CN204008836U - 一种可以同时测量交直流电压的电路 - Google Patents
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Abstract
一种可以同时测量交直流电压的电路，包括交流电压测量电路和直流电压测量电路，其分别与MCU数模转换处理电路连接，其中交流电压测量电路包括串联连接的电压/电流变换电路，电流/电压变换电路，滤波电路，交流偏置放大电路以及交流输出限幅电路，直流电压测量电路包括串联连接的直流偏置放大电路和直流输出限幅电路。其具有高可靠性，并实现了安全隔离以及满足了交直流电压的测量共处一体的需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种可以同时测量交直流电压的电路。
背景技术
目前对交流和直流电压的测量基本上是分开成交流仪表和直流仪表两台装置进行测量，算法也是两种。那么对于一块仪表测量交流电压的同时，也要测量直流电压需要一种创新的电路进行设计。
参照图1a和图1b，现有技术的一种交直流电压测量的技术方案是经过R1和R2电阻分压成弱电信号进入MCU的ADC模数转换器进行取样计算。其是一种比较古老的方案，存在很多的缺点：(1)测量对电阻精度和温漂系数的依赖性较高；(2)对抗电磁干扰度的性能很低，经常损坏MCU处理器芯片，不适合用在工业现场。
参照图2a和图2b，现有技术中另一种测量交直流电压的技术方案是，交流电压测量回路中，利用经典的反向比例放大电路进行调节输入信号的电压，REF把交流信号进行平移正弦的负半周期至0V以上，供MCU的ADC模块进行取样计算，理论计算公式U(MCU_AD)＝UA*R3/R2；
直流测量电压也是经过反向比例放大电路进行调节输入信号的电压值，由于直流信号的特性就不需要上移。计算公式与交流雷同。其也存在很多的缺点：(1)信号的外部地和MCU的地直接连接，抗电磁干扰的可靠性能大大下降。(2)直流和交流信号没有完全的隔离开，那么直流和交流之间就存在相互干扰并造成重大的用电安全事故。
实用新型内容
随着社会的发展，人们对用电设备产品要求性能高、使用可靠性高，安全性高。那么研发这种电路迎合市场的需求，本实用新型设计出了具有测量精度高，抗电磁环境能力强，交直流完全隔离的安全性能的交直流电压测量电路。同时利用此电路把交直流电压的测量融合到一个装置中。
本实用新型提出的一种可以同时测量交直流电压的电路，包括交流电压测量电路和直流电压测量电路，其分别与MCU数模转换处理电路连接，其中交流电压测量电路包括串联连接的电压/电流变换电路，电流/电压变换电路，滤波电路，交流偏置放大电路以及交流输出限幅电路，直流电压测量电路包括串联连接的直流偏置放大电路和直流输出限幅电路。
附图说明
图1a为现有技术中一种可以同时测量交直流电压电路中直流电压测量部分的示意图；
图1b为现有技术中一种可以同时测量交直流电压电路中交流电压测量部分的示意图；
图2a为现有技术中另一种可以同时测量交直流电压电路中交流电压测量部分的示意图；
图2b为现有技术中另一种可以同时测量交直流电压电路中直流电压测量部分的示意图；
图3是本实用新型提出的可以同时测量交直流电压的电路图；
图4是本实用新型提出的可以同时测量交直流电压的电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图并用最佳的实施例对本实用新型作详细的说明。
本实用新型提出的可以同时测量交直流电压的电路，包括交流电压测量电路和直流电压测量电路，其分别与MCU数模转换处理电路连接，其中交流电压测量电路包括串联连接的电压/电流变换电路，电流/电压变换电路，滤波电路，交流偏置放大电路以及交流输出限幅电路，直流电压测量电路包括串联连接的直流偏置放大电路和直流输出限幅电路。
其中交流偏置放大电路和直流偏置放大电路由隔离供电电路供电。
在图4中，需要说明的是：
交流电压测量电路。交流信号首先经过V/I(电压/电流)变换电路，然后再进行I/V(电流/电压)变换电路，信号进入滤波电路，滤波后的信号经过交流偏置放大电路进行放大输出信号，进入交流输出限幅电路，最后的信号进入MCU数模转换处理电路。
直流电压测量电路。直流信号输入到直流偏置放大电路输出的信号，进入直流输出限幅电路，最后信号进入MCU(微控制单元)数模转换处理电路。
参照图3，对电路进行详细说明。
(1)交流信号L端信号经过电阻R5进入PT1流入N，这样信号经过变为了电流信号；这个电流信号在经过PT1电磁感应线圈把电流信号感应到次级，这样就把交流电压通过PT1的隔离并进行了传递。
(2)传递后的电流信号经过R6进行I/V(电流/电压)变换成电压信号。
(3)经过变换后的I/V(电流/电压)信号通过R1，R2，R4，R3和U1D组成差分放大电路进行信号放大。同时经过REF进行信号偏置，把交流的正弦波全部偏置到0V以上。
(4)偏置后的信号进入MCU_ADC1进行模数处理转换，并计算。
(5)图中TVS1，C1，C2，C3，D1是抗电磁干扰器件，增加可靠性。
(6)直流信号的测量。由于直流信号不像交流信号那么复杂和干扰力大。并且交流部分采用了隔离，那么直流信号不需要隔离，也不采用比例放大、和电阻分压电路，而是采用抗干扰能力强的差分电路(R7，R8，R9，R10，U1C组成)。并且直流信号和MCU内部电路经过了100K的电阻进行了阻性隔离。
(7)直流信号通过REF也进行平移，那么无论直流信号正负接反都可以测量到实时的直流电压值。并能区分正负极性。
其中，图3中的U1D和U1C为一个器件，通过隔离的供电电路进行供电。
另外，为了确保装置安全隔离，对使用此电路的装置要求使用图中的供电隔离电源，确保用电的进一步隔离。
本实用新型技术先进，适合智能电气应用市场的需求，带来很大的社会效益和经济效益。益处有如下几点：(1)高可靠性。降低了产品的维护成本和更换风险。
(2)安全隔离。交直流回路的安全隔离是通过电磁感应原理，那么达到电气的完全隔离，对客户和使用者带来安全用电、安全生产带来了保障。
(3)满足交直流电压的测量共处一体的需求。交直流同时用一台装置满足进行交直流电压测量，不在使用两种信号分开使用两台测量仪表的方案。
以上实施例是本实用新型较优选具体实施方式的一种，本领域技术人员在本技术方案范围内进行的通常变化和替换应包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (2)
1.一种可以同时测量交直流电压的电路，包括交流电压测量电路和直流电压测量电路，其特征在于，所述交流电压测量电路和直流电压测量电路分别与MCU数模转换处理电路连接，其中交流电压测量电路包括串联连接的电压/电流变换电路，电流/电压变换电路，滤波电路，交流偏置放大电路以及交流输出限幅电路，直流电压测量电路包括串联连接的直流偏置放大电路和直流输出限幅电路。
2.如权利要求1所述的可以同时测量交直流电压的电路，其中交流偏置放大电路和直流偏置放大电路由隔离供电电路供电。
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| CN104215823A (zh) * | 2014-08-12 | 2014-12-17 | 上海申通地铁集团有限公司 | 车辆电池安全监测系统 |
| CN105067866A (zh) * | 2015-08-14 | 2015-11-18 | 武汉华中数控股份有限公司 | 一种通用电压测试装置 |
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Addressee: Liu Yan Document name: Notice of Termination of Patent Rights |
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