一種電量採集裝置的製作方法

2023-05-22 16:05:26

專利名稱：一種電量採集裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電量採集裝置。
背景技術：
現有技術中電量採集通常有離線式和在線採集兩種方法，主要用於電壓、電流、頻 率、功率等電量的測量。而目前離線式電量採集普遍存在以下兩方面的問題1、採用電極接觸方式測量，容易產生接觸不良誤讀數據的問題，接觸不良一般由 於電極氧化或機械結構受損等原因造成；2、採集方法原始，智能化程度低，操作過程複雜，不能滿足提高工作效率的要求。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種非電極接觸、 準確率高、智能化的電量採集裝置。本實用新型所採用的技術方案是本實用新型包括採集器和安裝在需測量電氣回 路中的電量測量器，所述電量測量器與採集器進行數據通訊，所述採集器包括用於數據讀、寫控制的採集控制器；射頻讀寫器，受所述採集控制器控制可產生射頻信號，用於將數據發送給電量測 量器和接收電量測量器返回的測量數據；所述電量測量器包括與所述射頻讀寫器相適配的射頻收發單元；用於對被測電量信號進行取樣並處理的取樣單元；以及處理器，用於接受來自採集器的控制信號，且對電量信號進行檢測和轉換後並存 儲；所述採集器中的採集控制器通過射頻讀寫器發送控制信號，通過射頻收發單元接 受該控制信號再發送至處理器內，所述處理器對來自取樣單元的被測電量信號進行檢測以 及模/數轉換，並將處理後的電量信號回傳給採集器。進一步，所述電量測量器還包括射頻電能轉換電路，所述射頻電能轉換電路作為 電量測量器的工作電源，通過所述射頻收發單元接收來自採集器的射頻電能，經過整流、濾 波、穩壓後給所述射頻收發單元、取樣單元和處理器供電。進一步上述的射頻讀寫器包括產生射頻信號的射頻信號發生電路；數據發送電路，對採集控制器需要發送的數據進行調製和功率控制並發送至功率 驅動電路；接收所述電量測量器返回的測量數據的數據接收電路；對射頻信號進行放大的功率驅動電路；以及與功率驅動電路相連接的射頻天線I。
3[0021]所述數據接收電路和功率驅動電路共用射頻天線I。進一步上述的射頻收發單元包括與所述射頻天線I相耦合通訊的射頻天線II ；通信信號接收電路，用於接收來自採集器的控制信號，經整形、解調後傳給處理 器；通信信號發送電路，用於向採集器發送本機地址和採樣後的測量數據。進一步上述的述處理器包括單片機以及與單片機適配連接的A/D轉換器和轉換 控制電路，轉換控制電路連接於A/D轉換器對數據的模/數轉換進行控制。進一步上述的述取樣單元具體包括用於開關量信號取樣的開關量輸入電路；用於模擬量信號取樣的模擬量輸入電路；以及與開關量輸入電路和模擬量輸入電路相連接的電信號整理電路，用於將被測電量 信號轉換成符合所述A/D轉換器量程的電量信號。本實用新型的有益效果在於1、由於本實用新型包括採集器和電量測量器兩部分，由二者上的射頻天線耦合通 訊來採集電能量，不存在接觸不良問題；2、採用非接觸方式採集測量數據，可方便地與前述各類便攜設備接口 ；3、解析度高，最高可達1/4096，且可根據需要進行自動調整；而且準確率高，相比 電極接觸法避免了數據誤讀的問題；4、由於採用電磁耦合通訊，採集效率高，一般的單點採集時間不超過兩秒；5、由於本裝置中還可包括射頻電能轉換電路，通過所述射頻收發單元接收來自採 集器的射頻電能，經過整流、濾波、穩壓後給所述射頻收發單元、取樣單元和處理器供電。這 樣電量測量器內無電池，無外接電源，因此無需考慮電源的問題，安裝相對簡單；6、在採集器供電的情況下，非測量狀態下電量測量器處於失電狀態，抗電磁損傷 能力較強。

圖1是本實用新型電量採集裝置的結構框圖；圖2是電量採集裝置中採集器的具體結構框圖；圖3是電量採集裝置中電量測量器的具體結構框圖。
具體實施方式
