CN217007603U - 电压检测电路及计量仪表 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种电压检测电路及计量仪表，该电压检测电路，包括串接的微控制单元、第一开关、电压比较器及第二开关；第一开关的输入端连接电源电压，输出端连接电压比较器，且输出待测电压；电压比较器用于对待测电压和电压比较器的预设电压阈值进行比较，生成并向第二开关发送比较结果信号，以控制第二开关的通断；微控制单元通过控制第一开关的通断来控制该电压检测电路的启闭，并根据第二开关的通断对待测电压进行检测，本申请的电路结构简单，可通过隔离式电路根据电压比较器的比较结果，快速精确地检测电源电压值。

Description

电压检测电路及计量仪表

技术领域

本申请属于电压测量技术领域，具体涉及一种电压检测电路及计量仪表。

背景技术

随着科技的发展，越来越多的电子设备应用于工业生产及人民生活中，而随着电子设备的增多，电器维修及电压检测的工作也越来越多。例如，在计量仪表使用过程中，需要对电池的使用情况进行监控，以判断电池的使用寿命，该电池监控过程通常需要进行相关的电压检测。

现有技术中，通常基于芯片的IO口，使用非隔离电路直接检测IO口的电压。但由于直接检测IO口的电压，主要是用于大功耗产品，电池电压会随着功耗的增大而变化。故，虽采用IO口可检测电压的变化，但是，采用非隔离电路进行检测，相对稳定的电源系统容易受一些外部信号的干扰，造成检测不准确。

发明内容

本申请提出一种电压检测电路及装置，该电路结构简单，可通过隔离式电路根据电压比较器的比较结果，快速精确地检测电源电压值。

本申请第一方面实施例提出了一种电压检测电路，包括串接的微控制单元、第一开关、电压比较器及第二开关；

所述第一开关的输入端连接电源电压，输出端连接所述电压比较器，且输出待测电压；

所述电压比较器用于对所述待测电压和所述电压比较器的预设电压阈值进行比较，生成并向所述第二开关发送比较结果信号，以控制所述第二开关的通断；

所述微控制单元通过控制所述第一开关的通断来控制该电压检测电路的启闭，并根据所述第二开关的通断对所述待测电压进行检测。

在本申请一些实施例中，所述电压比较器进一步用于：

所述待测电压高于所述预设电压阈值，则生成的比较结果信号为第一电平信号，所述第一电平信号使所述第二开关导通；以及，

所述待测电压低于所述预设电压阈值，则生成的比较结果信号为第二电平信号，所述第二电平信号使所述第二开关断开。

在本申请一些实施例中，所述第一开关包括第一继电器。

在本申请一些实施例中，所述第一继电器为光耦继电器，其发光二极管的正向输入端和反向输入端分别连接所述电源电压和所述微控制单元；其场效应管的一端输入所述待测电压，另一端将所述待测电压输出至所述电压比较器。

在本申请一些实施例中，所述第二开关包括第二继电器。

在本申请一些实施例中，所述第二继电器为光耦继电器，其发光二极管的正向输入端和反向输入端分别连接第一开关的输出端和电压比较器的输出端；其场效应管一端接地，另一端与所述电源电压连接。

在本申请一些实施例中，还包括电压转换器件，所述电压转换器件设置于所述电压比较器和所述第二开关之间，用于对所述比较结果信号进行放大。

在本申请一些实施例中，所述电压转换器件为反相器，所述反相器的输入端连接所述电压比较器的输出端，所述反相器的输出端连接所述第二继电器的二极管反向输入端。

在本申请一些实施例中，还包括上拉电阻，所述上拉电阻设置于所述电源电压和所述第二继电器之间，用于在该电压检测电路导通时拉高所述第二继电器的场效应管的电压。

在本申请一些实施例中，所述电源电压与所述第一开关之间、所述第一开关和所述第二开关之间分别设置第一电阻和第二电阻。

本申请第二方面的实施例提供了一种计量仪表，包括第一方面所述的电压检测电路。

本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例提供的电压检测电路，通过设置第一开关，微控制单元可以通过控制第一开关的通断来控制该电压检测电路的启闭。通过设置第二开关，微控制单元可以根据第二开关的通断对待测电压进行检测，从而实现了微控制单元与外部干扰(如电源电压)之间的电压隔离，可以在计量仪表外接工业电源时，避免工业电源上具有的传导，浪涌，脉冲群等电压信号对微控制单元的电源电压造成干扰，以保证检测到的电源电压的准确性。且本实施例根据电压比较器的比较结果便可检测出电源电压值，检测过程方便快捷，可有效提高电压检测效率。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。

