一种单相电能质量分析仪输入前端制造技术

本发明专利技术涉及一种单相电能质量分析仪输入前端，包括万用表集成芯片、霍尔传感器、差分运放模块、用于外接测量配件的电压测量端子和电流测量端子，所述电压测量端子连接所述万用表集成芯片的分压网络，所述分压网络的输出分两路，一路连接万用表集成芯片内的A/D转换模块，然后将测量结果发送至分析仪后端的CPU，另一路连接分析仪后端的A/D转换器，所述A/D转换器连接所述CPU；所述电流测量端子上串联一电流走线，所述电流走线穿过所述霍尔传感器，所述霍尔传感器连接所述差分运放模块，所述差分运放模块的输出分两路，一路连接所述A/D转换器，另一路连接所述万用表集成芯片。本发明专利技术集成度高、体积小、精度高、宽测量量程。

Input front end of single-phase power quality analyzer

【技术实现步骤摘要】
一种单相电能质量分析仪输入前端
本专利技术涉及一种单相电能质量分析仪输入前端，属于测量仪表领域。
技术介绍
单相电能质量分析仪可以对单相交流电源进行电能质量分析，包括电压、电流、功率、电能（功率*时间）进行测量，对电压、电流波形的失真度以及谐波进行分析，对浪涌、骤升骤降、瞬变进行记录，对现场的电能表进行校对，是一种集多种功能于一体的集成式便携仪表。单相电能质量分析仪的输入前端用于采集测量信号，然后将采集信号的信号传给后端，后端一般包括CPU、A/D转换器、显示屏、用于人机交互的输入模块等，操作员通过输入模块对分析仪进行设置，CPU根据操作员的设置发出控制指令，例如，设置输入前端的测量的参数（参数包括电阻、电压、电流、电容、二极管压降等），A/D转换器将输入前端采集的模拟信号转换成数字信号，再发送至CPU进行信号处理，完成电能质量分析并通过显示屏显示结果。但是，现有的单相电能质量分析仪的输入前端一般都采用分立设计，存在器件多、集成度小以及器件体积大等不足，例如，通过互感器电路采集电流信号，这就导致仪表输入前端存在体积大、稳定性低、精度难提升等问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种单相电能质量分析仪输入前端，其不仅体积小、易携带、集成度高、功能强大，还具备更高的稳定性和精度以及更宽的电压、电流测量量程。本专利技术技术方案如下：一种单相电能质量分析仪输入前端，包括万用表集成芯片、霍尔传感器、差分运放模块、用于外接测量配件的电压测量端子和电流测量端子，所述电压测量端子连接所述万用表集成芯片的分压网络，所述分压网络的输出分两路，一路连接万用表集成芯片内的A/D转换模块进行模数转换，然后将测量结果发送至分析仪后端的CPU，另一路连接分析仪后端的A/D转换器，所述A/D转换器连接所述CPU；所述电流测量端子上串联一电流走线，所述电流走线穿过所述霍尔传感器，所述霍尔传感器连接所述差分运放模块，所述差分运放模块的输出分两路，一路连接所述A/D转换器，通过所述A/D转换器模数转换后输入所述CPU，另一路连接所述万用表集成芯片，通过所述万用表集成芯片模数转换后输入所述CPU。更优地，所述分析仪输入前端还包括用于外接钳表的钳表连接端子，所述钳表连接端子连接所述A/D转换器，所述A/D转换器将来自钳表采集的信号进行模数转换后输入所述CPU。更优地，所述万用表集成芯片通过一放大电路连接所述A/D转换器，所述万用表集成芯片输出的信号通过所述放大电路调整幅值后，使该信号的电压值在所述A/D转换器的识别电压范围内。更优地，所述差分运放模块为差分仪表运放模块。更优地，所述霍尔传感器为闭环霍尔传感器，所述电流走线从霍尔传感器的孔中穿过。更优地，所述钳表连接端子通过一钳表电压跟随电路连接所述A/D转换器，所述钳表采集的信号通过钳表连接端子输入所述钳表电压跟随电路，通过所述钳表电压跟随电路隔离输入输出、调整信号幅值后输入所述A/D转换器，由A/D转换器进行模数转换后输入所述CPU。本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术一种单相电能质量分析仪输入前端采用万用表集成芯片，具备了自动量程转换、自保护功能，满足了分析仪快速测量、高精度测量、宽量程测量的需求，提高分析仪表的稳定性和可靠性。2、本专利技术一种单相电能质量分析仪输入前端采用闭环霍尔传感器，减小体积的同时保证测量精度，同时结合万用表集成芯片，实现了分析仪电流信号的快速测量和高精度测量。3、本专利技术一种单相电能质量分析仪输入前端采用两种电流输入方式——闭环霍尔传感器和钳表，满足电流的高精度测量和宽量程测量要求。附图说明图1为本专利技术的连接框图；图2为本专利技术的实施例一的较优实施方式的连接框图；图3为本专利技术的实施例一的较优实施方式的原理框图；图4为本专利技术的万用表集成芯片原理图；图5为本专利技术的电压放大电路示意图；图6为本专利技术的闭环霍尔传感器示意图；图7为本专利技术的差分运放模块示意图；图8为本专利技术的钳表电压跟随电路示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例来对本专利技术进行详细的说明。实施例一请参阅图1，一种单相电能质量分析仪输入前端，包括万用表集成芯片1、霍尔传感器2、差分运放模块3、用于外接测量配件的电压测量端子4和电流测量端子5。一般的，所述测量配件选用表笔，所述电压测量端子4由一组正端子和负端子组成，所述电流测量端子5由另一组正端子和负端子组成。所述电压测量端子4连接所述万用表集成芯片1的分压网络，所述分压网络是万用表集成芯片1的外围电路，用以实现电压的分档测量。所述分压网络的输出分两路，一路连接万用表集成芯片1内的A/D转换模块（未图示）进行模数转换，然后将测量结果发送至分析仪后端的CPU，另一路连接分析仪后端的A/D转换器6，所述A/D转换器6连接所述CPU。所述电流测量端子5上串联一电流走线7，即所述电流走线7串联在电流测量端子5的正端子和负端子之间。所述电流走线7穿过所述霍尔传感器2。所述霍尔传感器2连接所述差分运放模块3，由于电流走线7是通过表笔直接串联至被测电路中，因此，通过差分运放模块3进行测量信号电平的平移，使测得的信号与其他端子测得的信号有共同的基准电压。所述差分运放模块3的输出分两路，一路连接所述A/D转换器6，通过所述A/D转换器6模数转换后输入所述CPU，另一路连接所述万用表集成芯片1，通过所述万用表集成芯片1模数转换后输入所述CPU。请参阅图3和图6，较优地，所述霍尔传感器2选用闭环霍尔传感器，可以将闭环霍尔传感器安装在印刷电路板上，所述电流走线7从霍尔传感器2的孔中穿过。采用闭环霍尔电流传感器进行电流信号采集，具有低电流损耗、小体积以及隔离外部电路等优点。所述差分运放模块3可以选用差分仪表运放模块，采用差分仪表运放模块可以进一步减小分析仪输入前端体积，提高分析仪输入前端的集成度和精度。请参阅图2、图3和图5，当所述万用表集成芯片1输出的信号幅值不在所述A/D转换器6的输入电压识别范围内时，在万用表集成芯片1与A/D转换器6之间接入一放大电路8，所述万用表集成芯片1输出的信号通过所述放大电路8调整幅值后，使该信号的电压值在所述A/D转换器6的识别电压范围内。请参阅图3和图4，以采用型号为FS9721LP3的万用表集成芯片1为例，通过CPU的通用IO口，对万用表集成芯片1进行控制（万用表集成芯片1的控制引脚在其数据手册中均有详细说明），同时，万用表集成芯片1把来自电压测量端子4和电流测量端子5的测量信号通过串口（PIN37、38、39、40）发送至CPU，由于万用表集成芯片1的集成度高，内部处理速度快，因此，CPU可以快速获取当前测量值，以便及时处理异常信号。例如，测量信号通过PTC1、R12-R15和R29-R32组成的分压网络进行衰减后，通过万用表集成芯片1内的A/D转换模块进行模数转换后发送至CPU，CPU通过获取的电压测量值进行实时监控，快速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单相电能质量分析仪输入前端，其特征在于：包括万用表集成芯片（1）、霍尔传感器（2）、差分运放模块（3）、用于外接测量配件的电压测量端子（4）和电流测量端子（5），所述电压测量端子（4）连接所述万用表集成芯片（1）的分压网络，所述分压网络的输出分两路，一路连接万用表集成芯片（1）内的A/D转换模块进行模数转换，然后将测量结果发送至分析仪后端的CPU，另一路连接分析仪后端的A/D转换器（6），所述A/D转换器（6）连接所述CPU；所述电流测量端子（5）上串联一电流走线（7），所述电流走线（7）穿过所述霍尔传感器（2），所述霍尔传感器（2）连接所述差分运放模块（3），所述差分运放模块（3）的输出分两路，一路连接所述A/D转换器（6），通过所述A/D转换器（6）模数转换后输入所述CPU，另一路连接所述万用表集成芯片（1），通过所述万用表集成芯片（1）模数转换后输入所述CPU。/n

