一種智能化高精度電壓數據采集系統及方法技術方案

本發明專利技術提供了一種智能化高精度電壓數據采集系統及方法，涉及數據處理領域，其特征在于，所述系統包括：電壓采集單元、預處理單元、檔位變換單元、AC/DC轉換單元、模數轉換單元、處理器和顯示單元；所述電壓采集單元信號連接于預處理單元；所述預處理單元分別信號連接于檔位變換單元和處理器；所述檔位變換單元分別信號連接于AC/DC轉換單元和模數轉換單元；所述AC/DC轉換單元信號連接于模數轉換單元；所述A/D轉換單元信號連接于處理器；所述處理器信號連接于顯示單元。本發明專利技術具有體積小、精度高、結構簡單、使用與讀數方便、性價比高和適應范圍寬等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及數據處理領域，特別涉及一種智能化高精度電壓數據采集系統及方法。
技術介紹
電壓是電子與電力系統中最基本的測量元素之一，快速準確地獲取電壓值一直是數據采集與電子測量儀器研究的重要內容之一。傳統的指針式電壓表具有精度低、可視距離近、功能單一等缺陷，已不適應高速信息化的發展需要。目前市場上廣泛使用的數字電壓表智能化程度低，測量電壓時需手動切換量程，當量程選擇不當時會出現測量精度下降、乃至燒壞電壓表的極端情況；而高精度的全量程無檔數字電壓表一般都采用了DSP、FPGA或CPLD等復雜電路系統，硬件和軟件實現成本較高。
技術實現思路
鑒于此，本專利技術提供了一種智能化高精度電壓數據采集系統及方法，本專利技術具有體積小、精度高、結構簡單、使用與讀數方便、性價比高和適應范圍寬等優點。本專利技術采用的技術方案如下：一種智能化高精度電壓數據采集系統，其特征在于，所述系統包括：電壓采集單元、預處理單元、檔位變換單元、AC/DC轉換單元、模數轉換單元、處理器和顯示單元；所述電壓采集單元信號連接于預處理單元，用于采集原始電壓數據，將采集到的原始電壓數據發送至預處理單元；所述預處理單元分別信號連接于檔位變換單元和處理器，用于根據處理器發送過來的控制命令對采對接收到的原始電壓數據進行衰減處理、量程轉換處理和放大處理；所述檔位變換單元分別信號連接于AC/DC轉換單元和模數轉換單元，用于根據采集的電壓是直流電壓還是交流電壓改變電壓傳輸的路線；所述AC/DC轉換單元信號連接于模數轉換單元，用于將交流電轉換為直流電；所述A/D轉換單元信號連接于處理器，用于將接收到的模擬的原始電壓數據信息轉換為數字信號；所述處理器信號連接于顯示單元，用于對接收到的數字信號進行采樣、濾波和誤差矯正，將處理的結果發送至顯示單元進行顯示。所述預處理單元包括：衰減器、量程轉換模塊和放大模塊；所述衰減器信號連接于量程轉換模塊，用于將電壓值過高的電壓衰減至設定的范圍值；所述量程轉換模塊，用于根據處理器發送過來的控制命令控制繼電器對衰減器或放大模塊進行相對應的調整，選擇出最佳的量程；所述放大模塊，用于對電壓值過低的電壓放大至設定的范圍值。所述處理器包括：采樣模塊、濾波模塊和誤差矯正模塊；所述采樣模塊信號連接于濾波模塊，用于對接收到的電壓信號進行采樣；所述濾波模塊信號連接于誤差矯正模塊，用于對接收到的電壓信號進行采樣；所述誤差矯正模塊信號連接于顯示單元，用于對接收到的電壓信號進行誤差矯正，將校正后的結果發送至顯示單元進行顯示。所述檔位變換單元包括：識別模塊和開關模塊；所述識別模塊信號連接于開關模塊，用于對接收到的電壓數據進行識別，判斷其是直流電電壓還是交流電電壓；所述開關模塊分別信號連接于AC/DC轉換單元和模數轉換單元，用于格局是被模塊的識別結果，判斷應該連通哪一條線路。