基于数据采集可自动识别交直流信号的电功率测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及基于数据采集可自动识别交直流信号的电功率测量装置。包括单片机、交直流信号辨别采集模块、交直流信号功率测量控制模块、交流信号下功率测量模块、直流信号下功率测量模块和显示模块。本实用新型专利技术采用MSP430为控制电路的核心，巧妙地利用交直流信号的特点，通过交直流信号辨别采集模块和交直流信号功率测量控制模块使用单片机控制继电器选择不同的测量电路，从而达到测量交直流信号的功能，能自动识别交流、直流供电，并自动选择量程，分别采用交流检测模块HLW8032芯片和直流检测模块INA210芯片实现交直流功率的测量，精度较高，误差小于5％，较好地提高了装置测量的准确性，提升了产品的性能。

Electric power measuring device based on data acquisition and automatic identification of AC and DC signals

The utility model relates to an electric power measuring device which can automatically identify AC and DC signals based on data acquisition. Including single chip microcomputer, AC and DC signal discrimination acquisition module, AC and DC signal power measurement control module, AC signal power measurement module, DC signal power measurement module and display module. The utility model adopts MSP430 as the core of the control circuit, ingeniously uses the characteristics of AC and DC signals, selects different measuring circuits through the AC and DC signal discrimination acquisition module and the AC and DC signal power measurement control module by using the single chip microcomputer control relay, so as to achieve the function of measuring AC and DC signals, automatically identifies AC and DC power supply, and automatically selects the range Do not use the AC detection module hlw8032 chip and the DC detection module ina210 chip to realize the AC and DC power measurement. The accuracy is higher, the error is less than 5%, which improves the accuracy of the device measurement and improves the performance of the product.

