一种仪表功能扩展装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种仪表功能扩展装置，其特征在于：所述的扩展装置设置在仪表内部；所述的扩展装置为微处理器分别连接到计量芯片和数据存储模块，并且分别连接到仪表自身的直流变送模块、段式ＬＣＤ、继电器输出模块、开关采集及按键信号采集模块，由于采用上述结构，该装置具有以下优点：１、对传统仪表的功能进行扩展，满足在现在生产过程中的测量需求；２、利用单片机技术在软件上实现功能的扩展，方便以后随时升级和添加更多的功能；３、硬件电路简单，成产成本低，适合大规模生产和现有仪表的改装。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及仪表测量领域，特别涉及一种仪表功能扩展装置。
技术介绍
在电力自动化等各种领域中，测控仪表的使用已经变的越来越普遍，传统仪表单 单具有采集信息、读取数据的单一功能已经远远不能满足工程的需要。在当今信息时代，人 们迫切需要一种功能全面的测控仪表，通过一只仪表所展示的信息量越全面越好，另外获 取信息要非常的快捷方便。由于传统测控仪表一般采用简单的单片机及其A/D采样模块，如此简单的处理系 统，仪表功能自然受到限制，只有基本的测量功能，且电路复杂更没有裕量进行扩展，其功 能使用起来显得捉襟见肘，既笨拙又单一，传统仪表的功能越来越不能满足测量的需求。对传统仪表的功能进行扩展，满足在现在生产过程中的测量需求是现有技术需要 解决的问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，提供一种仪表功能扩展装置，以达到对传统 仪表的功能进行扩展，满足在现在生产过程中的测量需求的目的。为解决上述技术问题，本技术的技术方案是，一种仪表功能扩展装置，其特征 在于所述的扩展装置设置在仪表内部；所述的扩展装置为微处理器分别连接到计量芯片 和数据存储模块，并且分别连接到仪表自身的直流变送模块、段式LCD、继电器输出模块、开 关采集及按键信号采集模块，从而实现了对传统的电子式仪表的功能扩展，并且在最大程 度上利用仪表原有的部件，使得改装成本最小化。所述的计量芯片分别与电能脉冲输出模块和仪表的表棒连接，从而实现扩展装置 对测量数据的采集和实现电能的累积计量。所述的微处理器与时钟芯片连接，从而实现扩展装置对实时时间的显示功能。所述的微处理器连接到隔离收发器模块后接入通讯RS485串口电路，从而实现扩 展装置与上位机之间的通讯。所述的微处理器的型号为LPC2136 ；计量芯片的型号为ATT7022C ；时钟芯片的型 号为PCF8563 ；隔离收发器的芯片型号为RSM3485CHT ；数据存储模块的存储芯片的型号为 EEPROM CAT1025和AT24C01A，从而通过各种型号的芯片保证了扩展装置功能的实现。一种仪表功能扩展装置，由于采用上述结构，该装置具有以下优点1、对传统仪表 的功能进行扩展，满足在现在生产过程中的测量需求；2、利用单片机技术在软件上实现功 能的扩展，方便以后随时升级和添加更多的功能；3、硬件电路简单，成产成本低，适合大规 模生产和现有仪表的改装。以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明；附图说明图1为本技术一种仪表功能扩展装置结构示意图；图2为本技术一种仪表功能扩展装置的时钟芯片电路图；图3为本技术一种仪表功能扩展装置的电能脉冲输出模块电路图；图4为本技术一种仪表功能扩展装置的谐波测量功能软件流程图；在图1中，1、微处理器；2、计量芯片；3、时钟芯片；4、隔离收发器模块；5、通讯 RS485串口电路；6、数据存储模块；7、开关采集及按键信号采集模块；8、电能脉冲输出模 块；9、直流变送模块；10、段式IXD ；11、继电器输出模块；12、表棒。具体实施方式传统仪表主要存在以下诸多弊端仪表上不能显示实时时间；只能测量简单的电 流电压等值，不能测量交流信号中的谐波值；没有对发生的特殊事件做记录，方便使用者查 看和故障排除，如电流最大值发生的时间点、开入量发生的时间点、过流过压发生的时间点 等；只能清零电度值从新计量，不可以对电度值初值人为设置；只能呆板的查看电度总计 量值，不可以查看不同时间段的电度值；没有电能脉冲输出，即没有标准的电能脉冲校表功 能；不带变送模块，自动化系统中经常使用到的直流源不能直接从仪表上取得等等。