該電量採集裝置可在電力、石油、化工、交通等領域廣泛使用，以電力為例，可在以 下系統中使用1、電力設備巡視系統用於檢測設備的工作電壓、電流、周波、功率因數、溫度、溼 度、壓板或輔助接點狀態等；2、電力微機防止電氣誤作業系統可用於電氣鎖、驗電鎖、狀態檢測鎖、位置檢測 鎖的設計；3、電力設備溫度檢測系統，用於離線測量設備各部位的溫度。[0045]如圖1所示，本採集器裝置包括可攜式的採集器1和電量測量器2兩部分，採集器 1可以是加裝了射頻讀寫頭的筆記本電腦、PDA或微機防誤電腦鑰匙或自製的可攜式控制 器，主要用於數據的讀、寫控制以及特定應用的流程控制。電量測量器2是安裝在需測量電 氣迴路中的電量測量部件，主要用於電量測量和與採集器1進行數據通訊。見圖2，所述採集器1包括採集控制器3和射頻讀寫器4，採集控制器3是採集器 的主控單元，可以是PDA，筆記本電腦，微機防誤電腦鑰匙或自製的可攜式控制器，主要用於 數據的讀、寫控制和特定應用流程控制(如微機防誤閉鎖操作)。射頻讀寫器4受所述採 集控制器3控制可產生射頻信號，用於將數據發送給電量測量器2和接收電量測量器2返 回的測量數據，它包括射頻信號發生電路401、數據發送電路402、數據接收電路403、功率 驅動電路404和射頻天線I 405。射頻信號發生電路401用於產生射頻信號，其頻率範圍可 在幾千赫茲至幾千兆赫茲之間，通常是正弦波或佔空比為50%的方波信號；數據接收電路 403用於接收電量測量器返回的測量數據，它和功率驅動電路404共用一個天線，主要由信 號放大、整形、解調、解碼等功能電路組成；數據發送電路402用於將採集控制器要發送的 數據通過功率驅動電路和天線發送出去，主要由信號調製電路和功率控制電路組成；功率 驅動電路404用於對射頻信號進行功率放大，放大後的射頻信號通過射頻天線I 405向外 發射；射頻天線I 405是採集器的射頻能量輸出和數據讀、寫通道，依頻率和功率不同可以 是各種尺寸的環形天線，半波振子天線或微波電線(微帶天線、喇叭天線、波導天線)。如圖1和圖3所示，所述電量測量器2包括與上述射頻讀寫器4相適配的射頻收 發單元5 ；用於對被測電量信號進行取樣並處理的取樣單元7 ；以及用於接受來自採集器的 控制信號，且對電量信號進行檢測和轉換後並存儲的處理器6。射頻收發單元5包括通信信 號發送電路503、通信信號接收電路502和射頻天線11501，射頻天線II501與圖2中的射 頻天線I 405耦合通信；通訊信號發送電路503用於向採集器1發送本機地址信息和採樣 後的測量數據；通訊信號接收電路502用於接收來自採集器1的控制數據，有整形，解調等 功能，解調後的數據直接傳給低功耗的處理器6內。上述取樣單元7包括電信號整理電路 701、開關量輸入電路702和模擬量輸入電路703。電信號整理電路701用於將被測電量信 號轉換成符合A/D轉換器量程的電量信號，通常由放大電路，衰減電路，匹配電路等組成； 開關量輸入電路702用於開關量信號的取樣，取樣對象如指令開關接點、設備輔助開關接 點等；模擬量輸入電路703用於模擬量信號的取樣，可取樣電壓、電流、頻率等電量信號。處 理器6是電量測量器的主控單元，通常為極低功耗的單片機601，可自帶A/D轉換器602和 轉換控制電路603，其主要功能有以下4個方面1、對經電信號整理電路處理後的模擬量信號進行模/數轉換並存儲；2、對經電信號整理電路處理後的開關量信號進行檢測並存儲；3、通過通訊信號接收電路接收來自採集器的控制信號；4、通過通訊信號發送電路發送該電量測量器的地址信息和採樣後的電量信息。電量測量器2的供電方式多種多樣，可以是自帶電池，或者是外接電源等方式，本 方案中最佳採用的是來自採集器1的射頻電能供電來啟動電量測量器2工作，這樣電量測 量器2內無電池或無外接電源，安裝相對簡單，還可以通過採集器1智能化控制電量測量器 2的工作狀態；其具體方案是在電量測量器2內還包括射頻電能轉換電路8，通過所述射頻 收發單元5接收來自採集器1的射頻電能，經過整流、濾波、穩壓後給所述射頻收發單元5、取樣單元7和處理器6供電。 