制数据采集单元通过霍尔电压、电流传感器在一个周期内检测具有相同时间间隔80个点的电压、电流值，实现一次对高压高频间歇式方波交流电有效值的实时检测。本实用新型专利技术可以实时检测高频间歇式方波交流电的有效值，并直观显示于LCD液晶屏上，具有精度高、稳定性好以及操作简便等优点，可满足通电加热中对高频间歇式方波交流电有效值实时检测的要求。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种高频间歇式方波交流电有效值实时测量装置，属于高频交流电有效值测量领域。
技术介绍
由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在工业、交通及电力系统中的应用日益广泛，电力电子变流技术朝着高频化方向发展，电压、电流波形中高次谐波分量增大，波形畸变也日趋严重。如果使用普通的万用表或者钳形表测量这种畸变高频信号的有效值，由于高频谐波分量很大，因此会产生很大的误差，市售的真有效值测量仪表，不仅价格很高，而且通常测量正弦波的真有效值，满足精度的测量范围一般不超过400Hz。然而，有效值测量是交流信号(交流电压、交流电流等)测量的重要内容，如何准确、实时地测量各种信号波形的有效值，而不必考虑波形参数以及失真度的大小，成为了电力电子测量
中的焦点。目前使用的食品通电加热电源多直接使用工频正弦交流电(50—60Hz)，很难避免长时间加热的过程中出现极板结垢污染等情况，这就势必影响食品加工的质量与效率，因此需要一种高频间歇式方波交流电进行通电加热，但是高频间歇式方波交流电的电流波形的基波频率最大时达到30kHz，其谐波分量更大，利用现有仪表进行测量该交流电有效值，势必会出现不可估算的极大误差。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供了一种高频间歇式方波交流电有效值实时测量装置；目的在于提供一种高频交流电有效值实时测量装置，该装置可以实时检测高频间歇式方波交流电的有效值，并直观显示于LCD液晶屏上，具有精度高、稳定性好以及操作简便等优点，可满足通电加热中对高频间歇式方波交流电有效值实时检测的要求。为实现上述目的，本技术采用的技术方案如下:光电耦合模块负责将高压高频间歇式方波交流电转换为低压高频间歇式方波交流电，MCU微控制器单元通过定时器捕获计算所述高频交流电的周期，并控制数据采集单元通过霍尔电压、电流传感器在一个周期内检测具有相同时间间隔80个点的电压、电流值，将每个点上的电压、电流值平方，并求出全部平方项的平均值，然后取该值的平方根就是均方根值，即为交流电有效值。然后将电压、电流的有效值在LCD液晶屏上实时显示，从而实现一次对高压高频间歇式方波交流电有效值的实时检测。一种高频间歇式方波交流电有效值实时测量装置，包括光电耦合模块、数据采集单元、MCU微控制器单元、液晶显示单元以及电源模块；所述光电耦合模块由耐高压高速光耦以及其外围电路组成，用于将高频通电加热电源输出的高压高频间歇式方波交流电转换为低压高频间歇式方波交流电。所述光电耦合模块与MCU微控制器单元定时器的频率捕获通道连接。所述数据采集单元集成在一块PCB板上，由霍尔电压传感器、霍尔电流传感器以及采样保持电路组成;霍尔电压传感器、霍尔电流传感器分别与采样保持电路连接;所述霍尔电压传感器和霍尔电流传感器分别检测交流电压、交流电流并实时输出电压模拟信号;所述电压模拟信号与采样保持电路连接，是采样保持电路的输入信号;所述采样保持电路能够跟踪或者保持模拟信号的电平值，其输出信号跟随输入信号变化而变化。所述数据采集单元采样保持电路的输出信号与MCU微控制器单元A/D采集通道连接。所述液晶显示单元是由控制器、行驱动器、列驱动器、显示存储器和一块192X64的图形液晶屏等器件通过PCB组装成一体的输出设备。所述液晶显示单元与MCU微控制器单元通过数据线和控制线连接，所述数据线是I/O信号，所述控制线是输入信号，用于液晶显示单元与主控MCU之间传输数据、命令和状态。