CN201897613U - 一种市电交流电压采集电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开的一种市电交流电压采集电路，包括若干路交流电压采集电路、AD转换器、AD转换器稳压驱动源电路、若干路AD转换器与CPU隔离电路和稳压电源电路；本实用新型采用电阻分压的方法，直接把高压的交流信号转换为低压的交流信号，接入到AD采集单元，最后AD采集单元可以通过隔离的方式和CPU进行通讯。本实用新型采用电阻分压的方法，直接把高压的交流信号转换为低压的交流信号，接入到AD采集单元，最后AD采集单元可以通过隔离的方式和CPU进行通讯。
Description
技术领域
本实用新型涉及常用于需要检测交流电压的电路中，如过欠压保护，电表，电压表，示波器中的市电交流电压采集电路。
背景技术
当前的市电电压采集电路多种多样，但是基本思想都是一致的，首先要把高压的交流电压信号，变成低压的交流信号，然后经过调理电路，输出电压可以供AD采集所需要的电压。
传统的做法是使用变压器，使得高压变成低压，然后再经过运算处理，这样做的优点是起到了隔离的作用，但也带来了不必要的误差，而且增加成本，增加电路板体积。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有交流电压采集电路所存在的误差大和体积较大，成本高的技术问题而提供一种市电交流电压采集电路。
本实用新型所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：
一种市电交流电压采集电路，包括若干路交流电压采集电路、AD转换器、AD转换器稳压驱动源电路、若干路AD转换器与CPU隔离电路和稳压电源电路；
每路交流电压采集电路包括单电源供电放大器U1、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、第一电容C1、第一电容C2；第一电阻R1的一端接市电采集端子，第一电阻R1的另一端与第三电阻R3的一端一起接单电源供电放大器U1的输入正端，第三电阻R3的另一端接地；第二电阻R2的一端接单电源供电放大器U1的输入负端，第二电阻R2的另一端接地；第四电阻R4与第一电容C1并联后，一端接单电源供电放大器U1的输入负端，另一端接单电源供电放大器U1的输出端；单电源供电放大器U1的供电端接稳压电源电路的输出VCC，单电源供电放大器U1的输出端通过第五电阻R5和第二电容C2构成的RC滤波电路接AD转换器的一个模拟量采集端口，单电源供电放大器U1为LMV934；
AD转换器稳压驱动源电路电源电路包括稳压芯片B1、单电源供电放大器U2、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一电解电容CP1、第三电容C3，稳压芯片B1为LM4040，单电源供电放大器U2为LMV934；稳压芯片B1与第六电阻R6串联成一稳压电路，稳压芯片B1的正端接地，稳压芯片B1的负端与第六电阻R6连接，第六电阻R6的另一端接稳压电源电路的输出VCC；第一电解电容CP1的正端同稳压芯片B1和第六电阻R6的公共端一起接入单电源供电放大器U2的输入正端，第一电解电容CP1的负端接地；单电源供电放大器U2的输入负端一方面通过第三电容C3接在单电源供电放大器U2的输出端上，另一方面通过第七电阻R7接在AD转换器的电源输入端口AD RFF上；单电源供电放大器U2的输出端还通过第八电阻R8接在AD转换器的电源输入端口AD_RFF上，单电源供电放大器U2的电源端接稳压电源电路的输出VCC，单电源供电放大器U2的接地端接地；
稳压电源电路包括稳压模块U3、第二电解电容CP2、第四电容C4，第二电解电容CP2并接在稳压模块U3的输入端，稳压模块U3的输入端接变压器过来的24V，第四电容C4并接在稳压模块U3的输出端，稳压模块U3的输出端输出一电压VCC；
