[发明专利]多相电能参数同步采集电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能数字仪表和智能测控装置的数据采集应用电路，具体地说是一种多相电能参数同步采集电路。

背景技术

在三相电能参数检测仪中，通常需要利用AD转换器实现电流、电压、功率、功率因素、频率、零线电流、电能等项参数采集。一般情况下，检测系统中可以采用单片AD转换器轮流对被测参数进行采集，这样信号采集也就存在有时间差异。实际上，被测信号数值是随着时间变化着的，尽管AD转换器速度很快，不同参数的采集时间差异很小，但是毕竟还存在有差异，这种采样时间差也就直接关系到被测参数的准确性。现有技术中，由于AD转换器多为并行接口的形式，单片并行接口AD转换器不能做到实时准确采集被测参数，多片并行接口AD转换器又存在有结构复杂、可靠性低、费用加大和成本升高的缺点。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的发明目的在于提供一种多相电能参数同步采集电路，它能有效地做到实时准确采集被测参数，极大地提高参数检测的可靠性。

为实现上述目的，本发明由AD转换器、可编程器件和微控制器MCU组成， AD转换器连接可编程器件，可编程器件连接微控制器MCU；AD转换器由串行AD转换器一、串行AD转换器二、串行AD转换器三、串行AD转换器四、串行AD转换器五、串行AD转换器六和串行AD转换器七器件组成；可编程器件采用FPGA/CPLD。

串行AD转换器一、串行AD转换器二、串行AD转换器三、串行AD转换器四、串行AD转换器五、串行AD转换器六和串行AD转换器七上分别设置有采集信号输入端、采集信号输出端、时钟信号输入端和片选信号输入端。

可编程器件FPGA/CPLD上设置有输入端一、输入端二、输入端三、 输入端四、输入端五、输入端六、输入端七、时钟信号控制端和片选信号控制端。

串行AD转换器一、串行AD转换器二、串行AD转换器三、串行AD转换器四、串行AD转换器五、串行AD转换器六和串行AD转换器七的采集信号输出端分别连接可编程器件FPGA/CPLD的输入端一、输入端二、输入端三、输入端四、输入端五、输入端六和输入端七。

可编程器件FPGA/CPLD(11)的时钟信号控制端分别连接串行AD转换器一、串行AD转换器二、串行AD转换器三、串行AD转换器四、串行AD转换器五、串行AD转换器六和串行AD转换器七的时钟信号输入端；可编程器件FPGA/CPLD的片选信号控制端分别连接串行AD转换器一、串行AD转换器二、串行AD转换器三、串行AD转换器四、串行AD转换器五、串行AD转换器六和串行AD转换器七的片选信号输入端。

本发明与现有技术相比，由于采用多片串行AD转换器连接可编程器件FPGA/CPLD的结构形式，因而实现了多相电能参数的同时采集，大大提高了采集数据的准确性；同时由于可编程器件FPGA/CPLD的时钟信号控制端和片选信号控制端分别连接多片串行AD转换器的时钟信号输入端和片选信号输入端，因而实现了对多片串行AD转换器的时钟信号和片选信号的控制；另外由于可编程器件FPGA/CPLD连接微控制器MCU，因而实现了智能测控，极大地完善了检测数据的科学性。本发明还具有结构简单、使用方便、运行可靠、成本优化的特点。

附图说明

附图是本发明的电路结构框图。

具体实施方式

下面结合附图从三个方面对本发明作进一步说明。

第一、本发明的组成部分：

本发明的电路器件：包括AD转换器1,可编程器件2,微控制器MCU3。

AD转换器1的组成部件：包括串行AD转换器一4,串行AD转换器二5, 串行AD转换器三6, 串行AD转换器四7, 串行AD转换器五8, 串行AD转换器六9, 串行AD转换器七10，采集信号输入端12,采集信号输出端13,时钟信号输入端14,片选信号输入端15。

可编程器件2：包括输入端一16,输入端二17,输入端三18,输入端四19,输入端五20,输入端六21,输入端七22,时钟信号控制端23，片选信号控制端24。

微控制器MCU3：包括并行数据总线25, MCU片选信号26,MCU读信号27,MCU写信号28。

第二、FPGA/CPLD可编程器件2的三个主要功能：一是系统与微控制器MCU3的接口，微控制器MCU3可通过接口读、写数据。二是为AD转换器1提供控制信号，控制AD转换器1完成数据采集。三是通过内部的逻辑结构将采集到的各个串行数据转换成并行数据。

第三、信号采集过程和电路原理：

    电路中被测量的三相电压、电流、零线电流信号分别连接到信号输入端12，并进入AD转换器；当微控制器MCU3通过并行数据总线25、MCU片选信号26、MCU写信号28向可编程器件2发出命令后，可编程器件2在其片选信号控制端24上产生一个有效信号传送到AD转换器的片选信号输入端15，以启动AD转换器做好转换准备，然后可编程器件2在其时钟信号控制端23上连续产生12个脉冲信号，并传送到AD转换器的时钟信号输入端14，在时钟信号的控制下各AD转换器分别对其输入端的模拟信号进行转换，并依此将各AD转换结果通过其采集信号输出端13分别传送到可编程器件2的输入端一16、输入端二17、输入端三18、输入端四19、输入端五20、输入端六21、输入端七22，进入可编程器件2的内部；可编程器件2将这些依此进入的串行数据转换为并行数据，在内部暂时保存；微控制器MCU3发出MCU片选信号26和MCU读信号27，可编程器件2将内部保存的数据通过并行数据总线25传送给微控制器MCU3。至此，对七路电能参数同时完成一次完整的数据采集。