在附图中：

图1示出了本申请实施例提供的电压检测电路的框架示意图；

图2示出了本申请实施例提供的电压检测电路的电路原理示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

下面结合附图来描述根据本申请实施例提出的一种电压检测电路及装置。

请参照图1，为本实施例提供的电压检测电路的框图示意图，如图所示，该电压检测电路包括串接的微控制单元、第一开关、电压比较器及第二开关，第一开关的输入端连接电源电压，输出端连接电压比较器，且输出待测电压。电压比较器用于对待测电压和电压比较器的预设电压阈值进行比较，生成并向第二开关发送比较结果信号，以控制第二开关的通断。微控制单元通过控制第一开关的通断来控制该电压检测电路的启闭，并根据第二开关的通断对待测电压进行检测。

本实施例提供的电压检测电路，通过设置第一开关，微控制单元可以通过控制第一开关的通断来控制该电压检测电路的启闭。通过设置第二开关，微控制单元可以根据第二开关的通断对待测电压进行检测，从而实现了微控制单元与外部干扰(如电源电压)之间的电压隔离，可以在计量仪表外接工业电源时，避免工业电源上具有的传导，浪涌，脉冲群等电压信号对微控制单元的电源电压造成干扰，以保证检测到的电源电压的准确性。且本实施例根据电压比较器的比较结果便可检测出电源电压值，检测过程方便快捷，可有效提高电压检测效率。

其中，电压比较器可进一步用于：待测电压高于或等于预设电压阈值，则生成的比较结果信号为第一电平信号，第一电平信号使第二开关导通；以及，待测电压低于预设电压阈值，则生成的比较结果信号为第二电平信号，第二电平信号使第二开关断开。通常第一电平信号为高电平信号，可用数字1表示；第二电平信号为低电平信号，可用数字0表示。

需要说明的是，上述电压比较器的具体用法只是本实施例的一种实施方式，本实施例对此不作具体限定，例如，根据实际需要，电压比较器在待测电压高于预设电压阈值时生成的第一电平信号，也可以低于，在待测电压低于或等于预设电压阈值时生成的第二电平信号。另外，不同的电压比较器通常具有不同的预设电压阈值，所以可通过更换电压比较器的型号来检测不同的电压值。

具体地，第一开关可以包括第一继电器，第二开关可以包括第二继电器。继电器通常包括：能反映一定输入变量(如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等)的感应机构(输入部分)，能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构(输出部分)，在继电器的输入部分和输出部分之间对输入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构(驱动部分)，所以，采用继电器可以实现用较小的电流控制较大电流的“自动开关”作用，可以对检测电路进行自动调节和安全保护。

请参照图2，为本申请实施例提供的电压检测电路的详细原理示意图，如图所示，第一继电器U16为光耦继电器，其发光二极管的正向输入端(引脚1)和反向输入端(引脚2)分别连接电源电压DVCC和微控制单元MCU；其场效应管的一端(引脚4)接入待测电压，另一端(引脚3)将待测电压输出至电压比较器U18。

微控制单元MCU可以通过控制第一继电器U16的2脚使该继电器导通，从而打开该电压检测电路，使待测电压(的等效电压)通过第一继电器U16进入电压比较器U18，然后电压比较器U18将该待测电压和其预设电压阈值进行比较，并生成比较结果信号，该信号从电压比较器U18的引脚1输出，继而驱动第二继电器U17，微控制单元MCU可根据第二继电器U17的导通或者断开的状态确定电压比较器U18的比较结果，从而实现对待测电压的检测。

与第一继电器的设置原理类似，如图2所示，第二继电器U17也可以为光耦继电器，其发光二极管的正向输入端(引脚1)和反向输入端(引脚2)分别连接第一继电器U16的输出端和电压比较器U18的输出端；其场效应管一端(引脚3)接地，另一端(引脚4)与电源电压连接。如此，上述比较结果信号从电压比较器U18的引脚1输出，并从第二继电器U17的引脚2输入，通过第二继电器U17的引脚1和引脚2之间是否能形成正向电流来控制第二继电器U17的导通或者关断状态(具体为第二继电器U17的引脚3和引脚4之间的回路)。

可以理解的是，光耦继电器相比机械继电器而言，具有更长的使用寿命、低电流驱动和快速响应，更适合应用于微小信号和模拟信号开关，故本实施例优选光耦继电器，但这并不是对本实施例的限定，也可以采用其它继电器，或者其它具有类似功能的开关器件，只要能实现对开关作用，且能够对微控制单元与电压比较器进行电压隔离的开关器件即可。

第二继电器U17的导通或者关断状态可以通过检测第二继电器U17的引脚4的电压来确定，引脚4处电压的不同状态可表示电压比较器U18的比较结果，即待测电压是大于或者小于电压比较器U18的预设电压阈值。例如，当第二继电器U17导通时，第二继电器U17的引脚4与引脚3之间的回路导通，而引脚3接地，所以引脚4处于低电平；当第二继电器U17断开时，第二继电器U17的引脚4与引脚3之间的回路断开，引脚4的电压与电源电压连接，所以引脚4处于高电平。

