CN212845568U - 一种用于远传型故障指示器的电流采样电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于远传型故障指示器的电流采样电路，包括依次设置的罗氏线圈、电压跟随单元、积分单元和放大单元，罗氏线圈用于感应交流电力线路中的电信号并通过电压跟随单元传递至积分单元，积分单元用于将接收的电信号进行积分处理并将处理后的电信号传递至放大单元，放大单元用于将积分单元输出的电信号进行放大，积分单元还设置有低频抑制电阻；优点是设置的电压跟随单元可使得输入到积分单元的电信号真实反应罗氏线圈所感生的电信号，提高电信号传输的精准度。且积分单元设置的低频抑制电阻可有效抑制低频信号增益，从而降低低频信号对积分单元输出到放大单元电信号的影响，从而电信号的真实性以及准确性。

Description

一种用于远传型故障指示器的电流采样电路

技术领域

本实用新型涉及 电流采样领域，具体涉及一种用于远传型故障指示器的电流采样电路。

背景技术

随着电子技术的发展，为减小误差或提高仪器精度需要对电信号，即电流、电压等信号，进行检测。尤其是在交流电流信号检测方面，传统的电流检测方法多通过霍尔元器件以及互感器等方式进行交流电流检测，通过该方式进行检测时精度较小、误差较大，尤其是在高频率大电流的交流环境中进行检测时。故障指示器通常用于检测电路中各种电信号的有无以及电信号的大小，因此也需要对交流电的电流信号进行检查。而传统的远传型故障指示器通过采集单元实时采集电力线路上电流信号，通过电流互感器、整流滤波后进入单片机，通过计算电压值，间接得出电力线路的电流值。使用该方式进行大电流（100A以上）信号测量时误差较大，交流电流值越大测量结果误差越大，且采样的电流值容易饱和、对于低频信号的干扰无法抑制。同时通过软件调整各个电流区间的系数，仍无法改善电流精度误差较大的现象，因此需要一种电信号跟随能力强从而减小误差使测量结构更加准确的电流采样电路。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种可有效降低误差且结构简单能抑制低频信号增益的用于远传型故障指示器的电流采样电路。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于远传型故障指示器的电流采样电路，包括依次设置的罗氏线圈、电压跟随单元、积分单元和放大单元，所述的罗氏线圈用于感应交流电力线路中的电信号并通过电压跟随单元传递至积分单元，所述的积分单元用于将接收的电信号进行积分处理并将处理后的电信号传递至放大单元，所述的放大单元用于将积分单元输出的电信号进行放大，所述的积分单元还设置有低频抑制电阻。

优选地，所述的电压跟随单元包括第一运放，所述的罗氏线圈的两端并联有第一电阻，所述的罗氏线圈的一端通过依次串联的第二电阻、第一电容、第二电容与第一运放的反向输入端相连接，所述的罗氏线圈的另一端通过第三电阻与第一运放的同相输入端相连接，第二电阻与第一电容之间通过第三电容与罗氏线圈的另一端性连接，所述的第一运放的反向输入端与输出端相连接。

优选地，所述的积分单元包括第二运放，所述的电压跟随单元的输出端通过第四电阻与第二运放的反向输入端相连接，所述的第一运放的输出端与第五电阻的一端相连接，所述的第五电阻的另一端与第二运放的反向输出端相连接，所述的第五电阻的另一端还通过第四电容与第二运放的反向输入端相连接，所述的第四电容的两端并联有第五电容、第六电容、第六电阻，所述的罗氏线圈的另一端与第七电容的一端相连接，所述的第七电容的另一端与第二运放的反向输入端相连接，所述的第二运放的同相输入端与第七电容的一端相连接，第二运放的输出端还与第五电阻的另一端相连接。

优选地，所述的放电单元包括第三运放，所述的第二运放的输出端通过依次串联的第八电容、第七电阻与第三运放的反向输入端相连接，所述的第三运放的反向输入端通过依次串联的第八电阻、第九电阻与第三运放的输出端相连接，所述的第三运放的反向输入端通过第九电容与第三运放的输出端相连接，所述的第三运放的同相输入端与罗氏线圈的另一端相连接。

