CN108508252A - 具有检测和驱动于一体的电压传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有检测和驱动于一体的电压传感器，包括前置放大电路、光电耦合器和电压电流转换芯片；前置放大电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容和供电电源，第四电容的一端连接正极输出端，第四电容的另一端与第九电阻的一端和第十电阻的一端连接，第九电阻的另一端分别与第三电容的一端和第五电阻的一端连接，第三电容的一端与第六电阻的一端连接。实施本发明的具有检测和驱动于一体的电压传感器，具有以下有益效果：具有测量控制一体化、结构较为简单、性能较为稳定、方便使用。

Description

具有检测和驱动于一体的电压传感器

技术领域

本发明涉及电压传感器领域，特别涉及一种具有检测和驱动于一体的电压传感器。

背景技术

电压传感器是一种将被测电量参数转换成直流电流、直流电压并隔离输出模拟信号或数字信号的装置。电压传感器用于测量电网中波形畸变较严重的电压或电流信号，也可以测量方波，三角波等非正弦波形。电压传感器的原理是利用霍尔效应将原边电压通过外置或内置电阻，将电流限制在10mA，此电流经过多匝绕组之后，经过聚磁材料将原边电流产生的磁场被气隙中的霍尔元件检测到，并感应出相应电动势，该电动势经过电路调整后反馈给补偿线圈进而补偿，该补偿线圈产生的磁通与原边电流(被测电压通过限流电阻产生)产生的磁通大小相等，方向相反，从而在磁芯中保持磁通为零。传统的电压传感器功能较为单一，结构复杂，由于其不具有电路保护功能，性能不稳定，这样就造成使用不方便。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种具有测量控制一体化、结构较为简单、性能较为稳定、方便使用的具有检测和驱动于一体的电压传感器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种具有检测和驱动于一体的电压传感器，包括前置放大电路、光电耦合器和电压电流转换芯片，所述前置放大电路对采集的现场电压信号进行前置放大，并将前置放大后的电压信号通过所述光电耦合器隔离后传送到所述电压电流转换芯片，所述电压电流转换芯片将所述前置放大后的电压信号转换为电流驱动信号；

所述前置放大电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容和供电电源，所述第四电容的一端连接正极输出端，所述第四电容的另一端分别与所述第九电阻的一端和第十电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端分别与所述第三电容的一端和第五电阻的一端连接，所述第三电容的一端与所述第六电阻的一端连接，所述第十电阻的另一端与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极依次通过所述第五四电容和第八电阻通连接负极输出端，所述第二三极管的集电极分别与所述第七电阻的一端和第一三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极分别与所述第一电阻的一端和第一电容的一端连接，所述第七电阻的另一端和第一电阻的另一端均连接所述供电电源，所述第一三极管的发射极分别与所述第二电阻的一端和第二电容的一端连接，所述第二电阻的另一端分别与所述第五电阻的另一端和第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端分别与所述第四电阻的一端和第二电容的另一端连接，所述第四电阻的另一端连接所述负极输出端。

在本发明所述的具有检测和驱动于一体的电压传感器中，所述前置放大电路还包括第六电容，所述第二三极管的集电极与所述第六电容的一端连接，所述第六电容的另一端与所述第一三极管的基极连接。

在本发明所述的具有检测和驱动于一体的电压传感器中，所述前置放大电路还包括第十一电阻，所述第十一电阻的一端与所述第九电阻的另一端连接，所述第十一电阻的另一端与所述第五电阻的一端连接。

在本发明所述的具有检测和驱动于一体的电压传感器中，所述前置放大电路还包括第十二电阻，所述第十二电阻的一端与所述第七电阻的另一端连接，所述第十二电阻的另一端与所述第一电阻的另一端连接。

在本发明所述的具有检测和驱动于一体的电压传感器中，所述前置放大电路还包括第十三电阻，所述第十三电阻的一端与所述第六电阻的另一端连接，所述第十三电阻的另一端与所述第一三极管的集电极连接。

在本发明所述的具有检测和驱动于一体的电压传感器中，所述前置放大电路还包括第十四电阻，所述第十四电阻的一端与所述第一电阻的另一端连接，所述第十四电阻的另一端连接所述供电电源。

在本发明所述的具有检测和驱动于一体的电压传感器中，所述前置放大电路还包括第十五电阻，所述第十五电阻的一端与所述第六电容的另一端连接，所述第十五电阻的另一端与所述第一三极管的基极连接。

