CN216051927U - 一种工业三相交流电的检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种工业三相交流电的检测电路。本实用新型包括三相电中U相电压对N的采集电路、三相电中V相电压对N的采集电路和三相电中W相电压对N的采集电路；所述三相电中U相电压对N的采集电路与单片机的采集IO口和外部中断的IO口相连；所述三相电中V相对N的采集电路与单片机的采集IO和外部中断的IO口相连；所述三相电中W相对N的采集电路与单片机的采集IO和外部中断的IO口相连。本实用新型是针对工厂电网波形实时采集、判断、处理的电路，依靠本电路可实时反应工厂电源的电网质量，同时成本低、体积小、故障低的特点，给使用者更好的使用体验。

Description

一种工业三相交流电的检测电路

技术领域

本实用新型涉及一种工业三相交流电的检测电路。

背景技术

工厂中的电力系统在运行过程中，经常会由于雷击、对地短路、故障重合闸、备电自投、电网异常，同时，有一些大型设备工作时，由于本身功率过大导致对电网的冲击，造成电网电压的不稳定，因为这一不稳定的电压无法使用常规的万用表等手持设备来进行检测，往往令工作人员忽视，在该不稳定电压下给用电设备工作，会带来设备工作状态不正常、死机、使用寿命降低，严重的甚至会使设备爆炸，因此，为了解决此类问题，我们提出了一种工业三相交流电的检测电路。

实用新型内容

本实用新型提出的一种工业三相交流电的检测电路，解决了上述背景技术中提出的不稳定的电压无法使用常规的万用表等手持设备来进行检测，往往令工作人员所忽视，在这一不稳定的电压下给用电设备工作时会带来设备工作状态不正常、死机、使用寿命降低，严重的甚至会使设备爆炸问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种工业三相交流电的检测电路，包括三相电中U相电压对N的采集电路、三相电中V相电压对N的采集电路和三相电中W相电压对N的采集电路；

所述三相电中U相电压对N的采集电路与单片机的采集IO口和外部中断的IO口相连；所述三相电中V相对N的采集电路与单片机的采集IO和外部中断的IO口相连；所述三相电中W相对N的采集电路与单片机的采集IO和外部中断的IO口相连。

优选的，所述三相电中U相对N的采集电路包括：第一电阻-第十电阻、第一电容-第四电容、第一二极管-第二二极管、第一电压互感器、第一运算放大器和第一电压比较器；

所述第一电阻的一端与三相电U端连接，所述第一电阻的另一端与第一电压互感器的第2引脚连接，所述第一电压互感器的第1引脚与三相电N端连接，所述第一电压互感器的第4引脚分别与GND和第二电阻的一端连接，所述第一电压互感器的第3引脚分别与第二电阻的另一端、第三电阻的一端和第四电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端分别与第一运算放大器的A模块中的第2引脚、第一二极管的阴极和第五电阻的一端连接，所述第一运算放大器的A模块的第3引脚与GND连接，所述第一运算放大器的A模块的第8引脚与+12V连接，所述第一运算放大器的A模块的第4引脚与-12V连接，所述第一运算放大器的A模块的第1引脚分别与第一二极管的阳极、第二二极管的阴极和第六电阻的一端连接，所述第二二极管的阳极分别与第五电阻的另一端和第七电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端分别与第四电阻的另一端、第八电阻的一端与第一运算放大器的B模块的第6引脚连接，所述第一运算放大器的B模块的第8引脚与+12V连接，所述第一运算放大器的B模块的第4引脚与-12V连接，所述第一运算放大器的B模块的第5引脚分别与第一电容的一端、第二电容的一端和GND连接，所述第一电容的另一端与+12V连接，所述第二电容的另一端与-12V连接，所述第一运算放大器的B模块的第7引脚分别与第八电阻的另一端和第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端分别与第三电容的一端和ADC信号输出口A连接，所述第三电容的另一端与GND连接，所述ADC信号输出口A与单片机的采集IO连接，所述第六电阻的另一端与第一比较器的第2引脚连接，所述第一比较器的第3引脚分别与第四电容的一端、第一比较器的第4引脚和GND连接，所述第四电容的另一端与+12V连接，所述第一比较器的第8引脚与+12V连接，所述第一比较器的第1引脚分别与第十电阻的一端和PWM信号输出口A连接，所述第十电阻的另一端与+3.3V连接，所述PWM信号输出口A与单片机外部中断的IO口连接。

