一种数字交流功率表模块制造技术

本实用新型专利技术涉及一种数字交流功率表模块，适用于对精度要求不高且对成本比较敏感的场合，如教学设备、便携式设备、手持设备和民用产品的数字面板等。其公开了一种数字交流功率表模块，解决传统数字功率表成本高、结构复杂和体积大的问题。该模块包括：整流电路、分压电路、放大电路、单片机、锁存电路、电源电路和显示电路；整流电路包括第一整流单元和第二整流单元；第一整流单元的输出信号通过分压电路连接单片机的输入信号；第二整流单元的输出信号通过放大电路连接单片机的输入信号；单片机通过采样和计算获得瞬间电压和瞬间电流，以此计算瞬间功率，通过求取多个瞬间功率的平均值作为待测电路的有效功率，并控制锁存电路驱动显示电路显示有效功率。

A digital AC power meter module

The utility model relates to a digital AC power meter module, which is suitable for occasions with low accuracy requirements and relatively sensitive to cost, such as teaching equipment, portable equipment, hand-held equipment, digital panel of civil products, etc. The utility model discloses a digital AC power meter module, which solves the problems of high cost, complex structure and large volume of the traditional digital power meter. The module includes: rectifying circuit, voltage dividing circuit, amplifying circuit, single chip microcomputer, latch circuit, power supply circuit and display circuit; rectifying circuit includes the first rectifying unit and the second rectifying unit; the output signal of the first rectifying unit connects the input signal of the single chip microcomputer through the voltage dividing circuit; the output signal of the second rectifying unit connects the input signal of the single chip microcomputer through the amplifying circuit; The single-chip microcomputer obtains the instantaneous voltage and current through sampling and calculation, so as to calculate the instantaneous power. The average value of several instantaneous power is taken as the effective power of the circuit to be tested, and the effective power of the display circuit driven by the latch circuit is controlled to display.