在本发明所述的具有检测和驱动于一体的电压传感器中，所述第一三极管和第二三极管均为NPN型三极管。

实施本发明的具有检测和驱动于一体的电压传感器，具有以下有益效果：由于前置放大电路、光电耦合器和电压电流转换芯片，电压电流转换芯片输出电力驱动信号，前置放大电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容和供电电源，第十电阻用于进行过流保护，第四电容用于旁路，因此其具有测量控制一体化、结构较为简单、性能较为稳定、方便使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具有检测和驱动于一体的电压传感器一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中前置放大电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明具有检测和驱动于一体的电压传感器实施例中，该具有检测和驱动于一体的电压传感器的结构示意图如图1所示。图1中，该具有检测和驱动于一体的电压传感器包括前置放大电路1、光电耦合器2和电压电流转换芯片3，其中，光电耦合器的输入端与前置放大电路1的输出端连接，光电耦合器2的输出端与电压电路转换芯片3的输入端连接，具体的，前置放大电路1对采集的现场电压信号进行前置放大，并将前置放大后的电压信号通过光电耦合器2隔离后传送到电压电流转换芯片3，电压电流转换芯片3将前置放大后的电压信号转换为电流驱动信号，该电流驱动信号为大功率电流驱动信号。

图2为本实施例中前置放大电路的电路原理图，图2中，该前置放大电路1包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5和供电电源VCC，其中，第四电容C4的一端连接正极输出端OUT+连接，第四电容C4的另一端分别与第九电阻R9的一端和第十电阻R10的一端连接，第九电阻R9的另一端分别与第三电容C3的一端和第五电阻R5的一端连接，第三电容C3的一端与第六电阻R6的一端连接，第十电阻R10的另一端与第二三极管Q2的基极连接，第二三极管Q2的发射极依次通过第五电容C5和第八电阻R8通连接负极输出端OUT-。

第二三极管Q2的集电极分别与第七电阻R7的一端和第一三极管Q1的基极连接，第一三极管Q1的集电极分别与第一电阻R1的一端和第一电容C1的一端连接，第七电阻R7的另一端和第一电阻R1的另一端均连接供电电源VCC，第一三极管Q1的发射极分别与第二电阻R2的一端和第二电容C2的一端连接，第二电阻R2的另一端分别与第五电阻R5的另一端和第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端分别与第四电阻R4的一端和第二电容C2的另一端连接，第四电阻R4的另一端连接负极输出端。

第十电阻R10为限流电阻，用于对第二三极管Q2的基极所在的支路进行过流保护，第五电容C5为旁路电容。该具有检测和驱动于一体的电压传感器采集现场的电压信号，经过前置放大电路1，光电耦合器2进行隔离后，由电压电流转换芯片3线性输出大功率电流驱动信号，该具有检测和驱动于一体的电压传感器具有测量控制一体化，其结构较为简单、性能较为稳定、方便使用。

值得一提的是，本实施例中，第一三极管Q1和第二三极管Q2均为NPN型三极管。当然，在本实施例的一些情况下，第一三极管Q1和第二三极管Q2也可以均为PNP型三极管，但这时电路的结构也要相应发生变化。

本实施例中，前置放大电路1还包括第六电容C6，第二三极管Q2的集电极与第六电容C6的一端连接，第六电容C6的另一端与第一三极管Q1的基极连接。第六电容C6为耦合电容，用于防止第二三极管Q2和第一三极管Q1之间的干扰，以进一步提高电路的稳定性。

本实施例中，该前置放大电路1还包括第十一电阻R11，第十一电阻R11的一端与第九电阻R9的另一端连接，第十一电阻R11的另一端与第五电阻R5的一端连接。第十一电阻R11为限流电阻，用于对第五电阻R5所在的支路进行过流保护，以更进一步提高电路的安全性和稳定性。

本实施例中，该前置放大电路1还包括第十二电阻R12，第十二电阻R12的一端与第七电阻R7的另一端连接，第十二电阻R12的另一端与第一电阻R1的另一端连接。第十二电阻R12为限流电阻，用于对第七电阻R7所在的支路进行过流保护。