优选的，所述三相电中V相对N的采集电路包括：第一电阻-第十电阻、第一电容-第四电容、第一二极管-第二二极管、第一电压互感器、第一运算放大器和第一电压比较器；

所述第一电阻的一端与三相电V端连接，所述第一电阻的另一端与第一电压互感器的第2引脚连接，所述第一电压互感器的第1引脚与三相电N端连接，所述第一电压互感器的第4引脚分别与GND和第二电阻的一端连接，所述第一电压互感器的第3引脚分别与第二电阻的另一端、第三电阻的一端和第四电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端分别与第一运算放大器的A模块中的第2引脚、第一二极管的阴极和第五电阻的一端连接，所述第一运算放大器的A模块的第3引脚与GND连接，所述第一运算放大器的A模块的第8引脚与+12V连接，所述第一运算放大器的A模块的第4引脚与-12V连接，所述第一运算放大器的A模块的第1引脚分别与第一二极管的阳极、第二二极管的阴极和第六电阻的一端连接，所述第二二极管的阳极分别与第五电阻的另一端和第七电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端分别与第四电阻的另一端、第八电阻的一端与第一运算放大器的B模块的第6引脚连接，所述第一运算放大器的B模块的第8引脚与+12V连接，所述第一运算放大器的B模块的第4引脚与-12V连接，所述第一运算放大器的B模块的第5引脚分别与第一电容的一端、第二电容的一端和GND连接，所述第一电容的另一端与+12V连接，所述第二电容的另一端与-12V连接，所述第一运算放大器的B模块的第7引脚分别与第八电阻的另一端和第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端分别与第三电容的一端和ADC信号输出口B连接，所述第三电容的另一端与GND连接，所述ADC信号输出口B与单片机的采集IO连接，所述第六电阻的另一端与第一比较器的第2引脚连接，所述第一比较器的第3引脚分别与第四电容的一端、第一比较器的第4引脚和GND连接，所述第四电容的另一端与+12V连接，所述第一比较器的第8引脚与+12V连接，所述第一比较器的第1引脚分别与第十电阻的一端和PWM信号输出口B连接，所述第十电阻的另一端与+3.3V连接，所述PWM信号输出口B与单片机外部中断的IO口连接。

优选的，所述三相电中W相对N的采集电路包括：第一电阻-第十电阻、第一电容-第四电容、第一二极管-第二二极管、第一电压互感器、第一运算放大器和第一电压比较器；

所述第一电阻的一端与三相电W端连接，所述第一电阻的另一端与第一电压互感器的第2引脚连接，所述第一电压互感器的第1引脚与三相电N端连接，所述第一电压互感器的第4引脚分别与GND和第二电阻的一端连接，所述第一电压互感器的第3引脚分别与第二电阻的另一端、第三电阻的一端和第四电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端分别与第一运算放大器的A模块中的第2引脚、第一二极管的阴极和第五电阻的一端连接，所述第一运算放大器的A模块的第3引脚与GND连接，所述第一运算放大器的A模块的第8引脚与+12V连接，所述第一运算放大器的A模块的第4引脚与-12V连接，所述第一运算放大器的A模块的第1引脚分别与第一二极管的阳极、第二二极管的阴极和第六电阻的一端连接，所述第二二极管的阳极分别与第五电阻的另一端和第七电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端分别与第四电阻的另一端、第八电阻的一端与第一运算放大器的B模块的第6引脚连接，所述第一运算放大器的B模块的第8引脚与+12V连接，所述第一运算放大器的B模块的第4引脚与-12V连接，所述第一运算放大器的B模块的第5引脚分别与第一电容的一端、第二电容的一端和GND连接，所述第一电容的另一端与+12V连接，所述第二电容的另一端与-12V连接，所述第一运算放大器的B模块的第7引脚分别与第八电阻的另一端和第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端分别与第三电容的一端和ADC信号输出口C连接，所述第三电容的另一端与GND连接，所述ADC信号输出口C与单片机的采集IO连接，所述第六电阻的另一端与第一比较器的第2引脚连接，所述第一比较器的第3引脚分别与第四电容的一端、第一比较器的第4引脚和GND连接，所述第四电容的另一端与+12V连接，所述第一比较器的第8引脚与+12V连接，所述第一比较器的第1引脚分别与第十电阻的一端和PWM信号输出口C连接，所述第十电阻的另一端与+3.3V连接，所述PWM信号输出口C与单片机外部中断的IO口连接。