每路AD转换器与CPU隔离电路包括一光耦U4、第九电阻R9、第十电阻R10，光耦U4为高速光耦6N137；光耦U4的输入正端口通过第九电阻R9接输入信号，输入负端口接地，光耦U4的GND端口接地，VCC端口接稳压电源电路的输出VCC，信号输出端口VD输出信号，稳压电源电路的输出VCC通过第十电阻R10加载在信号输出端口VD上；
AD转换器U5采用TI公司的TLV2556芯片，该TLV2556芯片集成11路模拟量输入端口，其SPI接口通过若干路AD转换器U5与CPU隔离电路与CPU通信联接，AD转换器的VCC端口通过并联的第五电容C5和第三电解电容CP3接地。
由于采用了上述技术方案，本实用新型采用电阻分压的方法，直接把高压的交流信号转换为低压的交流信号，接入到AD采集单元，最后AD采集单元可以通过隔离的方式和CPU进行通讯。
附图说明
图1为本实用新型一路交流电压采集电路的电原理图。
图2为本实用新型AD转换器稳压驱动源电路的电原理图。
图3为本实用新型稳压电源电路的电原理图。
图3为本实用新型一路AD转换器与CPU隔离电路的电原理图。
图5为本实用新型AD转换器的电原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型的实施方式。
本实用新型提供的一种市电交流电压采集电路，包括若干路交流电压采集电路、AD转换器、AD转换器稳压驱动源电路、若干路AD转换器与CPU隔离电路和稳压电源电路。
参见图1，每路交流电压采集电路包括单电源供电放大器U1、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、第一电容C1、第一电容C2；第一电阻R1的一端接市电采集端子，第一电阻R1的另一端与第三电阻R3的一端一起接单电源供电放大器U1的输入正端，第三电阻R3的另一端接地；第二电阻R2的一端接单电源供电放大器U1的输入负端，第二电阻R2的另一端接地；第四电阻R4与第一电容C1并联后，一端接单电源供电放大器U1的输入负端，另一端接单电源供电放大器U1的输出端；单电源供电放大器U1的供电端接稳压电源电路的输出VCC，单电源供电放大器U1的输出端通过第五电阻R5和第二电容C2构成的RC滤波电路接AD转换器的一个模拟量采集端口，单电源供电放大器U1为LMV934；
参见图2，AD转换器稳压驱动源电路电源电路包括稳压芯片B1、单电源供电放大器U2、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一电解电容CP1、第三电容C3，稳压芯片B1为LM4040，单电源供电放大器U2为LMV934；稳压芯片B1与第六电阻R6串联成一稳压电路，稳压芯片B1的正端接地，稳压芯片B1的负端与第六电阻R6连接，第六电阻R6的另一端接稳压电源电路的输出VCC；第一电解电容CP1的正端同稳压芯片B1和第六电阻R6的公共端一起接入单电源供电放大器U2的输入正端，第一电解电容CP1的负端接地；单电源供电放大器U2的输入负端一方面通过第三电容C3接在单电源供电放大器U2的输出端上，另一方面通过第七电阻R7接在AD转换器的电源输入端口AD_RFF上；单电源供电放大器U2的输出端还通过第八电阻R8接在AD转换器的电源输入端口AD_RFF上，单电源供电放大器U2的电源端接稳压电源电路的输出VCC，单电源供电放大器U2的接地端接地；
参见图3，稳压电源电路包括稳压模块U3、第二电解电容CP2、第四电容C4，第二电解电容CP2并接在稳压模块U3的输入端，稳压模块U3的输入端接变压器过来的24V，第四电容C4并接在稳压模块U3的输出端，稳压模块U3的输出端输出一电压VCC；
参见图4，每路AD转换器与CPU隔离电路包括一光耦U4、第九电阻R9、第十电阻R10，光耦U4为高速光耦6N137；光耦U4的输入正端口通过第九电阻R9接输入信号，输入负端口接地，光耦U4的GND端口接地，VCC端口接稳压电源电路的输出VCC，信号输出端口VD输出信号，稳压电源电路的输出VCC通过第十电阻R10加载在信号输出端口VD上；
参见图5，AD转换器U5采用TI公司的TLV2556芯片，该TLV2556芯片集成11路模拟量输入端口，其SPI接口通过若干路AD转换器与CPU隔离电路与CPU通信联接，AD转换器U5的VCC端口通过并联的第五电容C5和第三电解电容CP3接地。
