專利名稱：一種采集電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及交流電壓采集領(lǐng)域，特別是涉及一種采集電路。
背景技術(shù)：
目前，對于交流模擬電壓采集，一般采用電壓互感器或者電阻分壓的方式。電壓互感器是一個帶鐵心的變壓器，它主要由一次線圈、二次線圈、鐵心和絕緣組成。·兩個繞組都裝在或繞在鐵心上。兩個繞組之間以及繞組與鐵心之間都有絕緣，使兩個繞組之間以及繞組與鐵心之間都有電的隔離。電壓互感器在運(yùn)行時(shí)，一次繞組并聯(lián)接在線路上，二次繞組并聯(lián)接儀表或繼電器。當(dāng)在一次繞組上施加一個電壓Ul時(shí),在鐵心中就產(chǎn)生一個磁通Φ，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，貝1J在二次繞組中就產(chǎn)生一個二次電壓U2。改變一次或二次繞組的匝數(shù)，可以產(chǎn)生不同的一次電壓與二次電壓比，這就可組成不同比的電壓互感器。因此在測量高壓線路上的電壓時(shí)，盡管一次電壓很高，但二次卻是低壓的，可以確保操作人員和儀表的安全。對于采用電壓互感器的場合，電壓互感器的兩個線圈是繞在一個閉合的鐵芯上，一次繞組匝數(shù)很多，二次繞組匝數(shù)很少。一般直接將需要采集的電壓直接接入電壓互感器的一次側(cè)，二次側(cè)接測量儀表、繼電保護(hù)等。因此，對于高于220V的交流電壓采集，需要將電壓互感器一次側(cè)繞組做的非常大，一般很難采用微型電壓互感器進(jìn)行采集，因而在小型裝置中，由于空間有限，對于高于220V的交流電壓采集一般是一個比較困難的事情。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是提供一種交流680V電壓的采集電路，使其能采用微型電壓互感器采集高于220V的交流電壓。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，現(xiàn)提出的方案如下一種采集電路，包括將電壓信號分壓然后轉(zhuǎn)換成恒流型電流信號的轉(zhuǎn)換單元；接收所述轉(zhuǎn)換單元的輸出信號，并防止所述轉(zhuǎn)換單元輸出信號產(chǎn)生震蕩和開路的保護(hù)單元；接收所述保護(hù)單元的輸出信號，將所述保護(hù)單元輸出的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號、并進(jìn)行運(yùn)算放大的運(yùn)放單元；接收所述運(yùn)放單元的輸出信號，濾除所述運(yùn)放單元輸出信號中的高頻信號，并將濾除后的信號進(jìn)行輸出的濾波單元。其中，所述轉(zhuǎn)換單元包括第一電阻、第二電阻、恒流型電壓互感器；其中所述第一電阻連接于交流電壓高端與所述恒流型電壓互感器一次側(cè)上端之間；所述第二電阻連接于交流電壓低端與所述恒流型電壓互感器一次側(cè)下端之間；所述恒流型電壓互感器接收由所述第一電阻、第二電阻將交流信號進(jìn)行電阻分壓處理后的電壓，進(jìn)入電壓互感器的一次側(cè)，在電壓互感器二次側(cè)輸出恒流型電流信號，并連接于所述保護(hù)單元。[0013]所述保護(hù)單元包括第三電阻與瞬間抑制二極管；其中所述第三電阻與互感器二次側(cè)并聯(lián)，用于將互感器二次側(cè)輸出電流信號消除震蕩；所述瞬間抑制二極管并聯(lián)于第三電阻兩側(cè)，且與所述運(yùn)放單元相連，防止互感器二次側(cè)開路，避免產(chǎn)生高壓。所述運(yùn)放單元包括第四電阻與運(yùn)算放大器；其中所述運(yùn)算放大器的負(fù)相輸入端與所述保護(hù)單元的瞬間抑制二極管的上端相連，所述運(yùn)算放大器的正相輸入端與所述保護(hù)單元的瞬間抑制二極管的下端相連，用于將通過保護(hù)單元的信號進(jìn)行運(yùn)放放大；所述第四電阻連接于所述運(yùn)算放大器的負(fù)相輸入端與輸出端之間，與運(yùn)算放大器構(gòu)成電壓并聯(lián)反饋電路，電壓并聯(lián)反饋電路用于將輸入的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。 