实用新型的有益效果

本实用新型提出一种工业三相交流电的检测电路，成本低、体积小、故障低、可靠性高，当三相电的任意一相或者是多相同时发生变化，都可通过本电路来进行采集，可同步还原所使用的三相电的瞬态波形的变化，常态波形的变化，以及三相电的杂波和高次谐波波形的变化，最重要的是本电路把外部交流电的强高压转换成只有几伏的可采集的隔离式的模拟电路直输出给单片机来使用，杜绝了以往三相零线当模拟地的使用方式，解决了交直流电压混用的危害。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型三相电中U相电压对N的采集电路原理图；

图3为本实用新型三相电中V相电压对N的采集电路原理图；

图4为本实用新型三相电中W相电压对N的采集电路原理图。

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。

一种工业三相交流电的检测电路，如图1所示，U相电压对N的采集电路分别与进电U、N两相相电压和单片机连接；V相电压对N的采集电路分别与进电V、N两相相电压和单片机连接；W相电压对N的采集电路分别与进电W、N两相相电压和单片机连接。

所述U相电压对N的采集电路用于采集三相电U、N两相相电压，并把采集到的波形以模拟量的形式传给单片机处理；

所述V相电压对N的采集电路用于采集三相电V、N两相相电压，并把采集到的波形以模拟量的形式传给单片机处理；

所述W相电压对N的采集电路用于采集三相电W、N两相相电压，并把采集到的波形以模拟量的形式传给单片机处理。

如图2所示，U相电压对N的采集电路包括第一电阻R5、第二电阻R8、第三电阻R6、第四电阻R1、第五电阻R2、第六电阻R10、第七电阻R3、第八电阻R4、第九电阻R7、第十电阻R9、第一电容C3、第二电容C2、第三电容C1、第四电容C4、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电压互感器T1、第一运算放大器OP1和第一电压比较器COM1；

第一电阻R5的一端与三相电U端连接，第一电阻R5的另一端与第一电压互感器T1的第2引脚连接，第一电压互感器T1的第1引脚与三相电N端连接，第一电压互感器T1的第4引脚分别与GND和第二电阻R8的一端连接，第一电压互感器T1的第3引脚分别与第二电阻R8的另一端、第三电阻R6的一端和第四电阻R1的一端连接，第三电阻R6的另一端分别与第一运算放大器OP1的A模块中的第2引脚、第一二极管D1的阴极和第五电阻R2的一端连接，第一运算放大器OP1的A模块的第3引脚与GND连接，第一运算放大器OP1的A模块的第8引脚与+12V连接，第一运算放大器OP1的A模块的第4引脚与-12V连接，第一运算放大器OP1的A模块的第1引脚分别与第一二极管D1的阳极、第二二极管D2的阴极和第六电阻R10的一端连接，第二二极管D2的阳极分别与第五电阻R2的另一端和第七电阻R3的一端连接，第七电阻R3的另一端分别与第四电阻R1的另一端、第八电阻R4的一端与第一运算放大器OP1的B模块的第6引脚连接，第一运算放大器OP1的B模块的第8引脚与+12V连接，第一运算放大器OP1的B模块的第4引脚与-12V连接，第一运算放大器OP1的B模块的第5引脚分别与第一电容C3的一端、第二电容C2的一端和GND连接，第一电容C3的另一端与+12V连接，第二电容C2的另一端与-12V连接，第一运算放大器OP1的B模块的第7引脚分别与第八电阻R4的另一端和第九电阻R7的一端连接，第九电阻R7的另一端分别与第三电容C1的一端和ADC信号输出口A连接，第三电容C1的另一端与GND连接，ADC信号输出口A与单片机的采集IO连接，第六电阻R10的另一端与第一比较器COM1的第2引脚连接，第一比较器COM1的第3引脚分别与第四电容C4的一端、第一比较器COM1的第4引脚和GND连接，第四电容C4的另一端与+12V连接，第一比较器COM1的第8引脚与+12V连接，第一比较器COM1的第1引脚分别与第十电阻R9的一端和PWM信号输出口A连接，第十电阻R9的另一端与+3.3V连接，PWM信号输出口A与单片机外部中断的IO口连接。

