CN213149132U - 一种交流信号采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种交流信号采集装置，包括采集箱体，采集箱体上设置交流信号输入端口、交流信号输出端口、手动启动开关、三选一手动切换开关、提手和橡胶层，采集箱体内设置有第一放大电路、第二放大电路和第三放大电路，这三个放大电路的放大倍数不同。该交流信号采集装置能够根据交流信号的大小选择合适的放大倍数，输出的交流信号能够满足要求，兼顾检测范围和检测精度，在保证检测范围和检测精度的情况下，装置的电路结构却不复杂，也没有使用较多的高性能电气元件，降低投入成本，提手能够提升装置的便携性和灵活性，橡胶层能够起到一定的绝缘作用以及缓冲作用，延长装置的使用寿命。

Description

一种交流信号采集装置

技术领域

本实用新型涉及一种交流信号采集装置。

背景技术

电气设备或者电力线路在运行过程中，通常需要采集交流信号，通过判断交流信号的状态来判断电气设备或者电力线路的运行状态。然而，电气设备或者电力线路在运行过程中，通常会出现以下情况：当用电功率较小时交流电流很小，当用电功率较大时交流电流又会变的很大，当发生线路故障时，交流电流因故障会变的更大。相应地，为了实现上述不同情况下的交流信号的检测，需要交流信号采集装置具有一个较宽的检测范围，而且还需要保证不同情况下的检测精度。目前，兼顾检测范围和检测精度的交流信号采集装置的电路结构通常较为复杂，而且，需要使用较多的高性能电气元件，投入成本比较大。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种交流信号采集装置。

本实用新型采用以下技术方案：

一种交流信号采集装置，包括采集箱体，所述采集箱体包括顶板、底板、左侧板、右侧板、前侧板和后侧板，所述左侧板上设置交流信号输入端口，所述右侧板上设置有交流信号输出端口，所述顶板上设置有手动启动开关、三选一手动切换开关和提手，所述底板的下方粘贴有橡胶层；

所述三选一手动切换开关包括输入端、第一输出端、第二输出端和第三输出端，所述三选一手动切换开关的输入端能够与第一输出端、第二输出端或者第三输出端连通；

所述采集箱体内设置有第一放大电路、第二放大电路和第三放大电路；所述第一放大电路的放大倍数小于所述第二放大电路的放大倍数，所述第二放大电路的放大倍数小于所述第三放大电路的放大倍数；

所述交流信号输入端口连接所述手动启动开关的一端，所述手动启动开关的另一端连接所述三选一手动切换开关的输入端，所述第一放大电路的输入端连接所述三选一手动切换开关的第一输出端，所述第二放大电路的输入端连接所述三选一手动切换开关的第二输出端，所述第三放大电路的输入端连接所述三选一手动切换开关的第三输出端；

所述第一放大电路的输出端、第二放大电路的输出端和第三放大电路的输出端连接所述交流信号输出端口。

优选地，所述前侧板上设置有交流信号显示器，所述交流信号显示器的信号输入端连接所述第一放大电路的输出端。

优选地，所述第一放大电路、第二放大电路和第三放大电路均为反相放大电路。

优选地，对于所述第一放大电路、第二放大电路和第三放大电路中的任意一个放大电路，该放大电路包括运算放大器、输入电阻、反馈电阻和平衡电阻，所述运算放大器的反相输入端连接所述输入电阻的一端，所述输入电阻的另一端为该放大电路的输入端，所述运算放大器的同相输入端通过所述平衡电阻接地，所述运算放大器的输出端通过所述反馈电阻连接所述运算放大器的反相输入端，所述运算放大器的输出端为该放大电路的输出端；

所述第一放大电路中的反馈电阻和输入电阻的比值小于所述第二放大电路中的反馈电阻和输入电阻的比值，所述第二放大电路中的反馈电阻和输入电阻的比值小于所述第三放大电路中的反馈电阻和输入电阻的比值。

优选地，所述第一放大电路中的反馈电阻和输入电阻的比值为1，所述第二放大电路中的反馈电阻和输入电阻的比值为5，所述第三放大电路中的反馈电阻和输入电阻的比值为10。

本实用新型的有益效果为：手动启动开关用于实现交流信号采集装置的手动启动控制，只有手动启动开关导通时才能够进行交流信号的采集，保证检测可靠性和安全性，而且，通过三选一手动切换开关实现采集到的交流信号输出给哪一个放大电路，而不同的放大电路具有不同的放大倍数，实现不同放大倍数的切换，能够根据采集到的交流信号的大小选择合适的放大倍数，输出的交流信号能够满足要求，即便交流信号为较小数值范围的交流信号，也能够满足测量精度的要求，能够兼顾检测范围和检测精度，在保证检测范围和检测精度的情况下，装置的电路结构却不复杂，也没有使用较多的高性能电气元件，降低投入成本。不管是启动还是放大倍数的切换，均为手动控制，相较于信号控制的控制信号易受到干扰的缺陷，手动控制能够根据实际需要进行合适的切换，提升启动控制和切换控制的可靠性，避免出现因控制信号受到干扰而切换失败或者切换错误的情况，进而提升检测精度；提手能够提升装置的便携性和灵活性，橡胶层不但能够起到一定的绝缘作用，提升装置安全性，还能够起到缓冲作用，在装置从某处跌落时，能够降低各电气元件受到的损伤程度，进而延长装置的使用寿命。