所述濾波單元包括第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第一電容、第二電容其中所述第五電阻連接于所述運(yùn)放單元的運(yùn)算放大器輸出端與所述第七電阻之間；所述第六電阻連接于電路的供電電壓低端與所述第八電阻之間；所述第七電阻連接于第五電阻與電壓輸出高端之間；所述第八電阻連接于第六電阻與電壓輸出低端之間；所述第一電容并聯(lián)于所述第五電阻與第七電阻的連接點(diǎn)和所述第六電阻與第八電阻的連接點(diǎn)之間；所述第二電容并聯(lián)于所述第七電阻與電壓輸出高端的連接點(diǎn)和所述第八電阻與電壓輸出低端的連接點(diǎn)之間。優(yōu)選的，所述第一電阻、第二電阻為250kQ高精密電阻。優(yōu)選的，所述第三電阻與所述電壓互感器二次側(cè)內(nèi)阻相匹配，阻值為lk。優(yōu)選的，所述第四電阻的阻值為2. 5kQ。本實(shí)用新型中的轉(zhuǎn)換單元利用電阻將電壓信號分壓，使進(jìn)入電壓互感器的電壓會得到限制，并且利用電壓互感器將分壓后的電壓信號轉(zhuǎn)換成恒流型電流信號，因而只需少量繞組的電壓互感器就可以完成采集高于220V的交流電壓，對于空間限制的場合，這種交流電壓采集方式是可行的；再由保護(hù)單元防止所述轉(zhuǎn)換單元輸出信號產(chǎn)生震蕩和開路；運(yùn)放單元將所述保護(hù)單元輸出的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號、并進(jìn)行運(yùn)算放大；濾波單元濾除所述運(yùn)放單元輸出信號中的高頻信號，并將濾除后的信號進(jìn)行輸出，以實(shí)現(xiàn)采用微型電壓互感器采集高于220V的交流電壓，并轉(zhuǎn)換成ADC芯片認(rèn)可的電壓信號。

圖I為實(shí)用新型采集交流680V電壓的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為實(shí)用新型采集交流680V電壓的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實(shí)施例中的附圖，對本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本申請中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護(hù)的范圍。請參見圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種采集電路，可以采集高于220V的交流電壓，并轉(zhuǎn)換成AD芯片認(rèn)可的電壓信號。包括轉(zhuǎn)換單元101、保護(hù)單元102、運(yùn)放單元103、濾波單元104依次連接而成。[0024]所述轉(zhuǎn)換單元101將電壓信號轉(zhuǎn)換成恒流型電流信號；所述保護(hù)單元102接收所述轉(zhuǎn)換單元101的輸出信號，并防止所述轉(zhuǎn)換單元輸出信號產(chǎn)生震蕩和開路；所述運(yùn)放單元103接收所述保護(hù)單元102的輸出信號，將所述保護(hù)單元102輸出的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號、并進(jìn)行運(yùn)算放大；所述濾波單元104接收所述運(yùn)放單元103的輸出信號，濾除所述運(yùn)放單元103輸出信號中高頻信號，然后得到?jīng)]有高頻信號干擾的輸出信號，供給ADC電路進(jìn)行采集。發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)具有電壓互感器的采集電路的采集電壓為采集電路的輸入電壓，而并非電壓互感器原邊電壓，而導(dǎo)致電壓互感器一次側(cè)繞組較大的原因在于電壓互感器的原邊電壓很大。因此，只要保證電壓互感器的原邊電壓不大，就可以實(shí)現(xiàn)采集電路能夠 采集較大的電壓，且不影響電壓互感器一次側(cè)繞組。本實(shí)用新型還公開了一種采集電路，包括轉(zhuǎn)換單元201、保護(hù)單元202、運(yùn)放單元203、濾波單元204依次連接而成。具體如圖2所示，其中所述轉(zhuǎn)換單元201包括第一電阻R1、第二電阻R2、恒流型電壓互感器PTl ;其中所述第一電阻Rl連接于交流電壓高端U與所述恒流型電壓互感器PTl —次側(cè)上端之間；所述第二電阻R2連接于交流電壓低端Un與所述恒流型電壓互感器PTl —次側(cè)下端之間；且所述第一電阻R1、第二電阻R2為250k Ω高精密電阻；所述恒流型電壓互感器PTl接收由所述第一電阻R1、第二電阻R2將交流信號進(jìn)行電阻分壓處理后的電壓，進(jìn)入恒流型電壓互感器PTl的一次側(cè)，在恒流型電壓互感器PTl 二次側(cè)輸出恒流型電流信號，并連接于所述保護(hù)單元202。