本实施例中，第一电阻R5起到的是限流的作用，防止输入的U相电压电流过大，把第一电压互感器T1烧坏；U相和N相的电压为交流220V，通过第一电压互感器T1后得到第二电阻R8两端电压为交流0.6V，通过第一电压互感器T1不仅隔离了外部强电压还把外部强电压转换成我们可采集的低电压信号；交流0.6V经过第三电阻R6进入第一运算放大器OP1的A模块的2引脚负输入端，因为第一运算放大器OP1的A模块的3引脚接模拟地GND，所以第一运算放大器OP1的A模块的1引脚输出端为输入端相反的信号，就是交流0.6V正负半波都颠倒的波形，正半波翻转到负半波，负半波翻转到正半波，为方便书写，以下称这类波形为翻转后交流0.6V；得到翻转后交流0.6V的波形后分别有两个去向：第一个去向是经过第六电阻R10，进入第一比较器COM1的第2引脚负输入端，同时第一比较器COM1的第3引脚接到模拟地GND上，并且有第四电容C4对+12V的滤波，从而在第一比较器COM1的第1引脚的输出口可得到稳定、无杂波的正常的交流0.6V电压，第十电阻R9起到的作用是电压上拉到+3.3V，交流0.6V的正半波因为受到第十电阻R9上拉电阻的作用可产生+3.3V的高电平方波，负半波则不受上拉电阻的作用为0V的低电平，这样就可在PWM信号输出口A端得到一个10ms改变电平的方波，此10ms为U相和N相交流220V的一个周波的半波，这样就做到了正负半波同步采集的功能；第二个去向是经过第一二极管D1把翻转后交流0.6V正半波部分的波形返回给第一运算放大器OP1的A模块的第2引脚，经过第二二极管D2只能通过翻转后交流0.6V负半波的波形，经过这两个二极管的作用最终在第二二极管D2的阳极处得到只有负半波的翻转后交流0.6V的波形，也就是正常交流0.6V正半波翻转后的波形，负半波则为0V；第五电阻R2作为跟随器的电阻使用；流过第四电阻R1的交流0.6V电压的正半波波形因为受到第七电阻R3、第二二极管D2和第一二极管D1的影响，只能通过交流0.6V的负半波波形，流过第七电阻R3的波形则为正常交流0.6V正半波翻转后的波形，这两组波形相叠加，就得到了一组周期10ms并且都为负半波的馒头波波形，经过第一运算放大器OP1的B模块的第6脚为负输入，所以在第一运算放大器OP1的B模块的第7脚输出为翻转的波形，也就是都是周期为10ms并且都为正半波的馒头波；第八电阻R4与第七电阻R3成反比例关系，根据两个电阻的比值来进行放大作用；第一电容C3和第二电容C2起到滤波作用；第九电阻R7和第三电容C1形成RC滤波电路，有效的滤除杂波，使得单片机采集馒头波更加准确，至此ADC信号输出口A就得到了纯净的正半波为10ms的馒头波，配合PWM信号输出口A的正负半波判断，就可精准的采集当前U相和N相两相电压了。

如图3所示，V相电压对N的采集电路包括第一电阻R15、第二电阻R18、第三电阻R16、第四电阻R11、第五电阻R12、第六电阻R20、第七电阻R13、第八电阻R14、第九电阻R17、第十电阻R19、第一电容C7、第二电容C6、第三电容C5、第四电容C8、第一二极管D3、第二二极管D4、第一电压互感器T2、第一运算放大器OP2和第一电压比较器COM2；

第一电阻R15的一端与三相电V端连接，第一电阻R15的另一端与第一电压互感器T2的第2引脚连接，第一电压互感器T2的第1引脚与三相电N端连接，第一电压互感器T2的第4引脚分别与GND和第二电阻R18的一端连接，第一电压互感器T2的第3引脚分别与第二电阻R18的另一端、第三电阻R16的一端和第四电阻R11的一端连接，第三电阻R16的另一端分别与第一运算放大器OP2的A模块中的第2引脚、第一二极管D3的阴极和第五电阻R12的一端连接，第一运算放大器OP2的A模块的第3引脚与GND连接，第一运算放大器OP2的A模块的第8引脚与+12V连接，第一运算放大器OP2的A模块的第4引脚与-12V连接，第一运算放大器OP2的A模块的第1引脚分别与第一二极管D3的阳极、第二二极管D4的阴极和第六电阻R20的一端连接，第二二极管D4的阳极分别与第五电阻R12的另一端和第七电阻R13的一端连接，第七电阻R13的另一端分别与第四电阻R11的另一端、第八电阻R14的一端与第一运算放大器OP2的B模块的第6引脚连接，第一运算放大器OP2的B模块的第8引脚与+12V连接，第一运算放大器OP2的B模块的第4引脚与-12V连接，第一运算放大器OP2的B模块的第5引脚分别与第一电容C7的一端、第二电容C6的一端和GND连接，第一电容C7的另一端与+12V连接，第二电容C6的另一端与-12V连接，第一运算放大器OP2的B模块的第7引脚分别与第八电阻R14的另一端和第九电阻R17的一端连接，第九电阻R17的另一端分别与第三电容C5的一端和ADC信号输出口B连接，第三电容C5的另一端与GND连接，ADC信号输出口B与单片机的采集IO连接，第六电阻R20的另一端与第一比较器COM2的第2引脚连接，第一比较器COM2的第3引脚分别与第四电容C8的一端、第一比较器COM2的第4引脚和GND连接，第四电容C8的另一端与+12V连接，第一比较器COM2的第8引脚与+12V连接，第一比较器COM2的第1引脚分别与第十电阻R19的一端和PWM信号输出口B连接，第十电阻R19的另一端与+3.3V连接，PWM信号输出口B与单片机外部中断的IO口连接。