图1中市电电压0-380VAC经过运放电路的单电源供电放大器U1后输出0-5V的交流电压，输出到AD转换器TLV2556的AD1-10输入端，AD转换器TLV2556芯片采集输入端AD10的模拟电压，并转换成0-4096的数字信号，通过SPI数据总线把数字信号传输到CPU，CPU经过运算后可得到正确的市电电压，经过实验，误差小于0.5％。符合行业规范。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (1)
1.一种市电交流电压采集电路，包括若干路交流电压采集电路、AD转换器、AD转换器稳压驱动源电路、若干路AD转换器与CPU隔离电路和稳压电源电路；
每路交流电压采集电路包括第一单电源供电放大器(U1)、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)、第一电容(C1)、第一电容(C2)；第一电阻(R1)的一端接市电采集端子，第一电阻(R1)的另一端与第三电阻(R3)的一端一起接第一单电源供电放大器(U1)的输入正端，第三电阻(R3)的另一端接地；第二电阻(R2)的一端接第一单电源供电放大器(U1)的输入负端，第二电阻(R2)的另一端接地；第四电阻(R4)与第一电容(C1)并联后，一端接第一单电源供电放大器(U1)的输入负端，另一端接第一单电源供电放大器(U1)的输出端；第一单电源供电放大器(U1)的供电端接稳压电源电路的输出VCC，第一单电源供电放大器(U1)的输出端通过第五电阻(R5)和第二电容(C2)构成的RC滤波电路接AD转换器的一个模拟量采集端口，第一单电源供电放大器(U1)为LMV934；
AD转换器稳压驱动源电路电源电路包括稳压芯片(B1)、第二单电源供电放大器(U2)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第一电解电容(CP1)、第三电容(C3)，稳压芯片(B1)为LM4040，第二单电源供电放大器(U2)为LMV934；稳压芯片(B1)与第六电阻(R6)串联成一稳压电路，稳压芯片(B1)的正端接地，稳压芯片(B1)的负端与第六电阻(R6)连接，第六电阻(R6)的另一端接稳压电源电路的输出VCC；第一电解电容(CP1)的正端同稳压芯片(B1)和第六电阻(R6)的公共端一起接入第二单电源供电放大器(U2)的输入正端，第一电解电容(CP1)的负端接地；第二单电源供电放大器(U2)的输入负端一方面通过第三电容(C3)接在第二单电源供电放大器(U2)的输出端上，另一方面通过第七电阻(R7)接在AD转换器的电源输入端口AD_RFF上；第二单电源供电放大器(U2)的输出端还通过第八电阻(R8)接在AD转换器的电源输入端口AD_RFF上，第二单电源供电放大器(U2)的电源端接稳压电源电路的输出VCC，第二单电源供电放大器(U2)的接地端接地；
稳压电源电路包括稳压模块(U3)、第二电解电容(CP2)、第四电容(C4)，第二电解电容(CP2)并接在稳压模块(U3)的输入端，稳压模块(U3)的输入端接变压器过来的24V，第四电容(C4)并接在稳压模块(U3)的输出端，稳压模块(U3)的输出端输出一电压VCC；
每路AD转换器与CPU隔离电路包括一光耦(U4)、第九电阻(R9)、第十电阻(R10)，光耦(U4)为高速光耦6N137；光耦(U4)的输入正端口通过第九电阻(R9)接输入信号，输入负端口接地，光耦(U4)的GND端口接地，VCC端口接稳压电源电路的输出VCC，信号输出端口VD输出信号，稳压电源电路的输出VCC通过第十电阻(R10)加载在信号输出端口VD上；
AD转换器(U5)采用TI公司的TLV2556芯片，该TLV2556芯片集成11路模拟量输入端口，AD转换器(U5)的SPI接口通过若干路AD转换器与CPU隔离电路与CPU通信联接，AD转换器(U5)的VCC端口通过并联的第五电容(C5)和第三电解电容(CP3)接地。
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