综上，当检测到第二继电器U17的引脚4处于高电平时，可表示U17关断，也表示被检测电压小于比较器预设值的电压，低电平则表示U17打开，也表示被测电压大于比较器预设电压。

进一步地，如图2所示，该检测电路还可以包括上拉电阻R28，该上拉电阻R28设置于电源电压和第二继电器U17之间，用于在该电压检测电路导通时拉高第二继电器U17的场效应管的电压，从而使引脚4处于高电平。

需要说明的是，上述微控制单元MCU根据第二继电器U17的导通或者断开的状态确定电压比较器U18的比较结果的方式，只是本实施例的一种实施方式，并不是对本实施例的限制，本领域技术人员可以根据该原理对电路及其实现方式进行些许调整，只要能实现该电压检测电路的电压检测功能即可。

在一些实施方式中，如图2所示，该电压检测电路还可以包括电压转换器件U30，该电压转换器件U30设置于电压比较器U18和第二继电器U17之间，用于对比较结果信号进行放大，以便于对第二继电器U17进行驱动，从而提高该电压检测电路的灵敏度，减少响应时间。

具体地，该电压转换器件U30可以为反相器，反相器的输入端连接电压比较器U18的输出端，反相器的输出端连接第二继电器U17的二极管反向输入端。上述比较结果信号从电压比较器U18的引脚1输出后，从反相器的引脚2进入，驱动反相器，反相器对该比较结果信号进行增大后，从其引脚4输出，然后再从第二继电器U17的引脚2输入第二继电器U17。如此，通过设置反相器，并将反向器输出的比较结果信号从第二继电器U17的二极管反向输入端接入，实现了对比较结果信号的放大作用，进一步提高了该电压检测电路的灵敏度；且比较结果信号经过反相器的反向转换再传递至第二继电器U17，进一步提高了该电压检测电路的隔离安全性。

在另一些实施方式中，该电压检测电路还可以在电源电压与第一开关之间、第一开关和第二开关之间分别设置第一电阻R26和第二电阻R40，该第一电阻R26和第二电阻R40均为保护电阻，可以进一步对该该电压检测电路进行短路保护，防止微控制单元MCU被不安全的电源电压或待测电压击穿或烧坏。

基于上述电压检测电路相同的构思，本实施例还提供一种计量仪表，包括上述任一实施方式的电压检测电路。该计量仪表可以为水表、燃气表、电表等，电压检测电路可以用于检测计量仪表中的各功能部件的电压是否正常，例如，检测计量仪表自带电池的电源电压，从而根据检测到的电源电压监测电池的使用寿命。

本实施例提供的计量仪表，基于上述电压检测电路相同的构思，故至少能够实现上述电压检测电路能够实现的有益效果，在此不再赘述。

应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种电压检测电路，其特征在于，包括串接的微控制单元、第一开关、电压比较器及第二开关；

所述第一开关的输入端连接电源电压，输出端连接所述电压比较器，且输出待测电压；

所述电压比较器用于对所述待测电压和所述电压比较器的预设电压阈值进行比较，生成并向所述第二开关发送比较结果信号，以控制所述第二开关的通断；

所述微控制单元通过控制所述第一开关的通断来控制该电压检测电路的启闭，并根据所述第二开关的通断对所述待测电压进行检测。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电压比较器进一步用于：

所述待测电压高于所述预设电压阈值，则生成的比较结果信号为第一电平信号，所述第一电平信号使所述第二开关导通；以及，

所述待测电压低于所述预设电压阈值，则生成的比较结果信号为第二电平信号，所述第二电平信号使所述第二开关断开。

3.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述第一开关包括第一继电器。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第一继电器为光耦继电器，其发光二极管的正向输入端和反向输入端分别连接所述电源电压和所述微控制单元；其场效应管的一端输入所述待测电压，另一端将所述待测电压输出至所述电压比较器。

5.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述第二开关包括第二继电器。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述第二继电器为光耦继电器，其发光二极管的正向输入端和反向输入端分别连接第一开关的输出端和电压比较器的输出端；其场效应管一端接地，另一端与所述电源电压连接。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，还包括电压转换器件，所述电压转换器件设置于所述电压比较器和所述第二开关之间，用于对所述比较结果信号进行放大。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述电压转换器件为反相器，所述反相器的输入端连接所述电压比较器的输出端，所述反相器的输出端连接所述第二继电器的二极管反向输入端。

9.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，还包括上拉电阻，所述上拉电阻设置于所述电源电压和所述第二继电器之间，用于在该电压检测电路导通时拉高所述第二继电器的场效应管的电压。

10.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电源电压与所述第一开关之间、所述第一开关和所述第二开关之间分别设置第一电阻和第二电阻。

11.一种计量仪表，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的电压检测电路。

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