本实施例中，第一电阻R15起到的是限流的作用，防止输入的V相电压电流过大，把第一电压互感器T2烧坏；V相和N相的电压为交流220V，通过第一电压互感器T2后得到第二电阻R18两端电压为交流0.6V，通过第一电压互感器T2不仅隔离了外部强电压还把外部强电压转换成我们可采集的低电压信号；交流0.6V经过第三电阻R16进入第一运算放大器OP2的A模块的2引脚负输入端，因为第一运算放大器OP2的A模块的3引脚接模拟地GND，所以第一运算放大器OP2的A模块的1引脚输出端为输入端相反的信号，也就是翻转后交流0.6V；得到翻转后交流0.6V的波形后分别有两个去向：第一个去向是经过第六电阻R20，进入第一比较器COM2的第2引脚负输入端，同时第一比较器COM2的第3引脚接到模拟地GND上，并且有第四电容C8对+12V的滤波，从而在第一比较器COM2的第1引脚的输出口可得到稳定、无杂波的正常的交流0.6V电压，第十电阻R19起到的作用是电压上拉到+3.3V，交流0.6V的正半波因为受到第十电阻R19上拉电阻的作用可产生+3.3V的高电平方波，负半波则不受上拉电阻的作用为0V的低电平，这样就可在PWM信号输出口B端得到一个10ms改变电平的方波，此10ms为V相和N相交流220V的一个周波的半波，这样就做到了正负半波同步采集的功能；第二个去向是经过第一二极管D3把翻转后交流0.6V正半波部分的波形返回给第一运算放大器OP2的A模块的第2引脚，经过第二二极管D4只能通过翻转后交流0.6V负半波的波形，经过这两个二极管的作用最终在第二二极管D4的阳极处得到只有负半波的翻转后交流0.6V的波形，也就是正常交流0.6V正半波翻转后的波形，负半波则为0V；第五电阻R12作为跟随器的电阻使用；流过第四电阻R11的交流0.6V电压的正半波波形因为受到第七电阻R13、第二二极管D4和第一二极管D3的影响，只能通过交流0.6V的负半波波形，流过第七电阻R13的波形则为正常交流0.6V正半波翻转后的波形，这两组波形相叠加，就得到了一组周期10ms并且都为负半波的馒头波波形，经过第一运算放大器OP2的B模块的第6脚为负输入，所以在第一运算放大器OP2的B模块的第7脚输出为翻转的波形，也就是都是周期为10ms并且都为正半波的馒头波；第八电阻R14与第七电阻R13成反比例关系，根据两个电阻的比值来进行放大作用；第一电容C7和第二电容C6起到滤波作用；第九电阻R17和第三电容C5形成RC滤波电路，有效的滤除杂波，使得单片机采集馒头波更加准确，至此ADC信号输出口B就得到了纯净的正半波为10ms的馒头波，配合PWM信号输出口B的正负半波判断，就可精准的采集当前V相和N相两相电压了。

如图4所示，W相电压对N的采集电路包括第一电阻R25、第二电阻R28、第三电阻R26、第四电阻R21、第五电阻R22、第六电阻R30、第七电阻R23、第八电阻R24、第九电阻R27、第十电阻R29、第一电容C11、第二电容C10、第三电容C9、第四电容C12、第一二极管D5、第二二极管D6、第一电压互感器T3、第一运算放大器OP3和第一电压比较器COM3；