【技术实现步骤摘要】
基于数据采集可自动识别交直流信号的电功率测量装置
本技术涉及一种基于数据采集可自动识别交直流信号的电功率测量装置。
技术介绍
交流电功率定义为一个周期内的瞬时功率的平均值交流电功率的单位为瓦特，为导出单位。目前测量交流电功率的测量方法很多，大部分是利用各种乘法电路实现电压与电流的乘积或者电压与分流器电压的乘积，主要包括以下几种：(1)电动系指针功率表是利用两个线圈的磁场作用力矩与线圈中的电流乘积成正比的关系实现功率测量的；(2)时分割法功率测量是利用幅值调制与脉宽调制方法，在微分时段上，幅值与时间相乘再积分的方法测量平均功率的；(3)数值采样法是利用A/D转换器采集电压和电流瞬时数值，经过离散的数学公式计算电功率的；(4)热电比较法是在电阻器上分别通过交流电流和直流电流，发热引起温升由热电偶的热电势相比较，实现交流电功率与直流电功率比较的方法，交直流功率比较法有多种电路形式，但是都利用公式(a+b)2-(a-b)2＝4ab来计算电压与电流的乘积；(5)利用交流电压有效值测量的溯源性还可以采用公式测量三个有效值，再计算电功率；(6)另外对于正弦交流电也可以分别测量电压有效值、电流有效值和相位差采用公式P＝UIcosφ计算电功率；(7)功率电流比较仪法是利用电阻器和电容器将被测电压转换成同相和正交的电流，调节同相和正交的电流线圈匝数，使其分流电流安匝数之和与被测电流安匝数在磁环中获得磁势平衡，于是利用公式中的电阻值R、电容值C和电压有效值U来计算电功率地方法；(8)电流节点法与上述功率电流比较仪方法类似，也是利用电阻器和电容器将被测电压转换成同相和正交的电流，使这两路电流与被测电流汇聚到一个节点，调节电阻和电容，当节点对地电位为零时，三条支路电流之和为零，不用直接测量电流获得公式利用公式中的电阻值R、电容值C和电压有效值U来计算电功率的方法。目前，上述各种方法广泛使用在工程测量和计量标准上，设计出了各种各样的测量仪器，但是大多只能用于单一的测量交流电或者直流电，且结构较为复杂，使用不便。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供基于数据采集可自动识别交直流信号的电功率测量装置，利用TI公司的MSP430F5529设计制作一个简易功率测量装置，利用交直流信号的特点设计交直流信号辨别电路，从而选择不同的测量电路，用INA210采集电流，再通过电阻分压采集电压，HLW8032等测量芯片用以测量交流或直流信号负载上的功率，并实时数字显示该功率值。本技术解决上述技术问题的技术方案如下：基于数据采集可自动识别交直流信号的电功率测量装置，包括单片机、交直流信号辨别采集模块、交直流信号功率测量控制模块、交流信号下功率测量模块、直流信号下功率测量模块和显示模块，单片机分别连接交直流信号辨别采集模块、交直流信号功率测量控制模块和显示模块，单片机的输出端分别连接交流信号下功率测量模块和直流信号下功率测量模块。进一步地，所述交直流信号功率测量控制模块包括继电器K1和K2，继电器K2串联电阻R1的线路与继电器K1串联电阻R2的线路并联，K2并联二极管D1后一侧连接电源，另一侧连接三极管Q1的集电极，Q1的基极连接电阻R6，发射极接地；K1并联二极管D2后一侧连接电源，另一侧连接三极管Q2的集电极，Q2的基极连接电阻R7，发射极接地。进一步地，所述交流信号下功率测量模块包括交流检测模块U1，U1的引脚1连接电源，引脚2分别连接电阻R3和电容C1的一端，引脚3分别连接电阻R4和电容C2的一端，C1的另一端和C2的另一端均接地，引脚5接地，引脚6串联电阻R27后分别连接电阻R25的一端以及发送端口TX，电阻R25的另一端接地，引脚8连接输入端口RX。进一步地，所述直流信号下功率测量模块包括包括直流检测模块U2和运算放大器U4，INA210芯片U2的引脚1、2均接地，引脚3连接电源，引脚6连接电阻R18的一端，R18的另一端连接运算放大器U4的引脚3，U4的引脚4和2连接后串联电阻R19后接地，U4的引脚1串联电阻R20后连接在电阻R19与U4的引脚4和2连接点之间，U4的引脚8连接电源，引脚6和7连接后串联电阻R29，然后连接电容C6后接地。进一步地，所述单片机为MSP430型单片机，所述显示模块为OLED显示屏。本技术的有益效果是：本技术采用MSP430为控制电路的核心，巧妙地利用交直流信号的特点，通过交直流信号辨别采集模块和交直流信号功率测量控制模块使用单片机控制继电器选择不同的测量电路，从而达到测量交直流信号的功能，能自动识别交流、直流供电，并自动选择量程，分别采用交流检测模块HLW8032芯片和直流检测模块INA210芯片实现交直流功率的测量，精度较高，误差小于5％，较好地提高了装置测量的准确性，提升了产品的性能。附图说明为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术具体实施例所述的基于数据采集可自动识别交直流信号的电功率测量装置的结构框图；图2为图1中交直流信号功率测量控制模块的电路连接示意图；图3为图1中交流信号下功率测量模块的电路连接示意图；图4为图1中直流信号下功率测量模块的电路连接示意图；图5为本技术具体实施例所述的一种电功率测量方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域技术人员所理解的通常意义。在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。实施例1.设计方案工作原理1.1预期实现目标定位利用TI公司的MSP430F5529作为主控芯片，测量直流负载功率时用INA210芯片采集电流，测交流负载功率时用HLM8032芯片采样，再用OLED显示屏将功率显示出来。并且该装置能自动识别交流、直流供电，并自动选择量程，测量不同的负载时，可以满足所要求的误差范围。(1)直流信号负载为纯电阻，采用直流供电，电源电压在200mV～5V时，调整负载电阻，能测量40mW～1W负载功率，误差小于1％；负载为纯电阻，采用直流供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数据采集可自动识别交直流信号的电功率测量装置，其特征在于：包括单片机、交直流信号辨别采集模块、交直流信号功率测量控制模块、交流信号下功率测量模块、直流信号下功率测量模块和显示模块，单片机分别连接交直流信号辨别采集模块、交直流信号功率测量控制模块和显示模块，单片机的输出端分别连接交流信号下功率测量模块和直流信号下功率测量模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于数据采集可自动识别交直流信号的电功率测量装置，其特征在于：包括单片机、交直流信号辨别采集模块、交直流信号功率测量控制模块、交流信号下功率测量模块、直流信号下功率测量模块和显示模块，单片机分别连接交直流信号辨别采集模块、交直流信号功率测量控制模块和显示模块，单片机的输出端分别连接交流信号下功率测量模块和直流信号下功率测量模块。


2.根据权利要求1所述的基于数据采集可自动识别交直流信号的电功率测量装置，其特征在于：所述交直流信号功率测量控制模块包括继电器K1和K2，继电器K2串联电阻R1的线路与继电器K1串联电阻R2的线路并联，K2并联二极管D1后一侧连接电源，另一侧连接三极管Q1的集电极，Q1的基极连接电阻R6，发射极接地；K1并联二极管D2后一侧连接电源，另一侧连接三极管Q2的集电极，Q2的基极连接电阻R7，发射极接地。


3.根据权利要求1所述的基于数据采集可自动识别交直流信号的电功率测量装置，其特征在于：所述交流信号下功率测量模块包括交流检测模块U1，所述交流检测模块U1为HLW8032芯片，U1的引...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙滔滔，张美芹，申惠芳，乔有田，
申请(专利权)人：扬州市职业大学扬州市广播电视大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32