【技术实现步骤摘要】
一种数字交流功率表模块
本技术涉及一种数字交流功率表模块，适用于对精度要求不高且对成本比较敏感的场合，如教学设备、便携式设备、手持设备和民用产品的数字面板等。
技术介绍
目前，随着电子技术的发展，对测量功率值的精度要求越来越高。传统的指针式功率表功能单一，精度低，读数不方便，不能满足数字化时代的需求。数字功率表在这种环境下应运而生，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。相比指针式功率表，具有精度高、数据读取方便等优势。然而，目前的数字功率表大多采用单片机驱动专用的模数转换芯片来采样电压和电流数据，这样大大增加了设备的物料成本，并且设备的结构比较复杂，体积大。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：提出一种数字交流功率表模块，解决传统数字功率表成本高、结构复杂和体积大的问题。本技术解决上述技术问题采用的技术方案是：一种数字交流功率表模块，包括：整流电路、分压电路、放大电路、单片机、锁存电路、电源电路和显示电路；所述整流电路包括第一整流单元和第二整流单元；所述第一整流单元的输出信号连接分压电路，所述分压电路连接单片机的输入信号；所述第二整流单元的输出信号连接放大电路，所述放大电路连接单片机的输入信号；所述单片机通过采样和计算获得瞬间电压和瞬间电流，以此计算瞬间功率，通过求取多个瞬间功率的平均值作为待测电路的有效功率，并控制锁存电路驱动显示电路显示所述有效功率；所述单片机为自带模数转换功能的单片机，所述电源电路的输入信号连接外接电源电源，电源电路的输出电压为数字交流功率表模块内部供电，同时作为单片机模数转换的参考电压。作为进一步优化，所述电源电路采用输出电压为5V的三端稳压芯片，所述三端稳压芯片的输出电压与地之间连接有第一电容，所述三端稳压芯片的输出电压连接单片机的VCC端口，所述单片机的VCC端口与地之间还连接有并联的第二电容和第三电容。作为进一步优化，所述第一整流单元和第二整流单元均为整流桥芯片。作为进一步优化，所述分压电路包括第一电阻、第二电阻和第三电阻；所述第二电阻和第三电阻串联在第一整流单元的输出信号与地之间；且第二电阻与第三电阻的串联节点通过第一电阻连接单片机的AD0端口；所述单片机的AD0端口与地之间还连接有第四电容。作为进一步优化，所述放大电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和运算放大器；所述第四电阻接在第二整流单元的输出信号与地之间；所述运算放大器的同相输入端连接第二整流单元的输出信号，反相输入端通过第五电阻接地，输出端通过第七电阻连接至单片机的AD1端口；所述第六电阻连接在运算放大器的反相输入端和输出端之间；所述单片机的AD1端口与地之间还连接有第五电容。作为进一步优化，所述锁存电路包括第一位移缓存器芯片和第二位移缓存器芯片；所述第一位移缓存器芯片的串行数据输入引脚连接第二位移缓存器芯片的串行数据输出引脚；所述第一位移缓存器芯片和第二位移缓存器芯片的锁存时钟线引脚均连接至单片机的P1.2端口，数据输入时钟线引脚均连接至单片机的P1.1端口；所述第二位移缓存器芯片的串行数据输入引脚连接至单片机的P1.0端口；所述第一位移缓存器芯片和第二位移缓存器芯片的电源引脚和复位引脚均连接电源电路的输出电压。作为进一步优化，所述第一位移缓存器芯片和第二位移缓存器芯片均采用74HC595。作为进一步优化，所述显示电路为四位八段数码管；所述四位八段数码管的4个位引脚分别与第一位移缓存器芯片中的4个输出引脚一一对应相连，所述四位八段数码管的8个段码引脚分别与第二位移缓存器芯片中的8个输出引脚一一对应相连。本技术的有益效果是：本技术采用自带模数转换功能的单片机代替了单片机加专用模数转换芯片的方式，这样大大简化了电路结构，降低了设备整体的制造成本，提高了产品的竞争力。该数字交流功率表模块具有体积小，结构简单，使用灵活等优点，可以广泛使用在对精度要求不高且对成本比较敏感场合。附图说明图1为实施例中的数字交流功率表模块电路结构图；图中，U1为三端稳压芯片，U2为第一位移缓存器芯片，U3为第二位移缓存器芯片，U4为单片机，U5为运算放大器，D1、D2为分别第一整流桥芯片和第二整流桥芯片，C1、C2、C3、C4、C5分别为第一电容、第二电容、第三电容、第四电容和第五电容，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7分别为第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻。具体实施方式本技术旨在提出一种数字交流功率表模块，解决传统数字功率表成本高、结构复杂和体积大的问题。该功率表模块由采样电路单元和显示电路单元组成。其中，采样电路使用整流桥将交流信号整流为直流信号，然后由自带模数转换功能的单片机采集电压数据和电流数据，并根据电流和电压算出瞬间功率，多次采样后算出功率的有效值，最后由显示电路显示有效功率；显示电路采用74HC595串行输入并行输出位移缓存器芯片按位扫描驱动数码管模块显示有效功率值。实施例：本实施例中的数字交流功率表模块包括整流电路、分压电路、放大电路、单片机、锁存电路、电源电路和显示电路；所述整流电路包括第一整流单元和第二整流单元；所述第一整流单元的输出信号连接分压电路，所述分压电路连接单片机的输入信号；所述第二整流单元的输出信号连接放大电路，所述放大电路连接单片机的输入信号；所述单片机通过采样和计算获得瞬间电压和瞬间电流，以此计算瞬间功率，通过求取多个瞬间功率的平均值作为待测电路的有效功率，并控制锁存电路驱动显示电路显示所述有效功率；所述单片机为自带模数转换功能的单片机，所述电源电路的输入信号连接外接电源电源，电源电路的输出电压为数字交流功率表模块内部供电，同时作为单片机模数转换的参考电压。在具体实现上，参见图1，电源电路可以采用输出电压为5V的三端稳压芯片U1，通常采用ASM1117-5.0或7805，其它任何输出为5V的三端稳压芯片亦可，U1的输出电压为模块内部的电源电压，同时作为单片机模数转换的参考电压。VCC是外接电源电压，根据实际情况取值，建议取值范围为9～25VDC,通常取值为12VDC。另外，在所述三端稳压芯片U1的输出电压与地之间连接有第一电容C1，C1是滤波电容，可使用带极性的电容，可根据实际情况选定电容值的大小，建议不要小于10Uf。整流电路由第一整流桥芯片D1和第二整流桥芯片D2构成,用以实现对待测交流电信号进行整流，输出直流电信号。分压电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；所述第二电阻R2和第三电阻R3串联在第一整流桥芯片D1的输出信号与地之间；且第二电阻R2与第三电阻R3的串联节点通过第一电阻R1连接单片机U4的AD0端口；所述单片机U4的AD0端口与地之间还连接有第四电容C4。C4作为电压采样单元的滤波电容，可以减小干扰，建议不要小于47Pf。R1建议取1KΩ，R2、R3是分压电阻，输入单片机U4的AD0端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字交流功率表模块，其特征在于，/n包括：整流电路、分压电路、放大电路、单片机、锁存电路、电源电路和显示电路；所述整流电路包括第一整流单元和第二整流单元；所述第一整流单元的输出信号连接分压电路，所述分压电路连接单片机的输入信号；所述第二整流单元的输出信号连接放大电路，所述放大电路连接单片机的输入信号；所述单片机通过采样和计算获得瞬间电压和瞬间电流，以此计算瞬间功率，通过求取多个瞬间功率的平均值作为待测电路的有效功率，并控制锁存电路驱动显示电路显示所述有效功率；所述单片机为自带模数转换功能的单片机，所述电源电路的输入信号连接外接电源电源，电源电路的输出电压为数字交流功率表模块内部供电，同时作为单片机模数转换的参考电压。/n

