CN209858628U - 交流电压测量设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种交流电压测量设备。其中，通过使用现有较成熟的整流、运放、耦合等元器件，对交流电进行整流、运算放大并转换为与电压值相对应的方波，并根据方波测量出交流电压。解决了现有交流测量技术中存在的交流电压测量设备体积大、造价昂贵的技术问题。

Description

交流电压测量设备

技术领域

本申请涉及运算放大领域，特别是涉及一种交流电压测量设备。

背景技术

现有的常见的交流电测量方法包括：(1)是通过互感器来检测交流电压，其工作原理与变压器相同，基本结构也是原副绕组，特点是精确度高。(2)是利用工频变压器：可用利用变压器特性、球隙、静电电压、分压器和峰值电压测量电压值。虽说采用的器件相对于互感器便宜些,但精确度下降。并且，这两种常见的技术均用到了变压器，体积都很大，比较笨重，并且造价昂贵。

针对上述的现有技术中存在的交流电压测量设备体积大、造价昂贵的技术问题术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本公开的实施例提供了一种交流电压测量设备，以至少解决现有技术中存在的交流电压测量设备体积大、造价昂贵的技术问题术问题。

根据本公开实施例的一个方面，提供了一种交流电压测量设备，包括：整流装置、比较器装置以及光耦装置，其中整流装置用于接入交流电，将交流电转换为单向电，并且将单向电传输至比较器装置。比较器装置的第一输入端与整流装置的输出端连接，并且比较器装置的第二输入端与预设的基准电压源连接，输出与单向电的电压对应的第一方波信号。光耦装置的输入端与比较器装置的输出端连接，用于输出与第一方波信号对应的第二方波信号。

可选地，整流装置包括：整流电桥和稳压装置，其中，整流电桥用于将交流电的负半周期波形以转至正半周输出，从而将交流电转变为单向电。稳压装置用于为比较器装置提供合适的电压。

可选地，光耦装置包括：发光元件，与比较器装置的输出端连接。以及光电传感器，用于检测发光元件的发光时间，并且输出与发光元件的发光时间对应的第二方波信号。

可选地，发光元件为发光二极管，并且光电传感器为光电晶体管。

可选地，上述设备还包括显示装置，显示装置与光电传感器的输出端连接，用于显示交流电流的电压值。

可选地，显示装置包括：时间采集装置和处理器，其中，时间采集装置用来采集产生第二方波信号的高电平电压的时间和低电平电压的时间，并且将采集结果传送至处理器，处理器根据采集结果和预置电压计算出交流电电压。

可选地，显示装置包括动圈指针装置，其中动圈指针装置与光耦装置连接，并且动圈指针装置响应于第二方波信号，产生相对应的电磁力，带动指针旋转，指示交流电电压。

可选地，整流装置为二极管半波整流装置，用于将交流电转换为半波单向电流。

可选地，稳压装置为稳压二极管电路。

根据本实用新型实施例提供的交流电压测量设备，通过使用整流装置，比较装置和耦合装置，将交流电电压转换为方波，通过光电耦合装置与被测交流电路进行隔离，并根据方波测量出交流电压。本实用新型使用现有较成熟的整流、运放、耦合等元器件，解决了现有交流测量技术中存在的交流电压测量设备体积大、造价昂贵的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1是根据本公开实施例所述的装置硬件结构框图；

图2是根据本公开实施例所述的交流电压测量设备的电路图；

图3是根据本公开实施例所述的整流波形图；

图4是根据本公开实施例所述的连接示意图；

图5是根据本公开实施例所述显示模块结构示意图；

图6是根据本公开实施例所述显示模块结构示意图；以及

图7是根据本公开实施例所述的整流波形图。

交流电压测量设备10、整流装置11、比较器装置12、光耦装置13、整流电桥14、发光元件15、光电传感器16、显示装置17、时间采集装置18、处理器19、动圈指针装置20、二极管半波整流装置21、稳压装置22、稳压二极管23。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

实施例

根据本实用新型实施例的，提供了一种交流电压测量设备10，包括：整流装置11、比较器装置12以及光耦装置13，其中整流装置11用于接入交流电，将交流电转换为单向电，并且将单向电传输至比较器装置12。比较器装置12的第一输入端与整流装置11的输出端连接，并且比较器装置12的第二输入端与预设的基准电压源连接，输出与单向电的电压对应的第一方波信号。光耦装置13的输入端与比较器装置12的输出端连接，用于输出与第一方波信号对应的第二方波信号。

