[发明专利]基于数据采集可自动识别交直流信号的电功率测量装置

说明书

本发明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。本发明采用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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。