【技术特征摘要】
1.一种数字交流功率表模块，其特征在于，
包括：整流电路、分压电路、放大电路、单片机、锁存电路、电源电路和显示电路；所述整流电路包括第一整流单元和第二整流单元；所述第一整流单元的输出信号连接分压电路，所述分压电路连接单片机的输入信号；所述第二整流单元的输出信号连接放大电路，所述放大电路连接单片机的输入信号；所述单片机通过采样和计算获得瞬间电压和瞬间电流，以此计算瞬间功率，通过求取多个瞬间功率的平均值作为待测电路的有效功率，并控制锁存电路驱动显示电路显示所述有效功率；所述单片机为自带模数转换功能的单片机，所述电源电路的输入信号连接外接电源电源，电源电路的输出电压为数字交流功率表模块内部供电，同时作为单片机模数转换的参考电压。


2.如权利要求1所述的一种数字交流功率表模块，其特征在于，
所述电源电路采用输出电压为5V的三端稳压芯片，所述三端稳压芯片的输出电压与地之间连接有第一电容，所述三端稳压芯片的输出电压连接单片机的VCC端口，所述单片机的VCC端口与地之间还连接有并联的第二电容和第三电容。


3.如权利要求1所述的一种数字交流功率表模块，其特征在于，
所述第一整流单元和第二整流单元均为整流桥芯片。


4.如权利要求3所述的一种数字交流功率表模块，其特征在于，
所述分压电路包括第一电阻、第二电阻和第三电阻；所述第二电阻和第三电阻串联在第一整流单元的输出信号与地之间；且第二电阻与第三电阻的串联节点通过第一电阻连接单片机的AD0端口；所述单片机的AD0端口与地之间还连接有第四电容。
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘晨，于娟，周登荣，
申请(专利权)人：攀枝花学院，
类型：新型
国别省市：四川;51