第一电阻R25的一端与三相电W端连接，第一电阻R25的另一端与第一电压互感器T3的第2引脚连接，第一电压互感器T3的第1引脚与三相电N端连接，第一电压互感器T3的第4引脚分别与GND和第二电阻R28的一端连接，第一电压互感器T3的第3引脚分别与第二电阻R28的另一端、第三电阻R26的一端和第四电阻R21的一端连接，第三电阻R26的另一端分别与第一运算放大器OP3的A模块中的第2引脚、第一二极管D5的阴极和第五电阻R22的一端连接，第一运算放大器OP3的A模块的第3引脚与GND连接，第一运算放大器OP3的A模块的第8引脚与+12V连接，第一运算放大器OP3的A模块的第4引脚与-12V连接，第一运算放大器OP3的A模块的第1引脚分别与第一二极管D5的阳极、第二二极管D6的阴极和第六电阻R30的一端连接，第二二极管D6的阳极分别与第五电阻R22的另一端和第七电阻R23的一端连接，第七电阻R23的另一端分别与第四电阻R21的另一端、第八电阻R24的一端与第一运算放大器OP3的B模块的第6引脚连接，第一运算放大器OP3的B模块的第8引脚与+12V连接，第一运算放大器OP3的B模块的第4引脚与-12V连接，第一运算放大器OP3的B模块的第5引脚分别与第一电容C11的一端、第二电容C10的一端和GND连接，第一电容C11的另一端与+12V连接，第二电容C10的另一端与-12V连接，第一运算放大器OP3的B模块的第7引脚分别与第八电阻R24的另一端和第九电阻R27的一端连接，第九电阻R27的另一端分别与第三电容C9的一端和ADC信号输出口C连接，第三电容C9的另一端与GND连接，ADC信号输出口C与单片机的采集IO连接，第六电阻R30的另一端与第一比较器COM3的第2引脚连接，第一比较器COM3的第3引脚分别与第四电容C12的一端、第一比较器COM3的第4引脚和GND连接，第四电容C12的另一端与+12V连接，第一比较器COM3的第8引脚与+12V连接，第一比较器COM3的第1引脚分别与第十电阻R29的一端和PWM信号输出口C连接，第十电阻R29的另一端与+3.3V连接，PWM信号输出口C与单片机外部中断的IO口连接。

本实施例中第一电阻R25起到的是限流的作用，防止输入的W相电压电流过大，把第一电压互感器T3烧坏；W相和N相的电压为交流220V，通过第一电压互感器T3后得到第二电阻R28两端电压为交流0.6V，通过第一电压互感器R3不仅隔离了外部强电压还把外部强电压转换成我们可采集的低电压信号；交流0.6V经过第三电阻R26进入第一运算放大器OP3的A模块的2引脚负输入端，因为第一运算放大器OP3的A模块的3引脚接模拟地GND，所以第一运算放大器OP3的A模块的1引脚输出端为输入端相反的信号，也就是翻转后交流0.6V；得到翻转后交流0.6V的波形后分别有两个去向：第一个去向是经过第六电阻R30，进入第一比较器COM3的第2引脚负输入端，同时第一比较器COM3的第3引脚接到模拟地GND上，并且有第四电容C12对+12V的滤波，从而在第一比较器COM3的第1引脚的输出口可得到稳定、无杂波的正常的交流0.6V电压，第十电阻R29起到的作用是电压上拉到+3.3V，交流0.6V的正半波因为受到第十电阻R29上拉电阻的作用可产生+3.3V的高电平方波，负半波则不受上拉电阻的作用为0V的低电平，这样就可在PWM信号输出口C端得到一个10ms改变电平的方波，此10ms为W相和N相交流220V的一个周波的半波，这样就做到了正负半波同步采集的功能；第二个去向是经过第一二极管D5把翻转后交流0.6V正半波部分的波形返回给第一运算放大器OP3的A模块的第2引脚，经过第二二极管D6只能通过翻转后交流0.6V负半波的波形，经过这两个二极管的作用最终在第二二极管D6的阳极处得到只有负半波的翻转后交流0.6V的波形，也就是正常交流0.6V正半波翻转后的波形，负半波则为0V；第五电阻R22作为跟随器的电阻使用；流过第四电阻R21的交流0.6V电压的正半波波形因为受到第七电阻R23、第二二极管D6和第一二极管D5的影响，只能通过交流0.6V的负半波波形，流过第七电阻R23的波形则为正常交流0.6V正半波翻转后的波形，这两组波形相叠加，就得到了一组周期10ms并且都为负半波的馒头波波形，经过第一运算放大器OP3的B模块的第6脚为负输入，所以在第一运算放大器OP3的B模块的第7脚输出为翻转的波形，也就是都是周期为10ms并且都为正半波的馒头波；第八电阻R24与第七电阻R23成反比例关系，根据两个电阻的比值来进行放大作用；第一电容C11和第二电容C10起到滤波作用；第九电阻R27和第三电容C9形成RC滤波电路，有效的滤除杂波，使得单片机采集馒头波更加准确，至此ADC信号输出口C就得到了纯净的正半波为10ms的馒头波，配合PWM信号输出口C的正负半波判断，就可精准的采集当前W相和N相两相电压了。