一種智能化高精度電壓數據采集方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：步驟1：系統初始化，處理器設定最高量程，電壓采集單元開始采集原始電壓數據；步驟2：預處理單元對采集到的原始電壓數據進行衰減和放大處理，將處理后的電壓數據發送至的檔位轉換單元；步驟3：檔位轉換單元判斷接收到的電壓數據是直流電電壓還是交流電電壓，若是直流電電壓則執行步驟5；若是交流電電壓，則執行步驟4；步驟4：AC/DC轉換單元將交流電轉換為直流電，將轉后的電壓數據發送至A/D轉換單元；步驟5：A/D轉換單元將接收到的模擬電壓數據轉換為數字電壓數據，將轉換后的電壓數據發送至處理器；步驟6：處理器判斷接收到的電壓數據的量程是否超過設定的閾值A；若沒超過則執行步驟7；若超過，則判斷是否為最高量程，如果為最高量程，則進行過載處理；如果不是最高量程，則切換到最高量程，重新執行步驟5；步驟7：處理器判斷接收到的電壓數據的量程是否超過設定的閾值B；若超過則進行標度轉換，執行步驟8；若沒有超過，則判斷是否為最低梁大成，如果為最低量程，則進行標度轉換執行步驟8；如果不是最低量程，則降一檔量程，重新執行步驟5；步驟8：處理器對接收到的電壓數據進行采樣、濾波和誤差矯正處理，將處理后的結果發送至顯示單元進行顯示。所述處理器對接收到的電壓數據進行濾波的方法包括以下步驟：步驟1：處理器預先設定一個相鄰采樣允許的最大偏差閾值： ；步驟2：當每次檢測到新的電壓數據時進行如下會判斷：如果接收到的新的電壓數據與前次接收到的電壓數據的絕對值小于或等于DT，則本次采樣值有效；相反則放棄接收到的新的電壓數據，取前次電壓數據代替新的電壓數據。所述處理器對接收到的電壓數據進行誤差矯正的方法包括以下步驟：步驟1：設定電壓樣本數據為：，其中 ；其中為標度變換后的電壓值；所述 為實際電壓值；采用如下公式得到系數和 ；；；步驟2：將各校正點數據（Xi，Yi）代入上兩式得到系數a、b的值，并存人處理器的內存單元中；在正式測量時，根據測量值和誤差校正方程Y=aX+b求出校正值Y，從而消除系統誤差。采用以上技術方案，本專利技術產生了以下有益效果：1、體積小、成本低：本專利技術結構簡單，相較于采用FPGA或DSP的電壓數據采集系統，本專利技術的處理器可以使用單片機，成本大幅度降低。2、結構簡單：本專利技術的結構簡單，各部分連接關系容易理解，且容易工業生產制造，進一步的降低了制造成本。3、能夠同時采集交流電電壓和直流電電壓：本專利技術能夠同時采集交流電和直流電的電壓數據，且系統能夠自動根據實際情況進行切換，自動化程度高。采用以上技術方案，本專利技術產生了以下有益效果：1、體積小、精度高：本專利技術結構簡單，相較于采用FPGA或DSP的電壓數據采集系統，本專利技術的處理器可以使用單片機，成本大幅度降低。但本專利技術的電壓數據采集系統對采集到的數據進行了綜合處理，同時對數據進行了誤差矯正，保證了測量的精度。2、測量范圍可調，適用性廣：本專利技術的電壓數據采集系統能夠將目標電壓的范圍調整到合適的范圍，同時能夠針對超出范圍的電壓進行處理，增大電壓數據采集系統的適用范圍。3、能夠同時采集交流電電壓和直流電電壓：本專利技術能夠同時采集交流電和直流電的電壓數據，且系統能夠自動根據實際情況進行切換，自動化程度高。附圖說明圖1是本專利技術的一種智能化高精度電壓數據采集系統及方法的系統結構示意圖。具體實施方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書（包括任何附加權利要求、摘要）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。