具体地，在本实施例中，如图1所示，交流电压测量设备10包括整流装置11、比较器装置12以及光耦装置13，其中，交流电与整流装置11相连，并且，整流装置11将双向交流电转变成单向交流电，并且将转变后的单向电连接比较器装置12，比较器装置12将预设的基准电压与转变后的单向电进行电压比较，根据比较结果生成相应的第一方波，其中第一方波的高电平和低电平对应于两个电压的比值。可以是当单向电电压值高时，生成高电平，单向电电压低时，生成低电平；也可以是单向电电压值高时，生成低电平，单向电电压低时，生成高电平。通过比较电路，将电压值化为一个方波，方波的传输抗干扰性强，可有效的在传输过程中保留交流电电压的信息。将第一方波通过光耦装置13耦合至后端电路，可以有效的通过光耦装置13进行隔离，减少干扰。通过将比较装置将交流电电压信息转化为方波的占空比，使用常见的运放电子器件即可实现，使得测量设备的体积大大缩小，并且，方波在传输中的强抗干扰性也进一步提升了测量的精度。

可选地，整流装置11包括包括整流电桥14和稳压装置22：其中整流电桥14用于将交流电的负半周期波形以转至正半周输出，从而将交流电转变为单向电；稳压装置22用于为比较器装置12提供合适的电压。

具体地，在本实施例中，参考图2和图3所示，整流装置11中优先使用整流电桥14对交流电进行整流。整流电桥14可以全周期交流电转换为半周期单向电，转换波形如图3所示，并且整流电桥14具有电平利用率高，对电平变化敏感的特点，可提升测量的敏感性。稳压装置22可以在出现高电压时，快速降低电压值，以保证电压值安全稳定。

优选地，光耦装置13包括：发光元件15，与比较器装置12的输出端连接；以及光电传感器16，用于检测发光元件15的发光时间，并且输出与发光元件15的发光时间对应的第二方波信号。

具体地，在本实施例中，如图2所示，光耦装置13包括：发光元件15，与比较器装置12的输出端连接，根据第一方波的高低电平相应的进行发光和熄灭，光电传感器16根据发光元件15的发光时间生成与发光时间对应的第二方波，也就是生成了与第一方波相对应的第二方波。同样的，第二方波包含交流电电压信息。利于发光元件15和光电传感器16对第一方波进行耦合，可提升隔离深度。从而进一步提升了测量精度。

优选地，发光元件15为发光二极管，并且光电传感器16为光电晶体管。

具体地，在本实施例中，发光元件15优选为发光二极管，光电传感器16优选为光电晶体管。发光二极管和光电晶体管具有响应快、体积小、造价低廉的优点。从而使得本实施例的交流电测量设备进一步减小体积，减少制造成本，提升测量精度。

优选地，还包括显示装置17，显示装置17与光电传感器16的输出端连接，用于显示交流电流的电压值。

具体地，在本实施例中，如图4所示，显示装置17与光电传感器16连接，接收光电传感器16输出的第二方波。第二方波随交流电的电压变化而进行高低电平转换，当交流电电压由高于基准电压转到低于基准电压时，方波进行一次高低电平的翻转，当交流电电压由低于基准电压转到高于基准电压时，方波又进行一次高低电平的翻转，从而基准电压和第二方波反映了交流电的电压，显示装置17根据基准电压、第二方波能够显示交流电的电压。

优选地，显示装置17包括：时间采集装置18和处理器19，其中，时间采集装置18用来采集产生第二方波信号的高电平电压的时间和低电平电压的时间，并且将采集结果传送至处理器19，处理器19根据采集结果和预置电压计算出交流电电压。

具体地，在本实施例中，如图5所示，时间采集装置18对第二方波的高低电平的时间进行采集。处理器19根据高低电平的时间计算出占空比，并依据基准电平计算出进行计算交流电电压。此外，为了使电压测量更加精准，通过对基准电平值进行调整从而设不同的量程，并使得基准电压与被测交流电的实际电压相适合。

优选地，显示装置17包括动圈指针装置20，其中动圈指针装置20与光耦装置13连接，并且动圈指针装置20响应于第二方波信号，产生相对应的电磁力，带动指针旋转，指示交流电电压。

具体地，在本实施例中，如图6所示，显示装置17包括动圈指针装置20，通过指针的转动指示交流电压。动圈指针装置20与光耦装置13连接，响应于第二方波信号，此时，将第二方波调整为交流电高于基准电压时，第二方波为高电平，当交流电低于基准电压时，第二方波为低电平，则交流电电压越高，第二方波高电平时间越长，流过动圈指针装置20的平均电流越大，产生的电磁力越大，指针偏转角度越大，反之，交流电电压越低，高电平时间越短，平均电流越小，指针偏转角度越小，从而指示出交流电电压。为了使指示得更准确，可以根据被测交流电的实际电压选择合适的基准电压和第二方波的高低电平。

