CN203965514U - 数字功率测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数字功率测试仪，其包括：对检测电源的输出电压及输出电流进行采样的电压互感器与电流互感器；分别对电压互感器与电流互感器输出的电压信号采集，以供模数转换的采样保持电路；将采样保持电路采集到的模拟量转化成数字量的AD转换芯片；功率因数采集模块，电压互感器与电流互感器输出的电压信号分别经过零比较器输入相位检测电路，得到一组互补的相位信号；单片机，其对AD转换芯片、功率因数采集模块发送的信号进行数据处理；正负电源电路，其对电路中的各种芯片提供工作电压。其电路简单，成本低廉，结构紧凑，可测试的数据全面，适于携带，可广泛应用于LED电源的生产及销售的现场检测。

Description

数字功率测试仪

技术领域

本实用新型涉及一种电学仪器，尤其涉及一种可测量电源多种参数的数字功率测试仪。

背景技术

目前LED节能灯越来越普及，其中LED驱动电源是LED灯具的必要组成部分，其性能主要通过功率、电压、电流等关键参数来表现。现有用于测试电源功率的仪器较多，但大多体积较大，比较笨重，不便于携带，无法在生产及销售过程中进行现场检测和性能展示。另外，目前的功率测试仪，功能较为单一，检测的数据大都仅限于电源功率，而对电压、电流及功率因数等关键参数信息不能测得，不能较为全面的反应产品性能。

实用新型内容

为克服上述技术问题，本实用新型旨在提供一种小巧便捷，操作方便，便于现场检测，且检测的电源参数信息量大，可全方位展现电源性能的数字功率测试仪。

为实现上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案：一种数字功率测试仪，其包括：

对检测电源的输出电压及输出电流进行采样的电压互感器与电流互感器；

分别对电压互感器与电流互感器输出的电压信号采集，以供模数转换的采样保持电路；

将采样保持电路采集到的模拟量转化成数字量的AD转换芯片；

功率因数采集模块，电压互感器与电流互感器输出的电压信号分别经过零比较器输入相位检测电路，得到一组互补的相位信号；

单片机，其对AD转换芯片、功率因数采集模块发送的信号进行数据处理；

正负电源电路，其对电路中的各种芯片提供工作电压。

上述电路模块集成于电路板上，电路板安装于数字功率测试仪的壳体内，所述的壳体外设有操作键、接线端子、电源开关及显示屏等。

本实用新型具有以下有益效果：其通过电压互感器与电流互感器分别采集检测电源的输出电压与输出电流，经采样保持、A/D转换后传送至单片机中，单片机进行数据分析后将相应的电压值、电流值通过显示屏进行显示；与此同时，功率因数采集模块将电压互感器与电流互感器输出的电压信号分别经过零比较器输入相位检测电路，得到一组互补的相位信号，该相位信号经单片机计算后可获得功率因数及功率，并通过显示屏显示出来；由此，本实用新型实现了测试电源的输出电压、输出电流、功率及功率因素的多重目的。其电路简单，成本低廉，结构紧凑，可测试的数据全面，适于携带，可广泛应用于LED电源的生产及销售的现场检测。

附图说明

图1为本实用新型电路示意图。

图2为相位检测电路输出的相位测量波形。

具体实施方式

本数字功率测试仪包括壳体，壳体外设有电源线、插线端子、显示屏、按键、开关等，壳体内设有电路板、变压器；电源线接在电路板的输入端，同时电路板与插线端子连接，供与LED电源连接。

参看图1所示，所述的电路板上集成有电压互感器、电流互感器、采样保持电路、AD转换芯片、功率因数采集模块、单片机及正负电源电路；电压互感器、电流互感器采用TVA1421-01M的组合式互感器，其用于对检测电源的输出电压、输出电流进行取样。

当电压互感器的输入电压为0V-600V时,对应的输出电压为0V-10V，输入和输出呈线性变化，输出的电压信号经采样保持电路传送至AD转换芯片ADC0809，AD转换芯片ADC0809将收到的电压信号进行模数转换后传送至单片机AT89C51中，单片机AT89C51根据收到的信号进行数据分析，根据电压信号的周期为20ms和A/D的转换时间(本设计选用的A/D转换芯片ADC0809的单次转换时间仅为100us),计算出在信号的一个周期内A/D采样次数,然后对输入信号进行采样,边采样边计算，基于离散数值算法的电压有效值的计算公式为：其中，K为采样序列顺序号，U(K)为时刻电压瞬时值。

当电流互感器的输入电流为0A-10A时,对应的输出电压为0V-10V，输入和输出呈线性变化，输出的电流信号经采样保持电路传送至AD转换芯片ADC0809，AD转换芯片ADC0809将收到的电流信号进行模数转换后传送至单片机AT89C51中，单片机AT89C51根据收到的信号进行数据分析，根据电压信号的周期为20ms和A/D的转换时间,计算出在信号的一个周期内A/D采样次数,然后对输入信号进行采样,边采样边计算，基于离散数值算法电流有效值计算公式为:其中,K为采样序列顺序号i(K)为时刻电流瞬时值。

功率因数采集模块主要由过零比较器及相位检测电路构成，电压互感器及电流互感器输出的电压信号、电流信号分别经过零比较器处理成方波信号，输入相位检测电路，得到一组互补的相位信号，如图2所示，相位检测电路输出的脉冲信号不受输入信号幅度的影响，输出信号Q的宽度T反映了检测电源的电压和电流之间的相位差，即θ的大小，转换成的两路矩形波信号送入单片机AT89C51的INT0、INT1口，在每路矩形波电压下降沿时单片机AT89C51响应中断程序，利用单片机AT89C51定时器功能测定出检测电源电压和电流过零点的时间差T，因为电网电压和电流的频率均为工频50Hz（对应周期为20000us），而一个周期对应的电角度为360°，故当T值被测定后，功率因数角θ即可按下式计算 $\begin{array}{c}T/\mathrm{\θ}=2000/360\\ \mathrm{\θ}=0.018T\end{array}$ (T的单位为us)，则功率因数cosθ即可方便的求出。

通过上述模块可分别求出检测电源的电压、电流、功率因数，功率P=Uicosθ，也可方便的求出。

正负电源电路产生正负5V和正负15V电压，用来给电路板上的各种芯片供电，其输入端由输出正9V正15V变压器提供电压。

显示屏采用LCD1602，其由单片机AT89C51来控制显示。

Claims (3)

1.一种数字功率测试仪，其特征在于，其包括：

对检测电源的输出电压及输出电流进行采样的电压互感器与电流互感器；

分别对电压互感器与电流互感器输出的电压信号采集，以供模数转换的采样保持电路；

将采样保持电路采集到的模拟量转化成数字量的AD转换芯片；

功率因数采集模块，电压互感器与电流互感器输出的电压信号分别经过零比较器输入相位检测电路，得到一组互补的相位信号；

单片机，其对AD转换芯片、功率因数采集模块发送的信号进行数据处理；

正负电源电路，其对电路中的各种芯片提供工作电压。

2.根据权利要求1所述的一种数字功率测试仪，其特征在于，电路模块集成于电路板上，电路板安装于数字功率测试仪的壳体内，所述的壳体外设有操作键、接线端子、电源开关及显示屏。

3.根据权利要求1所述的一种数字功率测试仪，其特征在于，AD转换芯片的型号为ADC0809，单片机型号为AT89C51，电压互感器、电流互感器采用TVA1421-01M的组合式互感器。