改進型的電能質量檢測裝置的製作方法
2023-11-10 19:51:16
本實用新型涉及一種電能質量檢測裝置，具體是一種改進型的電能質量檢測裝置，屬於電氣檢測技術領域。
背景技術：
傳統的電能質量檢測裝置控制器多採用微控制器(MCU)、數位訊號處理器(DSP)、DSP+MCU、FPGA+DSP+MCU等，其中MCU、DSP和DSP+MCU多使用於檢測內容比較單一、精度要求低、功能比較簡單的場合，FPGA+DSP+MCU則克服了上述的缺點，可以實現複雜的算法、提供友好的人機界面、擴展足夠的存儲，但是其結構複雜，軟體和硬體設計都比較複雜，成本高。
由於成本的控制和可攜式的要求，裝置本身的顯示單元功能並不強大，這就要藉助PC機來分析和顯示數據，傳統的電能質量檢測裝置多是將數據先存儲在存儲卡上，再脫機將信息讀取到電腦上進行處理，這樣非常不方便，並且無法實時的觀測到信息。
技術實現要素：
針對上述現有技術存在的問題，本實用新型提供一種改進型的電能質量檢測裝置，結構簡單，攜帶方便，有足夠的存儲空間，可以實時觀測到電能質量的信息，大大提高檢測裝置的穩定性，降低讀寫SD卡的頻率。
為了實現上述目的，本實用新型提供一種改進型的電能質量檢測裝置，包括控制單元、檢測單元、A/D採樣單元、觸控螢幕顯示單元、存儲單元、通信單元和PC機，所述的控制單元包括可編程邏輯系統、處理器系統，所述的處理器系統連接有三個接口，分別為：I/O接口、SDIO接口、USB接口，所述的A/D採樣單元包括A/D轉換器、調理電路，所述的存儲單元包括DDR SDRAM存儲模塊和SD卡模塊，檢測單元通過調理電路連接A/D採樣單元，A/D採樣單元連接可編程邏輯系統，觸控螢幕顯示單元連接處理器系統的I/O接口，DDR SDRAM存儲模塊連接處理器系統的I/O接口，SD卡模塊連接處理器系統的SDIO接口，通信單元的一端連接處理器系統的USB接口，通信單元的另一端連接PC機端。
觸控螢幕顯示單元包括TFT液晶顯示屏、液晶顯示屏控制晶片、ROM存儲和觸摸板，所述的TFT液晶顯示屏、ROM存儲、觸摸板均連接液晶顯示屏控制晶片。
檢測單元為傳感器。
與現有技術相比，本實用新型通過將控制單元、檢測單元、A/D採樣單元、觸控螢幕顯示單元、存儲單元、通信單元集成在一塊晶片上，硬體模塊相對於現有技術的架構簡單了很多，且在成本方面得到了降低，該裝置帶有DDR SDRAM存儲功能，提高了觸控螢幕顯示單元的圖形處理性能，DDR SDRAM的大容量降低了在線數據傳輸中數據溢出錯誤的可能性，使PC機在線觀測和處理信息成為可能，提高處理器的性能，降低讀寫SD卡的頻率。帶有PC機在線觀測和處理信息的功能，使工作人員可以利用MATLAB的強大的功能更詳細和更深入的分析電能質量，擴展了裝置信息顯示能力，PC機的強大的靈活性使操作非常方便。
附圖說明
圖1是本實用新型的結構框圖；
圖2是將圖1中DDR SDRAM存儲模塊的連接圖；
圖3是A/D轉換器的連接圖；
圖4是觸控螢幕顯示單元的連接圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
如圖1-圖4所示，一種改進型的電能質量檢測裝置，包括控制單元、檢測單元、A/D採樣單元、觸控螢幕顯示單元、存儲單元、通信單元和PC機，所述的控制單元包括可編程邏輯系統、處理器系統，所述的處理器系統連接有三個接口，分別為：I/O接口、SDIO接口、USB接口，所述的A/D採樣單元包括A/D轉換器、調理電路，所述的存儲單元包括DDR SDRAM存儲模塊和SD卡模塊，檢測單元通過調理電路連接A/D採樣單元，A/D採樣單元連接可編程邏輯系統，觸控螢幕顯示單元連接處理器系統的I/O接口，DDR SDRAM存儲模塊連接處理器系統的I/O接口，SD卡模塊連接處理器系統的SDIO接口，通信單元的一端連接處理器系統的USB接口，通信單元的另一端連接PC機端。
觸控螢幕顯示單元包括TFT液晶顯示屏、液晶顯示屏控制晶片、ROM存儲和觸摸板，所述的TFT液晶顯示屏、ROM存儲、觸摸板均連接液晶顯示屏控制晶片。
檢測單元為傳感器。
如圖1所示，檢測單元將檢測到的電壓和電流轉換成可以處理的電壓和電流，並將其傳遞給A/D採樣單元中的調理電路，調理電路將其轉換成A/D轉換器可以接受的信號，然後由A/D轉換器將其轉換成數字量，並將其傳輸給控制單元，該器件的可編程邏輯系統對接受到的數據進行處理，並使用數字處理算法對其進行分析，得到電能質量的基本數據，並將其傳遞給該器件的處理器系統，處理器系統對其進行整合得到電能質量數據，將此數據存儲到SD卡模塊中，在處理時數據臨時存儲在DDR SDRAM存儲模塊中，觸控螢幕顯示單元可以從中獲取數據進行顯示，通信單元也可以從中獲取數據，通過USB接口傳遞給PC機，PC機中的MATLAB通過調用USB接口的C程序獲取數據，使工作人員可以通過PC機進行在線觀測和處理信息。
如圖2所示，控制單元的全可編程SoC器件採用賽靈思的ZYNQ-7020晶片，在一塊晶片上集成了雙核ARM Cortex-A9處理器和賽靈思可編程邏輯單元，以及包括片上存儲、外部存儲接口和豐富的I/O外設，圖中為和DDR3 SDRAM接口的詳細信息，圖中線上斜槓表示可以連接多組DDR3 SDRAM存儲器。
如圖3所示，為ZYNQ-7020晶片和A/D轉換器ADS7864的連接圖，主要包括數據線ADD[0..15]，輸入通道的選擇線HAH、HBH、HCH，數據讀取控制線A0,、A1、A2，以及轉換是否完成的信號線BUSY。
如圖4所示，為ZYNQ-7020晶片與觸控螢幕模塊的連接圖，圖中觸控螢幕控制晶片採用瑞佑公司的RA8875晶片，ROM採用W25Q128晶片，TFT LCD採用群創公司的AT070TN92液晶顯示屏，觸摸板選擇電阻型，其中RA8875晶片負責控制顯示屏顯示，並且和ZYNQ-7020之間交換數據，W25Q128晶片負責存儲一些字模數據以及小容量的圖片供RA8875調用。其中PWM1,、PWM2用於調節屏幕的亮度，XN、XP、YN、YP為觸控螢幕的位置信號，是模擬量所以沒有方向。
以上僅是本實用新型裝置結構的較佳實例，僅為說明本裝置的基本結構和主要特點，並不能以此限制本實用新型的權利範圍。應當指出，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型創造構思的前題下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。