为克服上述的缺点本技术采用嵌入式装置作为核心，以其高性能的微处理 器、先进的数字信号处理技术和模块化的集成电路设计，使得测控仪表功能得到了大大的 扩展，弥补了传统仪表上述弊端。如图1所示，一种仪表功能扩展装置，其特征在于所述的扩展装置设置在仪表内 部；所述的扩展装置为微处理器1分别连接到计量芯片2和数据存储模块6，并且分别连接 到仪表自身的直流变送模块9、段式LCD10、继电器输出模块11、开关采集及按键信号采集 模块7，从而实现了对传统的电子式仪表的功能扩展，并且在最大程度上利用仪表原有的部 件，使得改装成本最小化。计量芯片2分别与电能脉冲输出模块8和仪表的表棒12连接，实现了扩展装置对 测量数据的采集和实现电能的累积计量。微处理器1与时钟芯片3连接，实现扩展装置对实时时间的显示功能。微处理器1连接到隔离收发器模块4后接入通讯RS485串口电路5，实现扩展装置 与上位机之间的通讯。微处理器1的型号为LPC2136 ；计量芯片2的型号为ATT7022C ；时钟芯片3的型 号为PCF8563 ；隔离收发器4的芯片型号为RSM3485CHT ；数据存储模块6的存储芯片的型号 为EEPROM CAT1025和AT24C01A，从而通过各种型号的芯片保证了扩展装置功能的实现。本技术的核心主要由微处理器LPC2136和电量芯片ATT7022C构成。微处理 器LPC2136通过SPI接口将电量芯片ATT7022C中通过表棒采集的三相电压电流并且计算 好的电量值读出，经过相应的算法处理后送段式IXD显示。微处理器LPC2136通过I2C接 口读取时钟芯片PCF8563中实时时间，作为系统时间；同样具有I2C接口的数据存储模块的 芯片EEPROM CAT1025和AT24C01A，用来保存电流最大值及其发生时间点，开入、过流、过压 发生时间点，分时电度的所有段累计电度值等，保存数据掉电不丢失。通过隔离收发器模块中的芯片RSM3485CHT，将微处理器LPC2136的UART模拟成RS485接口，遵循MODBUS协议与 上位机通讯，互传数据控制流。电量芯片ATT7022C配以集电极开路光耦实现电能脉冲的输 出，作为脉冲计量电度方式。系统不断检测开关输入信号、有效按键及其电量数据，并作出 相应继电器输出等动作。如图2所示，实时时间的获取，采用具有I2C接口的时钟芯片PCF8563，其数据引脚 SDA、时钟引脚SCL分别与LPC2136的P0. 14、P0. 17引脚相接，时钟芯片采用3V供电，系统 上电后直接取系统的3V即可，当系统掉电后则使用可充电的3V锂电池供电，在掉电情况下 保持时间芯片继续工作，里面的时间一直在计数，保证了时间的准确性。程序中通过微处理器上述的两个引脚模拟I2C时序，先将年、月、日、小时、分钟、 秒初始值写入初始化芯片PCF8563，再置1启动位启动计时，此后系统可以通过同样的方式 随时从初始化芯片PCF8563中读取当前准确时间。如图3所示，计量芯片ATT7022C自带的有功电能脉冲输出引脚CF1，其频率反映 合相平均有功功率的大小，常用于仪表有功功率的校验，加以集电极开路单光耦可实现电 能脉冲的远传，可以用作有功电能计量。此脉冲常数3200imp/kWh，其意义是当仪表累计IkWh时脉冲输出个数为3200 个，注意这里的IkWh指的是电能的2次电能数据。电路中的发光二极管指示灯D3，用来指示电能脉冲的频率，直观、一目了然。当 CFl是高电平时光耦的输入端导通，且D3导通发光，输出端回路产生电流，在输出端可采用 远程的计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仪表功能扩展装置，其特征在于：所述的扩展装置设置在仪表内部；所述的扩展装置为微处理器（１）分别连接到计量芯片（２）和数据存储模块（６），并且分别连接到仪表自身的直流变送模块（９）、段式ＬＣＤ（１０）、继电器输出模块（１１）、开关采集及按键信号采集模块（７）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：束龙胜，俞超超，秦小州，徐怀宾，殷俊，李颖，孙传峰，周洁，万华颖，
申请(专利权)人：安徽鑫龙电器股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：34[中国|安徽]