CN109387682A - 一种交流电压和交流电流信号自适应采样电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种交流电压和交流电流信号自适应采样电路及方法，其中的自适应采样电路包括阻值可控的电阻器和采样处理电路，电阻器与采样处理电路的采样端子并联连接；电阻器与采样处理电路的并联点用于连接交流采样信号；采样处理电路包括用于控制改变电阻器阻值的第一控制端，以及用于对采集到的电阻器两端的电压信号的幅值进行计算的幅值计算单元。本发明通过改变电阻器的阻值，并根据电阻器两端的电压幅值判定采样信号类型，若为交流电流信号，将电阻器的阻值调整到适合电流采样的阻值进行采样；若为交流电压信号，则直接对该电阻器两端的电压进行采样；整个过程不需要人为参与，可自适应采集交流电压信号和交流电流信号，自动化程度较高。
Description
技术领域
本发明涉及一种交流电压和交流电流信号自适应采样电路及方法，属于采样电路技术领域。
背景技术
目前，常见的交流信号采样电路要么只能采样交流电压信号，要么只能采样交流电流信号，即使能实现电压信号、电流信号的采样，也需要通过手动短接电阻或者是更换电路板来实现，应用不灵活，自适应性不强。
发明内容
本发明的目的是提供一种交流电压和交流电流信号自适应采样电路及方法，用于解决现有技术中实现采样交流电压信号、交流电流信号需要手动短接电阻或者是更换电路板，自适应能力较差的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种交流电压和交流电流信号自适应采样电路，包括阻值可控的电阻器和采样处理电路，所述电阻器与采样处理电路的采样端子并联连接；所述电阻器与采样处理电路的并联点用于连接交流采样信号；所述采样处理电路包括用于控制改变所述电阻器阻值的第一控制端，以及用于对采集到的所述电阻器两端的电压信号的幅值进行计算的幅值计算单元。
进一步的，该自适应采样电路还包括串设在所述电阻器以及所述并联点之间的控制开关，所述采样处理电路还包括用于控制所述控制开关通断的第二控制端。
进一步的，所述控制开关为继电器常闭触点开关。
进一步的，所述电阻器为数字电位器。
本发明还提供了一种交流电压和交流电流信号自适应采样方法，包括以下步骤：
步骤1，控制改变用于连接交流采样信号的阻值可控的电阻器的阻值，并检测该电阻器两端的电压幅值是否发生变化；
步骤2，若发生变化，则判定交流采样信号为交流电流信号，将该电阻器的阻值调整到适合电流采样的阻值，并对该电阻器两端的电压进行采样；若未发生变化，则判定交流采样信号为交流电压信号，则对该电阻器两端的电压进行采样。
进一步的，步骤2中还包括若判定交流采样信号为交流电压信号，控制断开与该电阻器串联的控制开关以对交流采样信号进行电压采样。
进一步的，所述控制开关为继电器常闭触点开关。
进一步的，所述电阻器为数字电位器。
本发明的有益效果是：
通过改变阻值可控的电阻器的阻值，并检测该电阻器两端的电压幅值是否发生变化，若发生变化，则判定采样信号为交流电流信号，将该电阻器的阻值调整到适合交流电流采样的阻值，并对该电阻器两端的电压进行采样；若未发生变化，则判定为交流电压信号，则直接对该电阻器两端的电压进行采样；整个过程不需要人为参与，也不需要断电操作，可自适应采集交流电压信号和交流电流信号，且整个采样电路结构简单，自动化程度较高。
进一步的，若判定交流采样信号为交流电压信号，在进行电压采样时，控制断开与电阻器串联的控制开关，直接对电压信号进行采样，有效避免了电阻器消耗电能以及影响采样信号准确性的现象。
附图说明
图1是本发明交流电压和交流电流信号自适应采样电路的电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体的实施例对本发明的具体实施方式进行详细说明。
本发明提供的交流电压和交流电流信号自适应采样电路的电路结构图如图1所示，包括阻值可控的电阻器R1和采样处理电路，电阻器R1与采样处理电路的采样端子并联，形成两个并联端点。该采样处理电路包括用于控制改变电阻器R1阻值的第一控制端，采样处理电路还包括用于对采集到的电阻器R1两端的电压信号的幅值进行计算的幅值计算单元。
当需要对某个交流信号电路进行采样时，只需要将上述自适应采样电路中的并联端点连接到交流信号电路的输出端AC+和AC-，自适应采样的工作原理如下：
在正常工作过程中，由采样处理电路的第一控制端控制改变电阻器R1的阻值，并采集电阻器R1两端的电压，幅值计算单元计算电阻器R1两端的电压幅值变化情况。若电阻器R1两端的电压幅值发生变化，则说明输入该采样电路的信号为交流电流信号；若电阻器R1两端的电压幅值未发生变化，则说明输入该采样电路的信号为交流电压信号。在判断出输入该采样电路的信号为交流电流信号时，由采样处理电路的第一控制端控制将R1调整到适合交流电流信号采样的电阻值固定下来，此时电阻器R1的作用是在输入信号为交流电流信号时为后级的采样处理电路提供合适的电压。当判断出输入该采样电路的信号为交流电压信号时，则直接对电阻器R1两端的电压进行采样，此时不需要调整R1的阻值大小。