所述Μ⑶微控制器单元，其选择STM32芯片作为主控MCU。所述STM32芯片通过其定时器的频率捕获通道采集计算高频间歇式方波交流电的周期，控制A/D采集通道在一个周期内采集具有相同时间间隔的80个点的交流电压、电流值并计算其均方根，然后通过液晶显示单元实时显示高频交流电压、电流的有效值。所述电源模块，包括开关电源和低压差电压调节器;开关电源将家用220V交流电压转换成直流5V为霍尔电压传感器供电；低压差电压调节器将5V电压通过转化成3.3V的直流电压，为MCU微控制器单元和霍尔电流传感器供电。本技术的优点:1、本技术的检测电路切实可行，能较好地实现对任意高频信号真有效值的测量；2、本技术能够保证在高频间歇式方波交流电的一个周期内采集具有相同时间间隔的80个点的电压、电流值，从而能够保证检测到的高频交流电有效值的准确性和可靠性；3、本技术结构简单，制作成本低廉，具有体积小，可靠性高等特点，采用液晶显示单元实时直观显示采集到的高频交流电的有效值，使用方便，操作简单。【附图说明】图1是一种高频间歇式方波交流电有效值实时测量装置的系统结构框图；图2是一种高频间歇式方波交流电有效值实时测量装置的数据采集单元电路图；图中，1、高频间歇式方波交流电，2、霍尔电流传感器，3、霍尔电压传感器。【具体实施方式】实施例1:参照图1。一种高频间歇式方波交流电有效值实时测量装置，包括光电耦合模块、数据采集单元、MCU微控制器单元、液晶显示单元以及电源模块；所述光电耦合模块由耐高压高速光耦TLP127以及其外围电路组成，用于将高频通电加热电源输出的高压高频间歇式方波交流电转换为低压高频间歇式方波交流电。所述耐高压高速光耦TLP127与MCU微控制器单元定时器的频率捕获通道连接。所述数据采集单元由霍尔电压传感器HBV10Α5、霍尔电流传感器HBC15当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高频间歇式方波交流电有效值实时测量装置，其特征在于包括光电耦合模块、数据采集单元、MCU微控制器单元、液晶显示单元和电源模块；所述光电耦合模块包括耐高压高速光耦以及其外围电路，用于将高频通电加热电源输出的高压高频间歇式方波交流电转换为低压高频间歇式方波交流电；所述光电耦合模块与MCU微控制器单元定时器的频率捕获通道连接；所述数据采集单元包括霍尔电压传感器、霍尔电流传感器和采样保持电路组成；霍尔电压传感器、霍尔电流传感器分别与采样保持电路连接；所述霍尔电压传感器和霍尔电流传感器分别检测交流电压、交流电流并实时输出电压模拟信号；所述电压模拟信号与采样保持电路连接，是采样保持电路的输入信号；所述采样保持电路能够跟踪或者保持模拟信号的电平值，其输出信号跟随输入信号变化而变化；所述数据采集单元采样保持电路的输出信号与MCU微控制器单元A/D采集通道连接；所述液晶显示单元由控制器、行驱动器、列驱动器、显示存储器和图形液晶屏通过PCB组装成一体；所述液晶显示单元与MCU微控制器单元通过数据线和控制线连接，所述数据线是I/O信号,所述控制线是输入信号，用于液晶显示单元与主控MCU之间传输数据、命令和状态；所述MCU微控制器单元采用STM32芯片为主控MCU；所述STM32芯片通过其定时器的频率捕获通道采集计算高频间歇式方波交流电的周期，控制A/D采集通道在一个周期内采集具有相同时间间隔的80个点的交流电压、电流值并计算其均方根，然后通过液晶显示单元实时显示高频交流电压、电流的有效值；所述电源模块，包括开关电源和低压差电压调节器；开关电源将家用220V交流电压转换成直流5V为霍尔电压传感器供电；低压差电压调节器将5V电压转化成3.3V的直流电压，为MCU微控制器单元和霍尔电流传感器供电。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李法德，王少刚，闫银发，宋占华，宋华鲁，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：新型
国别省市：山东;37