以上三相电的U、V、W三相分别对N相的相电压220V的实时波形和对应相位，就可以通过单片机采集的到了，三相电不光有相电压还有线电压，线电压指的是U、V、W三相间所对应的电压380V，线电压与相电压之间的关系为，线电压=相电压*√3，所以当单片机采集到相电压波形曲线的时候乘以√3，则为线电压的波形曲线，现在线电压的交流380V的波形也已可采集到，那么接下来就要按照线电压的相位特性来得到完整的三相电波形，线电压是两个相电压的矢量和，三个相电压每两个一组，共有三组，所以线电压也是三组的，三相交流电三相电压之间的相位差为120°，也就是每相的电压波形的相位要滞后前一相电压波形相位120°，至此三相电U、V、W对应的电压波形和相位关系就已明确，可以依据此电路采集方式来实现工业三相交流电的检测。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种工业三相交流电的检测电路，其特征在于，包括三相电中U相电压对N的采集电路、三相电中V相电压对N的采集电路和三相电中W相电压对N的采集电路；

所述三相电中U相电压对N的采集电路与单片机的采集IO口和外部中断的IO口相连；所述三相电中V相对N的采集电路与单片机的采集IO和外部中断的IO口相连；所述三相电中W相对N的采集电路与单片机的采集IO和外部中断的IO口相连。

2.根据权利要求1所述的一种工业三相交流电的检测电路，其特征在于，所述三相电中U相对N的采集电路包括：第一电阻-第十电阻、第一电容-第四电容、第一二极管-第二二极管、第一电压互感器、第一运算放大器和第一电压比较器；

所述第一电阻的一端与三相电U端连接，所述第一电阻的另一端与第一电压互感器的第2引脚连接，所述第一电压互感器的第1引脚与三相电N端连接，所述第一电压互感器的第4引脚分别与GND和第二电阻的一端连接，所述第一电压互感器的第3引脚分别与第二电阻的另一端、第三电阻的一端和第四电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端分别与第一运算放大器的A模块中的第2引脚、第一二极管的阴极和第五电阻的一端连接，所述第一运算放大器的A模块的第3引脚与GND连接，所述第一运算放大器的A模块的第8引脚与+12V连接，所述第一运算放大器的A模块的第4引脚与-12V连接，所述第一运算放大器的A模块的第1引脚分别与第一二极管的阳极、第二二极管的阴极和第六电阻的一端连接，所述第二二极管的阳极分别与第五电阻的另一端和第七电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端分别与第四电阻的另一端、第八电阻的一端与第一运算放大器的B模块的第6引脚连接，所述第一运算放大器的B模块的第8引脚与+12V连接，所述第一运算放大器的B模块的第4引脚与-12V连接，所述第一运算放大器的B模块的第5引脚分别与第一电容的一端、第二电容的一端和GND连接，所述第一电容的另一端与+12V连接，所述第二电容的另一端与-12V连接，所述第一运算放大器的B模块的第7引脚分别与第八电阻的另一端和第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端分别与第三电容的一端和ADC信号输出口A连接，所述第三电容的另一端与GND连接，所述ADC信号输出口A与单片机的采集IO连接，所述第六电阻的另一端与第一比较器的第2引脚连接，所述第一比较器的第3引脚分别与第四电容的一端、第一比较器的第4引脚和GND连接，所述第四电容的另一端与+12V连接，所述第一比较器的第8引脚与+12V连接，所述第一比较器的第1引脚分别与第十电阻的一端和PWM信号输出口A连接，所述第十电阻的另一端与+3.3V连接，所述PWM信号输出口A与单片机外部中断的IO口连接。