优选地，所述的罗氏线圈与所述的电压跟随单元之间设置有防浪涌单元；优点在于设置的防浪涌单元可有效避免交流电力线路发生电流突变时或罗氏线圈感应信号异常时出现较大电压，从而避免后方的电压跟随单元、积分单元和放大单元烧毁，提高本实用新型的可靠性。

优选地，所述的罗氏线圈与所述的电压跟随单元之间设置有滤波单元；优点在于滤波单元的设置可使得罗氏线圈感应产生的电信号更加平稳的输送至电压跟随单元，避免杂波的干扰。

与现有技术相比，本实用新型的优点是在罗氏线圈与积分单元之间设置有电压跟随单元，通过电压跟随单元可使得输入到积分单元的电信号真实反应罗氏线圈所感生的电信号，从而提高电信号传输的精准度。同时在积分单元处理电压跟随单元输出的电信号时，积分单元设置的低频抑制电阻可有效抑制低频信号增益，从而降低低频信号对积分单元输出到放大单元电信号的影响，从而电信号的真实性以及准确性。且本实用新型的第一运放、第二运放和第三运放集成在OPA4317芯片内，优点在于第一运放、第二运放和第三运放的工作电压范围较大，在1.8V～5.5V电压驱动下均可正常工作，且第一运放、第二运放和第三运放为轨到轨输入和输出，在使用时偏移电压较低，几乎为零漂移，因此可有效提高本实用新型放大单元输出电信号的准确性。同时本实用新型采用罗氏线圈代替传统的互感器，罗氏线圈无磁芯饱和现象可用于大电流的测量，且线性度好，在量程范围内，输出信号与待测电流信号一直是线性的，可有效反应电力线路中的真实的电流值。同时在第三运放的输出端设置的第十电阻与第十二电容的配合可实现第三运放所输出电信号的抗混叠滤波，即为防止有效频率范围内存在频率混叠现象，通过低通滤波器去除高于1/2有效频率的其他频率成分，即把第三运放输出的电信号中的混频率降低，避免混叠频率对电信号的影响，从而提高电流采用电路的精准度以及可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

一种用于远传型故障指示器的电流采样电路，包括依次设置的罗氏线圈L1、电压跟随单元、积分单元和放大单元，罗氏线圈L1用于感应交流电力线路中的电信号并通过电压跟随单元传递至积分单元，积分单元用于将接收的电信号进行积分处理并将处理后的电信号传递至放大单元，放大单元用于将积分单元输出的电信号进行放大，积分单元还设置有低频抑制电阻R6。

更具体为，罗氏线圈L1两端并联设置有防浪涌单元RT，即亚敏电阻；同时罗氏线圈L1的两端还并联设置有滤波单元C10。其中电压跟随单元包括第一运放U1，罗氏线圈L1的两端并联有第一电阻R1，罗氏线圈L1的一端通过依次串联的第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2与第一运放U1的反向输入端相连接，罗氏线圈L1的另一端通过第三电阻R3与第一运放U1的同相输入端相连接，第二电阻R2与第一电容C1之间通过第三电容C3与罗氏线圈L1的另一端性连接，第一运放U1的反向输入端与输出端相连接。积分单元包括第二运放U2，电压跟随单元的输出端通过第四电阻R4与第二运放U2的反向输入端相连接，第一运放U1的输出端与第五电阻R5的一端相连接，第五电阻R5的另一端与第二运放U2的反向输出端相连接，第五电阻R5的另一端还通过第四电容C4与第二运放U2的反向输入端相连接，第四电容C4的并联有第五电容C5、第六电容C6、第六电阻，罗氏线圈L1的另一端与第七电容C7的一端相连接，第七电容C7的另一端与第二运放U2的反向输入端相连接，第二运放U2的同相输入端与第七电容C7的一端相连接。放电单元包括第三运放U3，第二运放U2的输出端通过依次串联的第八电容C8、第七电阻R7与第三运放U3的反向输入端相连接，第三运放U3的反向输入端通过依次串联的第八电阻R8、第九电阻R9与第三运放U3的输出端相连接，第三运放U3的反向输入端通过第九电容C9与第三运放U3的输出端相连接，第三运放U3的同相输入端与罗氏线圈L1的另一端相连接，第三运放U3的输出端通过第十电阻R10与后方的处理器单元相连接，微处理器单元与第十电阻相连的一端还连接有第十二电容C12的一端相连接，第十二电容C12的另一端与电源负极相连接。同时罗氏线圈L1的另一端通过第十一电容C11与电源负极相连接，同时第二运放U2的输出端还与第五电阻R5的另一端相连接。