所述保護(hù)單元包括第三電阻R3與瞬間抑制二極管TVSl ;其中所述第三電阻R3與恒流型電壓互感器PTl 二次側(cè)并聯(lián)，用于將恒流型電壓互感器PTl 二次側(cè)輸出電流信號消除震蕩；且所述第三電阻R3與所述電壓互感器二次側(cè)內(nèi)阻相匹配，阻值為lk；所述瞬間抑制二極管TVSl并聯(lián)于第三電阻R3兩側(cè)，且與所述運(yùn)放單元203相連，防止恒流型電壓互感器PTI 二次側(cè)開路，避免產(chǎn)生高壓。所述運(yùn)放單元包括第四電阻R4與運(yùn)算放大器U7A ;其中所述運(yùn)算放大器U7A的負(fù)相輸入端與所述保護(hù)單元202的瞬間抑制二極管TVSl的上端相連，所述運(yùn)算放大器U7A的正相輸入端與所述保護(hù)單元202的瞬間抑制二極管TVSl的下端相連，用于將通過保護(hù)單元202的信號進(jìn)行運(yùn)放放大；所述第四電阻R4連接于所述運(yùn)算放大器U7A的負(fù)相輸入端與輸出端之間，與運(yùn)算放大器U7A構(gòu)成電壓并聯(lián)反饋電路，電壓并聯(lián)反饋電路用于將輸入的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，且所述第四電阻R4的阻值為2. 5kQ。所述濾波單元包括第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第一電容Cl、第二電容C2 :其中所述第五電阻R5連接于所述運(yùn)放單元203的運(yùn)算放大器U7A輸出端與所述第七電阻R7之間；所述第六電阻R6連接于電路的供電電壓低端VCCGND與所述第八電阻R8之間；[0042]所述第七電阻R7連接于所述第五電阻R5與電壓輸出高端VIN之間；所述第八電阻R8連接于第六電阻R6與電壓輸出低端VINGND之間；所述第一電容Cl并聯(lián)于所述第五電阻R5與第七電阻R7的連接點(diǎn)和所述第六電阻R6與第八電阻R8的連接點(diǎn)之間； 所述第二電容C2并聯(lián)于所述第七電阻R7與電壓輸出高端VIN的連接點(diǎn)和所述第八電阻R8與電壓輸出低端VINGND的連接點(diǎn)之間。具體的工作原理是當(dāng)電路輸入端有mT680V交流電壓輸入時(shí)，交流電壓經(jīng)過所述轉(zhuǎn)換單元201中高精密電阻第一電阻R1、第二電阻R2進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，將高壓交流進(jìn)行分壓，之后再經(jīng)過所述轉(zhuǎn)換單元201中所述恒流型電壓互感器PTl，在恒流型電壓互感器PTl的二次側(cè)輸出恒流型電流信號；所述恒流型電流信號經(jīng)過所述保護(hù)單元202的第三電阻R3防止恒流型電壓互感器PTl 二次側(cè)輸出信號產(chǎn)生震蕩，所述恒流型電流信號再經(jīng)過所述瞬間抑制二極管TVSl防止恒流型電壓互感器PTI 二次側(cè)開路以避免產(chǎn)生高壓；之后所述恒流型電流信號進(jìn)入所述運(yùn)放單元203中的運(yùn)算放大器U7A和反饋電阻第四電阻R4，實(shí)現(xiàn)電流信號與電壓信號的轉(zhuǎn)換，完成信號的運(yùn)算放大；運(yùn)算放大器U7A輸出的電壓信號經(jīng)過所述濾波單元204中的二階濾波電路，濾除高頻信號，保證輸出信號沒有高頻信號干擾，供給ADC電路進(jìn)行采集。對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求1.