3.根据权利要求1所述的一种工业三相交流电的检测电路，其特征在于，所述三相电中V相对N的采集电路包括：第一电阻-第十电阻、第一电容-第四电容、第一二极管-第二二极管、第一电压互感器、第一运算放大器和第一电压比较器；

所述第一电阻的一端与三相电V端连接，所述第一电阻的另一端与第一电压互感器的第2引脚连接，所述第一电压互感器的第1引脚与三相电N端连接，所述第一电压互感器的第4引脚分别与GND和第二电阻的一端连接，所述第一电压互感器的第3引脚分别与第二电阻的另一端、第三电阻的一端和第四电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端分别与第一运算放大器的A模块中的第2引脚、第一二极管的阴极和第五电阻的一端连接，所述第一运算放大器的A模块的第3引脚与GND连接，所述第一运算放大器的A模块的第8引脚与+12V连接，所述第一运算放大器的A模块的第4引脚与-12V连接，所述第一运算放大器的A模块的第1引脚分别与第一二极管的阳极、第二二极管的阴极和第六电阻的一端连接，所述第二二极管的阳极分别与第五电阻的另一端和第七电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端分别与第四电阻的另一端、第八电阻的一端与第一运算放大器的B模块的第6引脚连接，所述第一运算放大器的B模块的第8引脚与+12V连接，所述第一运算放大器的B模块的第4引脚与-12V连接，所述第一运算放大器的B模块的第5引脚分别与第一电容的一端、第二电容的一端和GND连接，所述第一电容的另一端与+12V连接，所述第二电容的另一端与-12V连接，所述第一运算放大器的B模块的第7引脚分别与第八电阻的另一端和第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端分别与第三电容的一端和ADC信号输出口B连接，所述第三电容的另一端与GND连接，所述ADC信号输出口B与单片机的采集IO连接，所述第六电阻的另一端与第一比较器的第2引脚连接，所述第一比较器的第3引脚分别与第四电容的一端、第一比较器的第4引脚和GND连接，所述第四电容的另一端与+12V连接，所述第一比较器的第8引脚与+12V连接，所述第一比较器的第1引脚分别与第十电阻的一端和PWM信号输出口B连接，所述第十电阻的另一端与+3.3V连接，所述PWM信号输出口B与单片机外部中断的IO口连接。

4.根据权利要求1所述的一种工业三相交流电的检测电路，其特征在于，所述三相电中W相对N的采集电路包括：第一电阻-第十电阻、第一电容-第四电容、第一二极管-第二二极管、第一电压互感器、第一运算放大器和第一电压比较器；

所述第一电阻的一端与三相电W端连接，所述第一电阻的另一端与第一电压互感器的第2引脚连接，所述第一电压互感器的第1引脚与三相电N端连接，所述第一电压互感器的第4引脚分别与GND和第二电阻的一端连接，所述第一电压互感器的第3引脚分别与第二电阻的另一端、第三电阻的一端和第四电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端分别与第一运算放大器的A模块中的第2引脚、第一二极管的阴极和第五电阻的一端连接，所述第一运算放大器的A模块的第3引脚与GND连接，所述第一运算放大器的A模块的第8引脚与+12V连接，所述第一运算放大器的A模块的第4引脚与-12V连接，所述第一运算放大器的A模块的第1引脚分别与第一二极管的阳极、第二二极管的阴极和第六电阻的一端连接，所述第二二极管的阳极分别与第五电阻的另一端和第七电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端分别与第四电阻的另一端、第八电阻的一端与第一运算放大器的B模块的第6引脚连接，所述第一运算放大器的B模块的第8引脚与+12V连接，所述第一运算放大器的B模块的第4引脚与-12V连接，所述第一运算放大器的B模块的第5引脚分别与第一电容的一端、第二电容的一端和GND连接，所述第一电容的另一端与+12V连接，所述第二电容的另一端与-12V连接，所述第一运算放大器的B模块的第7引脚分别与第八电阻的另一端和第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端分别与第三电容的一端和ADC信号输出口C连接，所述第三电容的另一端与GND连接，所述ADC信号输出口C与单片机的采集IO连接，所述第六电阻的另一端与第一比较器的第2引脚连接，所述第一比较器的第3引脚分别与第四电容的一端、第一比较器的第4引脚和GND连接，所述第四电容的另一端与+12V连接，所述第一比较器的第8引脚与+12V连接，所述第一比较器的第1引脚分别与第十电阻的一端和PWM信号输出口C连接，所述第十电阻的另一端与+3.3V连接，所述PWM信号输出口C与单片机外部中断的IO口连接。

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