CN105137268A - 一种剩余电流互感器采样电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种剩余电流互感器采样电路，用于对剩余电流互感器的输出信号进行采样并处理的信号采样模块、用于将信号采样模块采集到的电压信号放大输出的差分信号运算放大模块、用于提供标准参考电压的参考电压模块以及CPU处理模块；所述信号采样模块的输入端与剩余电流互感器的输出端连接，所述信号采样模块的输出端和参考电压模块的输出端分别与所述差分信号运算放大模块的输入端连接，所述差分信号运算放大模块的输出端直接连接CPU处理模块的A/D转换端口。该采样电路测量精度高，性能可靠，可以准确判别剩余电流互感器与采样电路之间的连接线状态，满足现场用户的需求。
Description
技术领域
本发明涉及电路领域，尤其涉及一种剩余电流互感器采样电路。
背景技术
目前电气火灾监控探测器和剩余电流互感器的连接，都是直接把剩余电流互感器的输出端并联一个采样电阻，将电流信号转换成电压信号后直接接到AD转换电路的输入端，当剩余电流互感器中有电流流过时，AD转换电路直接把采样数据送CPU计算，探测器就可以得到剩余电流互感器流过的电流。但这种方式有个缺点，当剩余电流互感器的剩余电流为0时，则探测器显示电流也为0，探测器会将其判断为流过的电流为0，即剩余电流互感器与采样电阻之间的连接状态短路或断路故障时会出现误判，导致无法判断剩余电流互感器是连接线短路还是断路导致流过互感器的电流为零，失去了对剩余电流互感器的监视功能。
发明内容
本发明的目的在于提出一种剩余电流互感器采样电路，当CPU处理模块检测到剩余电流值为零时，信号采样模块输出的电压值与参考电压模块提供的标准电压值通过差分信号运算放大模块输出至CPU处理模块，通过CPU处理模块采集到的直流电压值来判断剩余电流互感器与采样电阻之间连接线是正常、短路或断路故障。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种剩余电流互感器采样电路，包括：用于对剩余电流互感器的输出信号进行采样并处理的信号采样模块、用于将信号采样模块采集到的电压信号放大输出的差分信号运算放大模块、用于提供标准参考电压的参考电压模块以及CPU处理模块；所述信号采样模块的输入端与剩余电流互感器的输出端连接，所述信号采样模块的输出端和参考电压模块的输出端分别与所述差分信号运算放大模块的输入端连接，所述差分信号运算放大模块的输出端直接连接CPU处理模块的A/D转换端口。
具体的，所述信号采样模块由采样电阻R1、电阻R2、电阻R3组成；所述差分信号运算放大模块由电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、运算放大器U1组成；所述参考电压模块由一外部基准电压组成；
具体的，所述信号采样模块由采样电阻R1与电阻R2、电阻R3串联连接，所述采样电阻R1跨接在剩余电流互感器的输出端之间；
具体的，所述信号采样模块的输出端还分别通过所述信号运算放大模块的电阻R4、电阻R6与运算放大器U1的反相输入端、正相输入端连接；
具体的，所述运算放大器U1的输出端直接连接所述CPU处理模块的A/D转换端口，所述运算放大器U1的输出端还通过电阻R5连接于运算放大器U1的反相输入端；
具体的，所述差分信号运算放大模块的电阻R7的一端连接外部基准电压，另一端与运算放大器U1的正相输入端连接。
优选的，所述运算放大器U1采用运算放大器LM2904M。
综上所述，本发明具有以下有益效果：在剩余电流互感器与CPU处理模块之间增加一采样电路，当CPU处理模块接收到采样电路的输出电压并计算得到的剩余电流为零时，信号采样模块采集输出的电压值、参考电压模块输出的标准电压经过差分信号运算放大模块的运算放大器U1输出至CPU处理模块，通过CPU处理模块采集到的直流电压值来比较并判断剩余电流互感器连接线是正常、短路或断路故障。该采样电路测量精度高，性能可靠，可以准确判别剩余电流互感器与采样电路之间的连接状态，满足现场用户的需求。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的剩余电流互感器采样电路原理结构示意图。
图2为本发明较佳实施例的剩余电流互感器采样电路结构示意图。
具体实施方式
为了让本领域的技术人员能够更好地了解本发明的技术方案，下面结合附图以及具体实施方式，对本发明作进一步的阐述。