优选地，整流装置11为二极管半波整流装置21，用于将交流电转换为半波单向电流。

具体地，在本实施例中，如图1和图7所示，整流装置11为二极管半波整流装置21，用于将交流电转换为半波单向电流。半波整流对被测电流的影响更小，也更能测得被测电流的真实电压。

优选地，稳压装置22为稳压二极管23电路。

具体地，在本实施例中，如图1在本实施例中，如图2所示，稳压装置22为稳压二极管23。稳压二极管，通过击穿释放大电流，可有效快速地调整电压，且稳压二极管体积小，价格低，可进一步缩小测量设备的体积，降低成本。

通过上述实施例公开的方案，提供了交流电压测量设备的具体使用实例，通过使用整流装置，将交流电转换为单向电。设置预定的电压值，并通过比较装置与单向电进行比较，根据比较结果生成相对应的方波信号。将交流电电压信息以方波形式保存，可以使得交流电压信息在传输过程中有很强的搞干扰能力。设置光电耦合装置将方波信号耦合，减小电压测量电路对被测交流电的影响，使方波信息能真正体现交流电压的实际情况。从而根据方波信息信息精确的测量出交流电电压。并且，电路中的整流装置、比较装置、稳压装置、耦合装置以及显示装置，均为现有市场较成熟的整流、运放、耦合等元器件，体积小，价格低，性能稳定，解决了现有交流测量技术中存在的交流电压测量设备体积大、造价昂贵的技术问题。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

此外，上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种交流电压测量设备(10)，包括：整流装置(11)、比较器装置(12)以及光耦装置(13)，其特征在于，其中

所述整流装置(11)用于接入交流电，将交流电转换为单向电，并且将所述单向电传输至所述比较器装置(12)；

所述比较器装置(12)的第一输入端与所述整流装置(11)的输出端连接，并且所述比较器装置(12)的第二输入端与预设的基准电压源连接，输出与所述单向电的电压对应的第一方波信号；

所述光耦装置(13)的输入端与所述比较器装置(12)的输出端连接，用于输出与所述第一方波信号对应的第二方波信号。

2.根据权利要求1所述的交流电压测量设备(10)，其特征在于，所述整流装置(11)包括整流电桥(14)和稳压装置(22)，其中

所述整流电桥(14)用于将所述交流电的负半周期波形以转至正半周输出，从而将所述交流电转变为所述单向电；

所述稳压装置(22)用于为所述比较器装置(12)提供稳定的电压。

3.根据权利要求1所述的交流电压测量设备(10)，其特征在于，所述光耦装置(13)包括：

发光元件(15)，与所述比较器装置(12)的输出端连接；以及

光电传感器(16)，用于检测所述发光元件(15)的发光时间，并且输出与所述发光元件(15)的发光时间对应的所述第二方波信号。

4.根据权利要求3所述的交流电压测量设备(10)，其特征在于，所述发光元件(15)为发光二极管，并且所述光电传感器(16)为光电晶体管。

5.根据权利要求3所述的交流电压测量设备(10)，其特征在于，还包括显示装置(17)，所述显示装置(17)与所述光电传感器(16)的输出端连接，用于显示所述交流电的电压值。

6.根据权利要求5所述的交流电压测量设备(10)，其特征在于，所述显示装置(17)包括：时间采集装置(18)和处理器(19)，其中，

所述时间采集装置(18)用来采集所述第二方波信号的高电平电压的时间和低电平电压的时间，并且将采集结果传送至所述处理器(19)，所述处理器(19)根据所述采集结果和所述基准电压计算出所述交流电电压。

7.根据权利要求5所述的交流电压测量设备(10)，其特征在于，所述显示装置(17)包括动圈指针装置(20)，其中

所述动圈指针装置(20)与所述光耦装置(13)连接，并且

所述动圈指针装置(20)响应于所述第二方波信号，产生相对应的电磁力，带动指针旋转，指示所述交流电电压。

8.根据权利要求1所述的交流电压测量设备(10)，其特征在于，所述整流装置(11)为二极管半波整流装置(21)，用于将所述交流电转换为半波单向电流。

9.根据权利要求2所述的交流电压测量设备(10)，其特征在于，所述稳压装置(22)为稳压二极管(23)电路。