CN204287309U - 交流电压采样装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种交流电压采样装置，它包括单片机和三组采样电路，每组所述采样电路包括两路基本采样电路，每路所述基本采样电路包括依次串联的第一降压电阻、第二降压电阻、第三降压电阻、第四降压电阻、磁珠和滤波电阻，每组所述采样电路的信号采集端设置有第一阻抗电阻和第二阻抗电阻；三组所述采样电路分别连接三相交流电的三相线路用于采集每相的电压值。该交流电压采样装置具有设计科学、结构简单、采集准确、便于维修和质量可靠的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电压采集装置，具体的说，涉及了一种交流电压采样装置。
背景技术
目前所使用的发电机组控制器中，交流三相电压采样输入电路普遍采用差分电压比较器和运放的采样电路，电路结构十分复杂。而且，由于运算放大器是一个有源器件，容易受环境温度变化的影响而产生温度漂移，电路中的寄生电容和电阻也容易产生自激震荡，当自激震荡产生的噪声叠加到采样信号中时将很难进行处理，从而影响采样数据的准确性。再者，由于电路包含多个元器件，很容易给发电机组控制器的硬件产生很多故障点，给后期电路维修人员造成不便，从而影响生产效率。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、结构简单、采集准确、便于维修和质量可靠的交流电压采样装置。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种交流电压采样装置，它包括单片机和至少一组采样电路，每组所述采样电路包括两路基本采样电路，每路所述基本采样电路包括依次串联的第一降压电阻、第二降压电阻、第三降压电阻、第四降压电阻、磁珠和滤波电阻，所述第一降压电阻输入端作为信号采集端，所述第四降压电阻和所述磁珠之间串接一端连接正电压的基准电阻，所述滤波电阻的两端分别连接一端接地的第一滤波电容和一端接地的第二滤波电容，所述滤波电阻的输出端作为信号输出端连接所述单片机的采集端口。
基于上述，每组所述采样电路还包括相互串联的第一阻抗电阻和第二阻抗电阻，所述第一阻抗电阻和所述第二阻抗电阻串联后并联设置在每路所述基本采样电路的信号采集端。
基于上述，它包括三组采样电路，每组所述采样电路的信号采集端分别连接三相电路，每组所述采样电路的信号输出端分别连接所述单片机的采集端口。
基于上述，所述单片机是STM32F103型单片机。
基于上述，所述单片机连接有显示装置。
本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型相比传统的运放采样电路，不采用运算放大器等有源器件，利用单片机和采用电路组成采集装置，不仅简化了电路，同时减少杂波干扰；利用单片机自身功能对采集到的信号进行分析，计算出采集结果；其具有设计科学、结构简单、采集准确、便于维修和质量可靠的优点。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是所述采样电路的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
如图1和图2所示，一种交流电压采样装置，它包括单片机3和三组采样电路2。三组所述采样电路2分别串接在三相交流线路1和所述单片机3之间，其中，三相交流线路1中A相和N相之间、B相和N相之间、C相和N相之间分别设置一组所述采样电路2；保证采集数据的准确和对三相交流线路1进行检测。为了便于观察采集信息，所述单片机3连接有显示装置。
每组所述采样电路2包括两路基本采样电路，具体结构如图2所示，本实施例中，一路所述基本采样电路包括依次串联的第一降压电阻R1、第二降压电阻R2、第三降压电阻R3、第四降压电阻R4、磁珠L1和滤波电阻R5，所述第一降压电阻R1输入端作为信号采集端U，所述第四降压电阻R4和所述磁珠L1之间串接一端连接正电压的基准电阻R6，所述正电压为+1.65V，所述滤波电阻R5的两端分别连接一端接地的第一滤波电容C1和一端接地的第二滤波电容C2，所述滤波电阻R5的输出端作为信号输出端GEN_U连接所述单片机的采集端口。
另一路所述基本采样电路包括依次串联的第一降压电阻R9、第二降压电阻R10、第三降压电阻R11、第四降压电阻R12、磁珠L2和滤波电阻R13，所述第一降压电阻R9输入端作为信号采集端N，所述第四降压电阻R12和所述磁珠L2之间串接一端连接正电压的基准电阻R14，所述正电压为+1.65V，所述滤波电阻R13的两端分别连接一端接地的第一滤波电容C3和一端接地的第二滤波电容C4，所述滤波电阻R13的输出端作为信号输出端GEN_N连接所述单片机的采集端口。