【技术特征摘要】
1.一种单相电能质量分析仪输入前端，其特征在于：包括万用表集成芯片（1）、霍尔传感器（2）、差分运放模块（3）、用于外接测量配件的电压测量端子（4）和电流测量端子（5），所述电压测量端子（4）连接所述万用表集成芯片（1）的分压网络，所述分压网络的输出分两路，一路连接万用表集成芯片（1）内的A/D转换模块进行模数转换，然后将测量结果发送至分析仪后端的CPU，另一路连接分析仪后端的A/D转换器（6），所述A/D转换器（6）连接所述CPU；所述电流测量端子（5）上串联一电流走线（7），所述电流走线（7）穿过所述霍尔传感器（2），所述霍尔传感器（2）连接所述差分运放模块（3），所述差分运放模块（3）的输出分两路，一路连接所述A/D转换器（6），通过所述A/D转换器（6）模数转换后输入所述CPU，另一路连接所述万用表集成芯片（1），通过所述万用表集成芯片（1）模数转换后输入所述CPU。


2.根据权利要求1所述一种单相电能质量分析仪输入前端，其特征在于：还包括用于外接钳表的钳表连接端子（9），所述钳表连接端子（9）连接所述A/D转换器（6），所述A/D转换器（6）将来自钳表采集的信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学智，黄志刚，陈志宏，曾繁建，
申请(专利权)人：漳州市玉山电子制造有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35