上述的第一运放U1、第二运放U2和第三运放U3的型号为四通道的OPA4317芯片，集成在同一芯片内的第一运放U1、第二运放U2和第三运放U3可有效降低电路的复杂性和空间体积。集成芯片OPA4317与电源连接后可使得第一运放U1、第二运放U2和第三运放U3处于工作状态。

本实用新型的工作原理：正常接通电源工作后，通过罗氏感应线圈与交流电力线路配合产生电信号（即感应电压），并将感应产生的电信号通过滤波单元C10（即滤波电容）向后传递至电压跟随单元，提高电信号传递时的准确性，即当第一运放U1的同相输入端和反向输入端之间具有压差时，第一运放U1的输出端将输出相同的电压并传递至积分单元，通过积分单元对第一运放U1输出端输出的电信号进行积分处理，且在积分单元内设置有低频抑制电阻R6，通过低频抑制电阻R6可有效降低低频信号的增益，从而抑制低频信号对积分后电信号的干扰。积分单元将积分处理后的电信号输送至放大单元，通过放大单元将 电信号进行一定倍数的放大，从而使其转换为后方未处理器单元可识别的电信号，即通过电流采样电路的积分放大处理后便于微处理器单元识别接收，并进行软件处理换算从而得到交流电力线流经的交流电流值。

以上所述实施例仅为本实用新型的优选实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干的变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于远传型故障指示器的电流采样电路，其特征在于，包括依次设置的罗氏线圈、电压跟随单元、积分单元和放大单元，所述的罗氏线圈用于感应交流电力线路中的电信号并通过电压跟随单元传递至积分单元，所述的积分单元用于将接收的电信号进行积分处理并将处理后的电信号传递至放大单元，所述的放大单元用于将积分单元输出的电信号进行放大，所述的积分单元还设置有低频抑制电阻。

2.如权利要求1所述的一种用于远传型故障指示器的电流采样电路，其特征在于，所述的电压跟随单元包括第一运放，所述的罗氏线圈的两端并联有第一电阻，所述的罗氏线圈的一端通过依次串联的第二电阻、第一电容、第二电容与第一运放的反向输入端相连接，所述的罗氏线圈的另一端通过第三电阻与第一运放的同相输入端相连接，第二电阻与第一电容之间通过第三电容与罗氏线圈的另一端性连接，所述的第一运放的反向输入端与输出端相连接。

3.如权利要求2所述的一种用于远传型故障指示器的电流采样电路，其特征在于，所述的积分单元包括第二运放，所述的电压跟随单元的输出端通过第四电阻与第二运放的反向输入端相连接，所述的第一运放的输出端与第五电阻的一端相连接，所述的第五电阻的另一端与第二运放的反向输出端相连接，所述的第五电阻的另一端还通过第四电容与第二运放的反向输入端相连接，所述的第四电容的两端并联有第五电容、第六电容、低频抑制电阻，所述的罗氏线圈的另一端与第七电容的一端相连接，所述的第七电容的另一端与第二运放的反向输入端相连接，所述的第二运放的同相输入端与第七电容的一端相连接，第二运放的输出端还与第五电阻的另一端相连接。

4.如权利要求3所述的一种用于远传型故障指示器的电流采样电路，其特征在于，所述的放大单元包括第三运放，所述的第二运放的输出端通过依次串联的第八电容、第七电阻与第三运放的反向输入端相连接，所述的第三运放的反向输入端通过依次串联的第八电阻、第九电阻与第三运放的输出端相连接，所述的第三运放的反向输入端通过第九电容与第三运放的输出端相连接，所述的第三运放的同相输入端与罗氏线圈的另一端相连接。

5.如权利要求1所述的一种用于远传型故障指示器的电流采样电路，其特征在于，所述的罗氏线圈与所述的电压跟随单元之间设置有防浪涌单元。

6.如权利要求1所述的一种用于远传型故障指示器的电流采样电路，其特征在于，所述的罗氏线圈与所述的电压跟随单元之间设置有滤波单元。

Images