本实施例中，该前置放大电路1还包括第十三电阻R13，第十三电阻R13的一端与第六电阻R6的另一端连接，第十三电阻R13的另一端与第一三极管Q1的集电极连接。第十三电阻R13为限流电阻，用于对第六电阻R6所在的支路进行过流保护。

本实施例中，该前置放大电路还包括第十四电阻R14，第十四电阻R14的一端与第一电阻R1的另一端连接，第十四电阻R14的另一端连接供电电源VCC。第十四电阻R14为限流电阻，用于对第一电阻R1和供电电源VCC之间的支路进行过流保护。本实施例中，供电电源VCC提供的供电电压为30V，当然，在本实施例的一些情况下，供电电源VCC所提供的供电电压的大小可根据实际情况进行相应调整。

本实施例中，该前置放大电路1还包括第十五电阻R15，第十五电阻R15的一端与第六电容C6的另一端连接，第十五电阻R15的另一端与第一三极管Q1的基极连接。第十五电阻R15为限流电阻，用于对第一三极管Q1的基极所在的支路进行过流保护。

总之，在本实施例中，该具有检测和驱动于一体的电压传感器采集现场的电压信号，经过前置放大电路1，光电耦合器2进行隔离后，由电压电流转换芯片3线性输出大功率电流驱动信号，该具有检测和驱动于一体的电压传感器具有测量控制一体化，其结构较为简单、性能较为稳定、方便使用。同时由于前置放大电路1设有限流电阻，可以进行过流保护，其增强了电路的安全性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有检测和驱动于一体的电压传感器，其特征在于，包括前置放大电路、光电耦合器和电压电流转换芯片，所述前置放大电路对采集的现场电压信号进行前置放大，并将前置放大后的电压信号通过所述光电耦合器隔离后传送到所述电压电流转换芯片，所述电压电流转换芯片将所述前置放大后的电压信号转换为电流驱动信号；

所述前置放大电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容和供电电源，所述第四电容的一端连接正极输出端，所述第四电容的另一端分别与所述第九电阻的一端和第十电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端分别与所述第三电容的一端和第五电阻的一端连接，所述第三电容的一端与所述第六电阻的一端连接，所述第十电阻的另一端与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极依次通过所述第五电容和第八电阻通连接负极输出端，所述第二三极管的集电极分别与所述第七电阻的一端和第一三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极分别与所述第一电阻的一端和第一电容的一端连接，所述第七电阻的另一端和第一电阻的另一端均连接所述供电电源，所述第一三极管的发射极分别与所述第二电阻的一端和第二电容的一端连接，所述第二电阻的另一端分别与所述第五电阻的另一端和第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端分别与所述第四电阻的一端和第二电容的另一端连接，所述第四电阻的另一端连接所述负极输出端。

2.根据权利要求1所述的具有检测和驱动于一体的电压传感器，其特征在于，所述前置放大电路还包括第六电容，所述第二三极管的集电极与所述第六电容的一端连接，所述第六电容的另一端与所述第一三极管的基极连接。

3.根据权利要求2所述的具有检测和驱动于一体的电压传感器，其特征在于，所述前置放大电路还包括第十一电阻，所述第十一电阻的一端与所述第九电阻的另一端连接，所述第十一电阻的另一端与所述第五电阻的一端连接。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的具有检测和驱动于一体的电压传感器，其特征在于，所述前置放大电路还包括第十二电阻，所述第十二电阻的一端与所述第七电阻的另一端连接，所述第十二电阻的另一端与所述第一电阻的另一端连接。

5.根据权利要求4所述的具有检测和驱动于一体的电压传感器，其特征在于，所述前置放大电路还包括第十三电阻，所述第十三电阻的一端与所述第六电阻的另一端连接，所述第十三电阻的另一端与所述第一三极管的集电极连接。

6.根据权利要求5所述的具有检测和驱动于一体的电压传感器，其特征在于，所述前置放大电路还包括第十四电阻，所述第十四电阻的一端与所述第一电阻的另一端连接，所述第十四电阻的另一端连接所述供电电源。

7.根据权利要求2所述的具有检测和驱动于一体的电压传感器，其特征在于，所述前置放大电路还包括第十五电阻，所述第十五电阻的一端与所述第六电容的另一端连接，所述第十五电阻的另一端与所述第一三极管的基极连接。

8.根据权利要求1至3任意一项所述的具有检测和驱动于一体的电压传感器，其特征在于，所述第一三极管和第二三极管均为NPN型三极管。