綜上所述，本方案的電量採集裝置採集方法和原理可攜式採集器1進入採集狀 態後，採集控制器3啟動射頻讀寫器4，通過射頻天線1405向外輻射電磁能量，當採集器1 上的射頻天線1405靠近電量測量器2上的射頻天線II501時，兩個天線之間形成確定的能 量耦合關係(通常用耦合係數表示)，當耦合係數達到一定值時，電量測量器2就可獲得足 夠的電能，從而進入工作狀態，其工作流程是從射頻天線耦合來的電信號經電能轉換電路 8形成可供其它電路使用的工作電源，低功耗處理器6上電後首先通過通信信號發送電路 503向採集器1循環發送本機地址，同時通過通信信號接收電路502接收採集器1發來的控 制命令，如果收到命令則循環回傳命令中要求檢測的電量數據。
權利要求一種電量採集裝置，包括採集器和安裝在需測量電氣迴路中的電量測量器，所述電量測量器與採集器進行數據通訊，其特徵在於，所述採集器包括用於數據讀、寫控制的採集控制器；射頻讀寫器，受所述採集控制器控制可產生射頻信號，用於將數據發送給電量測量器和接收電量測量器返回的測量數據；所述電量測量器包括與所述射頻讀寫器相適配的射頻收發單元；用於對被測電量信號進行取樣並處理的取樣單元；以及處理器，用於接受來自採集器的控制信號，且對電量信號進行檢測和轉換後並存儲；所述採集器中的採集控制器通過射頻讀寫器發送控制信號，通過射頻收發單元接受該控制信號再發送至處理器內，所述處理器對來自取樣單元的被測電量信號進行檢測以及模/數轉換，並將處理後的電量信號回傳給採集器。
2.根據權利要求1所述的一種電量採集裝置，其特徵在於，所述電量測量器還包括射 頻電能轉換電路，通過所述射頻收發單元接收來自採集器的射頻電能，經過整流、濾波、穩 壓後給所述射頻收發單元、取樣單元和處理器供電。
3.根據權利要求1或2所述的一種電量採集裝置，其特徵在於，所述射頻讀寫器包括 產生射頻信號的射頻信號發生電路；數據發送電路，對採集控制器需要發送的數據進行調製和功率控制並發送至功率驅動 電路；接收所述電量測量器返回的測量數據的數據接收電路； 對射頻信號進行放大的功率驅動電路； 以及與功率驅動電路相連接的射頻天線I。
4.根據權利要求3所述的一種電量採集裝置，其特徵在於，所述數據接收電路和功率 驅動電路共用射頻天線I。
5.根據權利要求1或2所述的一種電量採集裝置，其特徵在於，所述射頻收發單元包括與所述射頻天線I相耦合通訊的射頻天線II ；通信信號接收電路，用於接收來自採集器的控制信號，經整形、解調後傳給處理器； 通信信號發送電路，用於向採集器發送本機地址和採樣後的測量數據。
6.根據權利要求1或2所述的一種電量採集裝置，其特徵在於，所述處理器包括單片 機以及與所述單片機適配連接的A/D轉換器和轉換控制電路，轉換控制電路連接於A/D轉 換器對數據的模/數轉換進行控制。
7.根據權利要求6所述的一種電量採集裝置，其特徵在於，所述取樣單元包括 用於開關量信號取樣的開關量輸入電路；用於模擬量信號取樣的模擬量輸入電路；以及與開關量輸入電路和模擬量輸入電路相連接的電信號整理電路，用於將被測電量信號 轉換成符合所述A/D轉換器量程的電量信號。
專利摘要本實用新型公開了一種非電極接觸、準確率高、智能化的電量採集裝置。該採集裝置包括可攜式的採集器和電量測量器兩部分，採集器可以是加裝了射頻讀寫頭的筆記本電腦、PDA或微機防誤電腦鑰匙或自製的可攜式控制器，主要用於數據的讀、寫控制以及特定應用的流程控制。電量測量器是安裝在需測量電氣迴路中的電量測量器，主要用於電量測量和與採集器進行數據通訊，採集器可以通過磁耦合通訊發出控制信號以及為電量測量器提供工作電源，電量測量器可以通過磁耦合通訊將測量數據回傳給採集器。本實用新型可在電力、石油、化工、交通等領域廣泛使用。
文檔編號G08C17/02GK201689537SQ20102021465
公開日2010年12月29日 申請日期2010年5月28日 優先權日2010年5月28日
發明者慄新 申請人:珠海理想科技有限公司