[發明專利]多相電能參數同步采集電路

無效

• 申請號: 201110089721.0
• 申請日: 2011-04-11
• 公開（公告）號: CN102735920A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 呂治安;曹傳家
• 申請（專利權）人: 襄樊金頓電氣有限公司
• 主分類號: G01R22/06
• 分類號: G01R22/06
• 代理公司: 襄陽中天信誠知識產權事務所 42218
• 代理人: 杜德成

技術領域

本發明涉及一種智能數字儀表和智能測控裝置的數據采集應用電路，具體地說是一種多相電能參數同步采集電路。

背景技術

在三相電能參數檢測儀中，通常需要利用AD轉換器實現電流、電壓、功率、功率因素、頻率、零線電流、電能等項參數采集。一般情況下，檢測系統中可以采用單片AD轉換器輪流對被測參數進行采集，這樣信號采集也就存在有時間差異。實際上，被測信號數值是隨著時間變化著的，盡管AD轉換器速度很快，不同參數的采集時間差異很小，但是畢竟還存在有差異，這種采樣時間差也就直接關系到被測參數的準確性。現有技術中，由于AD轉換器多為并行接口的形式，單片并行接口AD轉換器不能做到實時準確采集被測參數，多片并行接口AD轉換器又存在有結構復雜、可靠性低、費用加大和成本升高的缺點。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明的發明目的在于提供一種多相電能參數同步采集電路，它能有效地做到實時準確采集被測參數，極大地提高參數檢測的可靠性。

為實現上述目的，本發明由AD轉換器、可編程器件和微控制器MCU組成，?AD轉換器連接可編程器件，可編程器件連接微控制器MCU；AD轉換器由串行AD轉換器一、串行AD轉換器二、串行AD轉換器三、串行AD轉換器四、串行AD轉換器五、串行AD轉換器六和串行AD轉換器七器件組成；可編程器件采用FPGA/CPLD。

串行AD轉換器一、串行AD轉換器二、串行AD轉換器三、串行AD轉換器四、串行AD轉換器五、串行AD轉換器六和串行AD轉換器七上分別設置有采集信號輸入端、采集信號輸出端、時鐘信號輸入端和片選信號輸入端。

可編程器件FPGA/CPLD上設置有輸入端一、輸入端二、輸入端三、?輸入端四、輸入端五、輸入端六、輸入端七、時鐘信號控制端和片選信號控制端。

串行AD轉換器一、串行AD轉換器二、串行AD轉換器三、串行AD轉換器四、串行AD轉換器五、串行AD轉換器六和串行AD轉換器七的采集信號輸出端分別連接可編程器件FPGA/CPLD的輸入端一、輸入端二、輸入端三、輸入端四、輸入端五、輸入端六和輸入端七。

可編程器件FPGA/CPLD(11)的時鐘信號控制端分別連接串行AD轉換器一、串行AD轉換器二、串行AD轉換器三、串行AD轉換器四、串行AD轉換器五、串行AD轉換器六和串行AD轉換器七的時鐘信號輸入端；可編程器件FPGA/CPLD的片選信號控制端分別連接串行AD轉換器一、串行AD轉換器二、串行AD轉換器三、串行AD轉換器四、串行AD轉換器五、串行AD轉換器六和串行AD轉換器七的片選信號輸入端。

本發明與現有技術相比，由于采用多片串行AD轉換器連接可編程器件FPGA/CPLD的結構形式，因而實現了多相電能參數的同時采集，大大提高了采集數據的準確性；同時由于可編程器件FPGA/CPLD的時鐘信號控制端和片選信號控制端分別連接多片串行AD轉換器的時鐘信號輸入端和片選信號輸入端，因而實現了對多片串行AD轉換器的時鐘信號和片選信號的控制；另外由于可編程器件FPGA/CPLD連接微控制器MCU，因而實現了智能測控，極大地完善了檢測數據的科學性。本發明還具有結構簡單、使用方便、運行可靠、成本優化的特點。

附圖說明

附圖是本發明的電路結構框圖。

具體實施方式

下面結合附圖從三個方面對本發明作進一步說明。

第一、本發明的組成部分：

本發明的電路器件：包括AD轉換器1,可編程器件2,微控制器MCU3。

AD轉換器1的組成部件：包括串行AD轉換器一4,串行AD轉換器二5,?串行AD轉換器三6,?串行AD轉換器四7,?串行AD轉換器五8,?串行AD轉換器六9,?串行AD轉換器七10，采集信號輸入端12,采集信號輸出端13,時鐘信號輸入端14,片選信號輸入端15。

可編程器件2：包括輸入端一16,輸入端二17,輸入端三18,輸入端四19,輸入端五20,輸入端六21,輸入端七22,時鐘信號控制端23，片選信號控制端24。

微控制器MCU3：包括并行數據總線25,?MCU片選信號26,MCU讀信號27,MCU寫信號28。

第二、FPGA/CPLD可編程器件2的三個主要功能：一是系統與微控制器MCU3的接口，微控制器MCU3可通過接口讀、寫數據。二是為AD轉換器1提供控制信號，控制AD轉換器1完成數據采集。三是通過內部的邏輯結構將采集到的各個串行數據轉換成并行數據。

第三、信號采集過程和電路原理：

????電路中被測量的三相電壓、電流、零線電流信號分別連接到信號輸入端12，并進入AD轉換器；當微控制器MCU3通過并行數據總線25、MCU片選信號26、MCU寫信號28向可編程器件2發出命令后，可編程器件2在其片選信號控制端24上產生一個有效信號傳送到AD轉換器的片選信號輸入端15，以啟動AD轉換器做好轉換準備，然后可編程器件2在其時鐘信號控制端23上連續產生12個脈沖信號，并傳送到AD轉換器的時鐘信號輸入端14，在時鐘信號的控制下各AD轉換器分別對其輸入端的模擬信號進行轉換，并依此將各AD轉換結果通過其采集信號輸出端13分別傳送到可編程器件2的輸入端一16、輸入端二17、輸入端三18、輸入端四19、輸入端五20、輸入端六21、輸入端七22，進入可編程器件2的內部；可編程器件2將這些依此進入的串行數據轉換為并行數據，在內部暫時保存；微控制器MCU3發出MCU片選信號26和MCU讀信號27，可編程器件2將內部保存的數據通過并行數據總線25傳送給微控制器MCU3。至此，對七路電能參數同時完成一次完整的數據采集。