附图说明

图1是交流信号采集装置的外形示意图；

图2是交流信号采集装置的整体电路图；

图3是放大电路的一种具体的电路图。

具体实施方式

本实施例提供一种交流信号采集装置，如图1所示，包括采集箱体1，采集箱体1为长方体结构，包括顶板、底板、左侧板、右侧板、前侧板和后侧板。应当理解，这六个面板的材质由实际需要进行设置，可以为金属材质，也可以为塑料材质。

左侧板上设置交流信号输入端口2，右侧板上设置有交流信号输出端口3，顶板上设置有手动启动开关4和三选一手动切换开关5。交流信号输入端口2用于输入待采集的交流信号，交流信号输出端口3用于输出经过处理之后的交流信号。交流信号输入端口2和交流信号输出端口3的接口类型不做限定，可以根据实际需要进行具体设置，比如USB接口。手动启动开关4用于实现手动启动控制，因此，手动启动开关4有两个开关状态，分别是导通和关断，那么，手动启动开关4可以为常规的具有两个开关状态的翘板开关。

三选一手动切换开关5包括输入端、第一输出端、第二输出端和第三输出端，三选一手动切换开关5的输入端能够与第一输出端、第二输出端或者第三输出端连通。三选一手动切换开关5的具体实现方式不做限定，可以为包括三个档位的旋钮开关，也可以为包括三个开关按钮的按钮开关组合，还可以为具有三个开关状态的翘板开关。因此，只要能够实现输入端与三个输出端中的任意一个选择性导通，任何手动切换开关均在本申请的保护范围内。

顶板上固定有提手6，提手6的形状由实际需要进行设置，本实施例不再赘述。底板的下方粘贴有橡胶层7，橡胶层7的大小和形状与底板相同，而橡胶层7的厚度由实际需要进行设置。

为了显示经过处理之后的交流信号的波形，前侧板上设置有交流信号显示器8，交流信号显示器8可以为常规的波形显示器。

应当理解，交流信号输入端口2、交流信号输出端口3、手动启动开关4、三选一手动切换开关5、提手6和交流信号显示器8在对应面板上的设置位置由实际需要进行设置，不再赘述。而且，信号传输端口、手动开关、提手以及显示器在箱体上的设置方式属于常规技术，不再赘述。

采集箱体1内设置有第一放大电路9、第二放大电路10和第三放大电路11，这三个放大电路的放大倍数不同，其中，第一放大电路9的放大倍数小于第二放大电路10的放大倍数，第二放大电路10的放大倍数小于第三放大电路11的放大倍数。那么，第一放大电路9的放大倍数最小，用于对较大的交流信号进行放大处理；第三放大电路11的放大倍数最大，用于对较小的交流信号进行放大处理；第二放大电路10的放大倍数处于第一放大电路9和第三放大电路11之间，用于对处于中间水平的交流信号进行放大处理。

如图2所示，交流信号输入端口2连接手动启动开关4的一端，手动启动开关4的另一端连接三选一手动切换开关5的输入端，第一放大电路9的输入端连接三选一手动切换开关5的第一输出端，第二放大电路10的输入端连接三选一手动切换开关5的第二输出端，第三放大电路11的输入端连接三选一手动切换开关5的第三输出端。第一放大电路9的输出端、第二放大电路10的输出端和第三放大电路11的输出端连接交流信号输出端口3。进一步地，交流信号显示器8的信号输入端连接第一放大电路9的输出端，也就相当于连接第二放大电路10的输出端或者第三放大电路11的输出端。

应当理解，放大电路为现有比较成熟的电路，现有技术中已公开有几种比较典型的放大电路。那么，第一放大电路9、第二放大电路10和第三放大电路11均可以为现有技术中已公开有比较典型的放大电路，作为一个具体实施方式，第一放大电路9、第二放大电路10和第三放大电路11均为反相放大电路，即这三个放大电路的电路结构相同，不同点仅为放大电路中的相关电阻大小关系不同。对于第一放大电路9、第二放大电路10和第三放大电路11中的任意一个放大电路，如图3所示，给出该放大电路的电路图。

该放大电路包括运算放大器A、输入电阻R₁、反馈电阻R₂和平衡电阻R₃，运算放大器A的反相输入端连接输入电阻R₁的一端，输入电阻R₁的另一端为该放大电路的输入端，运算放大器A的同相输入端通过平衡电阻R₃接地，运算放大器A的输出端通过反馈电阻R₂连接运算放大器A的反相输入端，运算放大器A的输出端为该放大电路的输出端。应当理解，输入电阻R₁、反馈电阻R₂和平衡电阻R₃的阻值由实际需要进行设置，本申请不限于具体阻值。而且，通常情况下，平衡电阻R₃的阻值等于输入电阻R₁的阻值和反馈电阻R₂的阻值的并联值。