本專利技術實施例1中提供了一種智能化高精度電壓數據采集系統，系統結構如圖1所示：一種智能化高精度電壓數據采集系統，其特征在于，所述系統包括：電壓采集單元、預處理單元、檔位變換單元、AC/DC轉換單元、模數轉換單元、處理器和顯示單元；所述電壓采集單元信號連接于預處理單元，用于采集原始電壓數據，將采集到的原始電壓數據發送至預處理單元；所述預處理單元分別信號連接于檔位變換單元和處理器，用于根據處理器發送過來的控制命令對采對接收到的原始電壓數據進行衰減處理、量程轉換處理和放大處理；所述檔位變換單元分別信號連接于AC/DC轉換單元和模數轉換單元，用于本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種智能化高精度電壓數據采集系統，其特征在于，所述系統包括：電壓采集單元、預處理單元、檔位變換單元、AC/DC轉換單元、模數轉換單元、處理器和顯示單元；所述電壓采集單元信號連接于預處理單元，用于采集原始電壓數據，將采集到的原始電壓數據發送至預處理單元；所述預處理單元分別信號連接于檔位變換單元和處理器，用于根據處理器發送過來的控制命令對采對接收到的原始電壓數據進行衰減處理、量程轉換處理和放大處理；所述檔位變換單元分別信號連接于AC/DC轉換單元和模數轉換單元，用于根據采集的電壓是直流電壓還是交流電壓改變電壓傳輸的路線；所述AC/DC轉換單元信號連接于模數轉換單元，用于將交流電轉換為直流電；所述A/D轉換單元信號連接于處理器，用于將接收到的模擬的原始電壓數據信息轉換為數字信號；所述處理器信號連接于顯示單元，用于對接收到的數字信號進行采樣、濾波和誤差矯正，將處理的結果發送至顯示單元進行顯示。

【技術特征摘要】
1.一種智能化高精度電壓數據采集系統，其特征在于，所述系統包括：電壓采集單元、預處理單元、檔位變換單元、AC/DC轉換單元、模數轉換單元、處理器和顯示單元；所述電壓采集單元信號連接于預處理單元，用于采集原始電壓數據，將采集到的原始電壓數據發送至預處理單元；所述預處理單元分別信號連接于檔位變換單元和處理器，用于根據處理器發送過來的控制命令對采對接收到的原始電壓數據進行衰減處理、量程轉換處理和放大處理；所述檔位變換單元分別信號連接于AC/DC轉換單元和模數轉換單元，用于根據采集的電壓是直流電壓還是交流電壓改變電壓傳輸的路線；所述AC/DC轉換單元信號連接于模數轉換單元，用于將交流電轉換為直流電；所述A/D轉換單元信號連接于處理器，用于將接收到的模擬的原始電壓數據信息轉換為數字信號；所述處理器信號連接于顯示單元，用于對接收到的數字信號進行采樣、濾波和誤差矯正，將處理的結果發送至顯示單元進行顯示。2.如權利要求1所述的智能化高精度電壓數據采集系統，其特征在于，所述預處理單元包括：衰減器、量程轉換模塊和放大模塊；所述衰減器信號連接于量程轉換模塊，用于將電壓值過高的電壓衰減至設定的范圍值；所述量程轉換模塊，用于根據處理器發送過來的控制命令控制繼電器對衰減器或放大模塊進行相對應的調整，選擇出最佳的量程；所述放大模塊，用于對電壓值過低的電壓放大至設定的范圍值。3.如權利要求2所述的智能化高精度電壓數據采集系統，其特征在于，所述處理器包括：采樣模塊、濾波模塊和誤差矯正模塊；所述采樣模塊信號連接于濾波模塊，用于對接收到的電壓信號進行采樣；所述濾波模塊信號連接于誤差矯正模塊，用于對接收到的電壓信號進行采樣；所述誤差矯正模塊信號連接于顯示單元，用于對接收到的電壓信號進行誤差矯正，將校正后的結果發送至顯示單元進行顯示。4.如權利要求3所述的智能化高精度電壓數據采集系統，其特征在于，所述檔位變換單元包括：識別模塊和開關模塊；所述識別模塊信號連接于開關模塊，用于對接收到的電壓數據進行識別，判斷其是直流電電壓還是交流電電壓；所述開關模塊分別信號連接于AC/DC轉換單元和模數轉換單元，用于格局是被模塊的識別結果，判斷應該連通哪一條線路。5.一種基于權利要求1至4之一所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡強，
申請(專利權)人：成都市和平科技有限責任公司，
類型：發明
國別省市：四川;51