每组所述采样电路2通过信号采集端U和信号采集端N连接三相交流线路1并采集A相和N相之间、B相和N相之间、C相和N相之间的电压，然后通过信号输出端GEN_U和信号输出端GEN_N将采集到的信息上传给单片机3。
为了降低A相和N相之间、B相和N相之间、C相和N相之间的输入阻抗，每组所述采样电路2还包括相互串联的第一阻抗电阻R7和第二阻抗电阻R8，所述第一阻抗电阻R7和所述第二阻抗电阻R8串联后并联设置在每路所述基本采样电路的信号采集端，以此降低输入阻抗。
每路所述基本采样中的第一降压电阻、第二降压电阻、第三降压电阻和第四降压电阻，用于对各相线路进行降压；所述磁珠抑制信号线上的高频噪声和尖峰干扰，吸收静电脉冲的干扰；所述基准电阻外接半基准电压+1.65V；所述滤波电阻、第一滤波电容和第二滤波电容构成π型滤波器，滤除电压信号上的高频分量。
每相线路中的电压信号经过每组所述采样电路2处理后进入单片机，然后单片机内部进行处理，将采集到的电压转换为数量；单片机通过内部程序计算，将A相、B相、C相与N相之间的电压精确计算出来，同时可利用单片机计算出三相交流电的频率，采集频率的优点是三相电压不管缺那一相，都能快速计算。
本实施例中，所述单片机是STM32F103型单片机。该STM32F103型单片机的处理内核是ARM 32位Cortex-M3，最高主频72MHz、在存储器等待周期为0访问时可达1.25DMips/MHz的运行速度，并且运算支持单周期乘法和硬件除法。该STM32F103型单片机的模数转换通道多达21个、芯片内部集成了3个12位高精度模数转换器且模数转换器的采样率可达1MSps。该STM32F103型单片机内部还集成了12通道的DMA控制器，使得在数据采样过程中不再干扰芯片内核的工作、直接将采样数据存储到芯片的闪存中，从而提高芯片的性能。
本实施例主要利用了STM32F103型单片机处理速度非常快和内部集成DMA的特性，将原来的差分采样电路做了一些改进。硬件上省掉运算放大器，从而节省成本并且简化了差分采样电路的电路结构、提高了产品的可靠性和稳定性。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
Claims (5)
1.一种交流电压采样装置，其特征在于：它包括单片机和至少一组采样电路，每组所述采样电路包括两路基本采样电路，每路所述基本采样电路包括依次串联的第一降压电阻、第二降压电阻、第三降压电阻、第四降压电阻、磁珠和滤波电阻，所述第一降压电阻输入端作为信号采集端，所述第四降压电阻和所述磁珠之间串接一端连接正电压的基准电阻，所述滤波电阻的两端分别连接一端接地的第一滤波电容和一端接地的第二滤波电容，所述滤波电阻的输出端作为信号输出端连接所述单片机的采集端口。
2.根据权利要求1所述的交流电压采样装置，其特征在于：每组所述采样电路还包括相互串联的第一阻抗电阻和第二阻抗电阻，所述第一阻抗电阻和所述第二阻抗电阻串联后并联设置在每路所述基本采样电路的信号采集端。
3.根据权利要求1或2所述的交流电压采样装置，其特征在于：它包括三组采样电路，每组所述采样电路的信号采集端分别连接三相电路，每组所述采样电路的信号输出端分别连接所述单片机的采集端口。
4.根据权利要求3所述的交流电压采样装置，其特征在于：所述单片机是STM32F103型单片机。
5.根据权利要求1所述的交流电压采样装置，其特征在于：所述单片机连接有显示装置。
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Publications (1)
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN109143066A (zh) * | 2018-09-04 | 2019-01-04 | 阳光电源（上海）有限公司 | 电机控制器及其采样信号处理方法 |
| CN114614854A (zh) * | 2022-03-08 | 2022-06-10 | 深圳市玩视科技有限公司 | 一种信号传输电路及方法和叠加信号传输电路及方法 |
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2014
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| CN109143066B (zh) * | 2018-09-04 | 2021-01-08 | 阳光电源（上海）有限公司 | 电机控制器及其采样信号处理方法 |
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