具体的，上述电阻器R1可以采用数字电位器，也可以采用其他阻值可控的电阻器件。为了判断输入信号的性质，在改变电阻器R1的阻值时，可以采用在适当的范围内每间隔一定时间△T线性调整R1的阻值，△T不小于交流信号的周期，此时若幅值计算单元计算得到的电阻器R1两端的电压幅值也相应地线性变化时，说明输入该采样电路的信号为交流电流信号，若幅值计算单元计算得到的电阻器R1两端的电压幅值恒定不变，说明输入该采样电路的信号为交流电压信号。另外，电阻器R1阻值改变的次数可以为1次也可以是2、3、4次等。当只改变一次阻值时，可以选择较大的阻值改变幅度，以提高检测采样信号种类的准确性。
在判断出输入该采样电路的信号为交流电流信号时，需要将R1调整到适合交流电流信号采样的电阻值固定下来，该固定电阻值的大小可以根据采样处理电路的采样量程确定，保证采样处理电路所测得的电阻器R1两端的电压不超过采样处理电路的采样量程，且最好处于采样量程合理的位置处，例如采样量程的2/3位置处。
上述的采样处理电路可以控制改变电阻器R1的阻值，实现对电阻器R1两端的电压进行采样，并对采集到的电压进行幅值计算，当电阻器R1的阻值变化且R1两端的电压幅值也相应地进行变化时，可以自动地将电阻器R1的阻值调整到适合交流电流信号采样的电阻值固定下来。
作为进一步的改进方案，自适应采样电路还包括一个控制开关K1，控制开关K1串设在电阻器R1以及电阻器R1与采样处理电路的并联点之间，控制开关K1的闭合与断开可由采样处理电路的第二控制端进行控制。在交流电压信号输入断开，或者交流电压信号切换到交流电流信号的过程中，采样处理电路读取到的采样值变为零，此时需要闭合控制开关K1。而当判断出输入采样电路的信号为交流电压信号时，控制断开控制开关K1，以避免电阻器R1消耗电能，同时避免了电阻器R1对电压采样信号的影响，保证了采样信号的准确性。
具体的，该控制开关K1可以采用继电器常闭触点开关，继电器的线圈J1设置在采样处理电路中，采样处理电路可以通过控制继电器的线圈J1得电和失电来控制K1的断开和闭合。
对于上述的采样处理电路，能够控制改变电阻器R1的阻值、实现对R1两端的电压进行采样、并对采样电压的幅值进行计算以及控制开关K1闭合和断开。具体的，如图1所示，采样处理电路中设有CPU控制电路，第一控制端和第二控制端设置在该CPU控制电路中，由CPU控制电路控制改变电阻器R1的阻值以及控制开关K1的闭合与断开。当然，在实现上述要求的情况下，采样处理电路可以采用现有技术中的任一采样处理电路，此处对采样处理电路的具体电路结构不再做详细描述。
本发明还提供了一种交流电压和交流电流信号自适应采样方法，包括以下步骤：
步骤1，控制改变用于连接交流采样信号的阻值可控的电阻器的阻值，并检测该电阻器两端的电压幅值是否发生变化；
步骤2，若发生变化，则判定交流采样信号为交流电流信号，将该电阻器的阻值调整到适合电流采样的阻值，并对该电阻器两端的电压进行采样；若未发生变化，则判定交流采样信号为交流电压信号，则对该电阻器两端的电压进行采样。
上述的交流电压和交流电流信号自适应采样电路为实现该交流电压和交流电流信号自适应采样方法的一种具体电路，但并不局限于上述给出的具体电路。
在本发明所提供的交流电压和交流电流信号自适应采样电路及方法中，输入信号的类型可随时进行切换，不需进行断电操作，可自适应地采集交流电压信号和交流电流信号，保证了设备的连续运行，智能化程度极高。
Claims (8)
1.一种交流电压和交流电流信号自适应采样电路，其特征在于，包括阻值可控的电阻器和采样处理电路，所述电阻器与采样处理电路的采样端子并联连接；所述电阻器与采样处理电路的并联点用于连接交流采样信号；所述采样处理电路包括用于控制改变所述电阻器阻值的第一控制端，以及用于对采集到的所述电阻器两端的电压信号的幅值进行计算的幅值计算单元。
2.根据权利要求1所述的交流电压和交流电流信号自适应采样电路，其特征在于，该自适应采样电路还包括串设在所述电阻器以及所述并联点之间的控制开关，所述采样处理电路还包括用于控制所述控制开关通断的第二控制端。
3.根据权利要求2所述的交流电压和交流电流信号自适应采样电路，其特征在于，所述控制开关为继电器常闭触点开关。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的交流电压和交流电流信号自适应采样电路，其特征在于，所述电阻器为数字电位器。
5.一种交流电压和交流电流信号自适应采样方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，控制改变用于连接交流采样信号的阻值可控的电阻器的阻值，并检测该电阻器两端的电压幅值是否发生变化；
步骤2，若发生变化，则判定交流采样信号为交流电流信号，将该电阻器的阻值调整到适合电流采样的阻值，并对该电阻器两端的电压进行采样；若未发生变化，则判定交流采样信号为交流电压信号，则对该电阻器两端的电压进行采样。
6.根据权利要求5所述的交流电压和交流电流信号自适应采样方法，其特征在于，步骤2中还包括若判定交流采样信号为交流电压信号，控制断开与该电阻器串联的控制开关以对交流采样信号进行电压采样。
7.根据权利要求6所述的交流电压和交流电流信号自适应采样方法，其特征在于，所述控制开关为继电器常闭触点开关。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的交流电压和交流电流信号自适应采样方法，其特征在于，所述电阻器为数字电位器。
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