由于反相放大电路的放大倍数等于反馈电阻和输入电阻的比值。那么，通过设置反馈电阻和输入电阻的比值确定这三个放大电路的放大倍数。本实施例中，第一放大电路9中的反馈电阻和输入电阻的比值小于第二放大电路10中的反馈电阻和输入电阻的比值，第二放大电路10中的反馈电阻和输入电阻的比值小于第三放大电路11中的反馈电阻和输入电阻的比值，实现：第一放大电路9的放大倍数小于第二放大电路10的放大倍数，第二放大电路10的放大倍数小于第三放大电路11的放大倍数。进一步地，本实施例中，第一放大电路9中的反馈电阻和输入电阻的比值为1，第二放大电路10中的反馈电阻和输入电阻的比值为5，第三放大电路11中的反馈电阻和输入电阻的比值为10。即第一放大电路9的放大倍数为1，第二放大电路10的放大倍数为5，第三放大电路11的放大倍数为10。那么，第一放大电路9用于对交流信号放大1倍，第二放大电路10用于对交流信号放大5倍，第三放大电路11用于对交流信号放大10倍。

对待采集的交流信号进行采集之前，获知待采集的交流信号的数值范围，以初步确定所需的放大倍数。将交流信号输入端口2连接到交流信号传感器或者相关交流信号检测点，交流信号输出端口3连接外部设备，比如计算机设备。将三选一手动切换开关5切换到对应的位置处，其中，若待采集的交流信号处于小数值范围，即为小交流信号时，则将三选一手动切换开关5切换到第三放大电路11；若待采集的交流信号处于大数值范围，即为大交流信号时，则将三选一手动切换开关5切换到第一放大电路9；若待采集的交流信号处于中间数值范围，则将三选一手动切换开关5切换到第二放大电路10。交流信号输出端口3输出经过处理之后的交流信号。

另外，在交流信号采集过程中，若交流信号的数值范围发生变化，则可以根据实际需要对放大电路进行切换。

应当理解，本实用新型保护的是交流信号采集装置的硬件电路结构，对于该电路结构中的各个元器件的电气参数，则由实际需要进行具体设置。任何对本实用新型进行的等同替换及不脱离本实用新型精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型权利要求保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种交流信号采集装置，其特征在于，包括采集箱体，所述采集箱体包括顶板、底板、左侧板、右侧板、前侧板和后侧板，所述左侧板上设置交流信号输入端口，所述右侧板上设置有交流信号输出端口，所述顶板上设置有手动启动开关、三选一手动切换开关和提手，所述底板的下方粘贴有橡胶层；

所述三选一手动切换开关包括输入端、第一输出端、第二输出端和第三输出端，所述三选一手动切换开关的输入端能够与第一输出端、第二输出端或者第三输出端连通；

所述采集箱体内设置有第一放大电路、第二放大电路和第三放大电路；所述第一放大电路的放大倍数小于所述第二放大电路的放大倍数，所述第二放大电路的放大倍数小于所述第三放大电路的放大倍数；

所述交流信号输入端口连接所述手动启动开关的一端，所述手动启动开关的另一端连接所述三选一手动切换开关的输入端，所述第一放大电路的输入端连接所述三选一手动切换开关的第一输出端，所述第二放大电路的输入端连接所述三选一手动切换开关的第二输出端，所述第三放大电路的输入端连接所述三选一手动切换开关的第三输出端；

所述第一放大电路的输出端、第二放大电路的输出端和第三放大电路的输出端连接所述交流信号输出端口。

2.根据权利要求1所述的交流信号采集装置，其特征在于，所述前侧板上设置有交流信号显示器，所述交流信号显示器的信号输入端连接所述第一放大电路的输出端。

3.根据权利要求1所述的交流信号采集装置，其特征在于，所述第一放大电路、第二放大电路和第三放大电路均为反相放大电路。

4.根据权利要求3所述的交流信号采集装置，其特征在于，对于所述第一放大电路、第二放大电路和第三放大电路中的任意一个放大电路，该放大电路包括运算放大器、输入电阻、反馈电阻和平衡电阻，所述运算放大器的反相输入端连接所述输入电阻的一端，所述输入电阻的另一端为该放大电路的输入端，所述运算放大器的同相输入端通过所述平衡电阻接地，所述运算放大器的输出端通过所述反馈电阻连接所述运算放大器的反相输入端，所述运算放大器的输出端为该放大电路的输出端；

所述第一放大电路中的反馈电阻和输入电阻的比值小于所述第二放大电路中的反馈电阻和输入电阻的比值，所述第二放大电路中的反馈电阻和输入电阻的比值小于所述第三放大电路中的反馈电阻和输入电阻的比值。

5.根据权利要求4所述的交流信号采集装置，其特征在于，所述第一放大电路中的反馈电阻和输入电阻的比值为1，所述第二放大电路中的反馈电阻和输入电阻的比值为5，所述第三放大电路中的反馈电阻和输入电阻的比值为10。

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