一種采集電路，其特征在于，包括 將電壓信號分壓然后轉(zhuǎn)換成恒流型電流信號的轉(zhuǎn)換單元； 接收所述轉(zhuǎn)換單元的輸出信號，并防止所述轉(zhuǎn)換單元輸出信號產(chǎn)生震蕩和開路的保護(hù)單元； 接收所述保護(hù)單元的輸出信號，將所述保護(hù)單元輸出的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號、并進(jìn)行運(yùn)算放大的運(yùn)放單元； 接收所述運(yùn)放單元的輸出信號，濾除所述運(yùn)放單元輸出信號中的高頻信號，并將濾除后的信號進(jìn)行輸出的濾波單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換單元包括第一電阻、第二電阻、恒流型電壓互感器；其中 所述第一電阻連接于交流電壓高端與所述恒流型電壓互感器一次側(cè)上端之間； 所述第二電阻連接于交流電壓低端與所述恒流型電壓互感器一次側(cè)下端之間； 所述恒流型電壓互感器接收由所述第一電阻、第二電阻將交流信號進(jìn)行電阻分壓處理后的電壓，進(jìn)入電壓互感器的一次側(cè)，在電壓互感器二次側(cè)輸出恒流型電流信號，并連接于所述保護(hù)單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路，其特征在于，所述保護(hù)單元包括第三電阻與瞬間抑制二極管；其中 所述第三電阻與互感器二次側(cè)并聯(lián)，用于將互感器二次側(cè)輸出電流信號消除震蕩；所述瞬間抑制二極管并聯(lián)于第三電阻兩側(cè)，且與所述運(yùn)放單元相連，防止互感器二次側(cè)開路，避免產(chǎn)生高壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路，其特征在于，所述運(yùn)放單元包括第四電阻與運(yùn)算放大器;其中 所述運(yùn)算放大器的負(fù)相輸入端與所述保護(hù)單元的瞬間抑制二極管的上端相連，所述運(yùn)算放大器的正相輸入端與所述保護(hù)單元的瞬間抑制二極管的下端相連，用于將通過保護(hù)單元的信號進(jìn)行運(yùn)放放大； 所述第四電阻連接于所述運(yùn)算放大器的負(fù)相輸入端與輸出端之間，與運(yùn)算放大器構(gòu)成電壓并聯(lián)反饋電路，電壓并聯(lián)反饋電路用于將輸入的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路，其特征在于，所述濾波單元包括第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第一電容、第二電容其中 所述第五電阻連接于所述運(yùn)放單元的運(yùn)算放大器輸出端與所述第七電阻之間； 所述第六電阻連接于電路的供電電壓低端與所述第八電阻之間； 所述第七電阻連接于第五電阻與電壓輸出高端之間； 所述第八電阻連接于第六電阻與電壓輸出低端之間； 所述第一電容并聯(lián)于所述第五電阻與第七電阻的連接點(diǎn)和所述第六電阻與第八電阻的連接點(diǎn)之間； 所述第二電容并聯(lián)于所述第七電阻與電壓輸出高端的連接點(diǎn)和所述第八電阻與電壓輸出低端的連接點(diǎn)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述第一電阻、第二電阻為250kQ高精密電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于，所述第三電阻與所述電壓互感器二次側(cè)內(nèi)阻相匹配，阻值為lk。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其特征在于，所述第四電阻的阻值為2.5kQ。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種采集電路，由轉(zhuǎn)換單元、保護(hù)單元、運(yùn)放單元、濾波單元依次連接而成。所述轉(zhuǎn)換單元接收0V～680V交流電壓信號，并轉(zhuǎn)換為恒流型電流信號，所述保護(hù)單元接收恒流型電流信號，并將所述恒流型電流信號消除震蕩，且防止所述轉(zhuǎn)換單元輸出端開路，避免產(chǎn)生高壓。所述運(yùn)放單元接收所述保護(hù)單元輸出信號，將所述保護(hù)單元輸出的電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘柌⑦M(jìn)行運(yùn)算放大，輸出給濾波單元。所述濾波單元濾除高頻信號保證輸出信號沒有高頻信號干擾。使電路可以采集到高于220V的交流電壓，并供給ADC電路進(jìn)行采集。
文檔編號G01R15/06GK202794318SQ20122044752
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者文小龍, 顧莉娜, 程許平, 梁玉生 申請人:深圳市華力特電氣股份有限公司