如图1所示，本发明实施例提供的一种剩余电流互感器采样电路，包括用于对剩余电流互感器的输出信号进行采样并处理的信号采样模块、用于将信号采样模块采集到的电压信号放大输出的差分信号运算放大模块、用于提供标准参考电压的参考电压模块以及CPU处理模块；信号采样模块的输入端与剩余电流互感器的输出端连接，信号采样模块的输出端和参考电压模块的输出端分别与差分信号运算放大模块的输入端连接，差分信号运算放大模块的输出端直接连接CPU处理模块的A/D转换端口。
如图2所示，本实施例中，信号采样模块由采样电阻R1、电阻R2、电阻R3组成；差分信号运算放大模块由电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、运算放大器U1组成；所述参考电压模块由一外部基准电压组成；信号采样模块由采样电阻R1与电阻R2、电阻R3串联连接，采样电阻R1跨接在剩余电流互感器的输出端之间；信号采样模块的输出端还分别通过差分信号运算放大模块的电阻R4、电阻R6与运算放大器U1的反相输入端、正相输入端连接；运算放大器U1的输出端直接连接CPU处理模块的A/D转换端口，运算放大器U1的输出端还通过电阻R5连接于运算放大器U1的反相输入端；差分信号运算放大模块的电阻R7的一端连接外部基准电压，另一端与运算放大器U1的正相输入端连接。
在本实施例中，运算放大器U1采用运算放大器LM2904M。
本实施例的工作原理如下：正常工作时，采样电阻R1与剩余电流互感器并联，剩余电流信号经采样电阻R1转换为电压信号，该电压信号和参考电压模块输出的标准电压信号经差分信号运算放大模块的运算放大器U1进入A/D转换端口到CPU处理模块，CPU处理模块对运算放大器输出的电压大小进行判别，实现正常的剩余电流监视功能。
具体的，当CPU处理模块接收到的采样电路的输出电压并计算得到的剩余电流为零时，就需要对剩余电流互感器连接线进行故障检测，判断是由于剩余电流互感器与采样电阻R1的连接线短路还是断路导致采样电流为0，若剩余电流互感器与采样电阻R1的连接线短路时，直流内阻很小，与采样电阻R1并联时电阻接近于0，则CPU处理模块接收到的直流电压比连接线正常时接收到的直流电压大，可以判断剩余电流互感器与采样电阻R1的连接线短路并做出相应提示；若剩余电流互感器与采样电阻R1的连接线断路时，电阻无穷大，与采样电阻R1并联后，内阻可以忽略不计，并联阻值接近于R1的阻值，经差分信号放大模块的运算放大器U1进入A/D转换端口，此时CPU处理模块接收到的直流电压比连接线正常时接收到的直流电压小，可以判断剩余电流互感器与采样电阻R1的连接线断路并做出相应提示。
本实施例具有以下优势：
1.电路设计合理且成本低廉；
2.测量精度高，性能可靠，可以准确判别剩余电流互感器与采样电路之间的连接线的连接状态。
本实施例只是本发明的较优实施方式，未进行详细描述的部分均采用公知的成熟技术。需要说明的是，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种剩余电流互感器采样电路，其特征在于，包括：
用于对剩余电流互感器的输出信号进行采样并处理的信号采样模块、用于将信号采样模块采集到的电压信号放大输出的差分信号运算放大模块、用于提供标准参考电压的参考电压模块以及CPU处理模块；所述信号采样模块的输入端与剩余电流互感器的输出端连接，所述信号采样模块的输出端和参考电压模块的输出端分别与所述差分信号运算放大模块的输入端连接，所述差分信号运算放大模块的输出端直接连接CPU处理模块的A/D转换端口。
2.根据权利要求1所述的一种剩余电流互感器采样电路，其特征在于，所述信号采样模块由采样电阻R1、电阻R2、电阻R3组成；所述差分信号运算放大模块由电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、运算放大器U1组成；所述参考电压模块由一外部基准电压组成；
所述信号采样模块由采样电阻R1与电阻R2、电阻R3串联连接，
所述采样电阻R1跨接在剩余电流互感器的输出端之间；
所述信号采样模块的输出端还分别通过所述信号运算放大模块的电阻R4、电阻R6与运算放大器U1的反相输入端、正相输入端连接；
所述运算放大器U1的输出端直接连接所述CPU处理模块的A/D转换端口，所述运算放大器U1的输出端还通过电阻R5连接于运算放大器U1的反相输入端；
所述差分信号运算放大模块的电阻R7的一端连接外部基准电压，另一端与运算放大器U1的正相输入端连接。
3.根据权利要求2所述的一种剩余电流互感器采样电路，其特征在于，所述运算放大器U1采用运算放大器LM2904M。
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