专利名称：一种采集电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及交流电压采集领域，特别是涉及一种采集电路。
背景技术：
目前，对于交流模拟电压采集，一般采用电压互感器或者电阻分压的方式。电压互感器是一个带铁心的变压器，它主要由一次线圈、二次线圈、铁心和绝缘组成。·两个绕组都装在或绕在铁心上。两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有绝缘，使两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有电的隔离。电压互感器在运行时，一次绕组并联接在线路上，二次绕组并联接仪表或继电器。当在一次绕组上施加一个电压Ul时,在铁心中就产生一个磁通Φ，根据电磁感应定律，贝1J在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。因此在测量高压线路上的电压时，尽管一次电压很高，但二次却是低压的，可以确保操作人员和仪表的安全。对于采用电压互感器的场合，电压互感器的两个线圈是绕在一个闭合的铁芯上，一次绕组匝数很多，二次绕组匝数很少。一般直接将需要采集的电压直接接入电压互感器的一次侧，二次侧接测量仪表、继电保护等。因此，对于高于220V的交流电压采集，需要将电压互感器一次侧绕组做的非常大，一般很难采用微型电压互感器进行采集，因而在小型装置中，由于空间有限，对于高于220V的交流电压采集一般是一个比较困难的事情。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种交流680V电压的采集电路，使其能采用微型电压互感器采集高于220V的交流电压。为了实现上述目的，现提出的方案如下一种采集电路，包括将电压信号分压然后转换成恒流型电流信号的转换单元；接收所述转换单元的输出信号，并防止所述转换单元输出信号产生震荡和开路的保护单元；接收所述保护单元的输出信号，将所述保护单元输出的电流信号转换成电压信号、并进行运算放大的运放单元；接收所述运放单元的输出信号，滤除所述运放单元输出信号中的高频信号，并将滤除后的信号进行输出的滤波单元。其中，所述转换单元包括第一电阻、第二电阻、恒流型电压互感器；其中所述第一电阻连接于交流电压高端与所述恒流型电压互感器一次侧上端之间；所述第二电阻连接于交流电压低端与所述恒流型电压互感器一次侧下端之间；所述恒流型电压互感器接收由所述第一电阻、第二电阻将交流信号进行电阻分压处理后的电压，进入电压互感器的一次侧，在电压互感器二次侧输出恒流型电流信号，并连接于所述保护单元。[0013]所述保护单元包括第三电阻与瞬间抑制二极管；其中所述第三电阻与互感器二次侧并联，用于将互感器二次侧输出电流信号消除震荡；所述瞬间抑制二极管并联于第三电阻两侧，且与所述运放单元相连，防止互感器二次侧开路，避免产生高压。所述运放单元包括第四电阻与运算放大器；其中所述运算放大器的负相输入端与所述保护单元的瞬间抑制二极管的上端相连，所述运算放大器的正相输入端与所述保护单元的瞬间抑制二极管的下端相连，用于将通过保护单元的信号进行运放放大；所述第四电阻连接于所述运算放大器的负相输入端与输出端之间，与运算放大器构成电压并联反馈电路，电压并联反馈电路用于将输入的电流信号转换成电压信号。 所述滤波单元包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一电容、第二电容其中所述第五电阻连接于所述运放单元的运算放大器输出端与所述第七电阻之间；所述第六电阻连接于电路的供电电压低端与所述第八电阻之间；所述第七电阻连接于第五电阻与电压输出高端之间；所述第八电阻连接于第六电阻与电压输出低端之间；所述第一电容并联于所述第五电阻与第七电阻的连接点和所述第六电阻与第八电阻的连接点之间；所述第二电容并联于所述第七电阻与电压输出高端的连接点和所述第八电阻与电压输出低端的连接点之间。优选的，所述第一电阻、第二电阻为250kQ高精密电阻。优选的，所述第三电阻与所述电压互感器二次侧内阻相匹配，阻值为lk。优选的，所述第四电阻的阻值为2. 5kQ。本实用新型中的转换单元利用电阻将电压信号分压，使进入电压互感器的电压会得到限制，并且利用电压互感器将分压后的电压信号转换成恒流型电流信号，因而只需少量绕组的电压互感器就可以完成采集高于220V的交流电压，对于空间限制的场合，这种交流电压采集方式是可行的；再由保护单元防止所述转换单元输出信号产生震荡和开路；运放单元将所述保护单元输出的电流信号转换成电压信号、并进行运算放大；滤波单元滤除所述运放单元输出信号中的高频信号，并将滤除后的信号进行输出，以实现采用微型电压互感器采集高于220V的交流电压，并转换成ADC芯片认可的电压信号。
图I为实用新型采集交流680V电压的结构框图；图2为实用新型采集交流680V电压的电路原理图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。请参见图1，本实用新型实施例提供一种采集电路，可以采集高于220V的交流电压，并转换成AD芯片认可的电压信号。包括转换单元101、保护单元102、运放单元103、滤波单元104依次连接而成。[0024]所述转换单元101将电压信号转换成恒流型电流信号；所述保护单元102接收所述转换单元101的输出信号，并防止所述转换单元输出信号产生震荡和开路；所述运放单元103接收所述保护单元102的输出信号，将所述保护单元102输出的电流信号转换成电压信号、并进行运算放大；所述滤波单元104接收所述运放单元103的输出信号，滤除所述运放单元103输出信号中高频信号，然后得到没有高频信号干扰的输出信号，供给ADC电路进行采集。发明人研究发现具有电压互感器的采集电路的采集电压为采集电路的输入电压，而并非电压互感器原边电压，而导致电压互感器一次侧绕组较大的原因在于电压互感器的原边电压很大。因此，只要保证电压互感器的原边电压不大，就可以实现采集电路能够 采集较大的电压，且不影响电压互感器一次侧绕组。本实用新型还公开了一种采集电路，包括转换单元201、保护单元202、运放单元203、滤波单元204依次连接而成。具体如图2所示，其中所述转换单元201包括第一电阻R1、第二电阻R2、恒流型电压互感器PTl ;其中所述第一电阻Rl连接于交流电压高端U与所述恒流型电压互感器PTl —次侧上端之间；所述第二电阻R2连接于交流电压低端Un与所述恒流型电压互感器PTl —次侧下端之间；且所述第一电阻R1、第二电阻R2为250k Ω高精密电阻；所述恒流型电压互感器PTl接收由所述第一电阻R1、第二电阻R2将交流信号进行电阻分压处理后的电压，进入恒流型电压互感器PTl的一次侧，在恒流型电压互感器PTl 二次侧输出恒流型电流信号，并连接于所述保护单元202。所述保护单元包括第三电阻R3与瞬间抑制二极管TVSl ;其中所述第三电阻R3与恒流型电压互感器PTl 二次侧并联，用于将恒流型电压互感器PTl 二次侧输出电流信号消除震荡；且所述第三电阻R3与所述电压互感器二次侧内阻相匹配，阻值为lk；所述瞬间抑制二极管TVSl并联于第三电阻R3两侧，且与所述运放单元203相连，防止恒流型电压互感器PTI 二次侧开路，避免产生高压。所述运放单元包括第四电阻R4与运算放大器U7A ;其中所述运算放大器U7A的负相输入端与所述保护单元202的瞬间抑制二极管TVSl的上端相连，所述运算放大器U7A的正相输入端与所述保护单元202的瞬间抑制二极管TVSl的下端相连，用于将通过保护单元202的信号进行运放放大；所述第四电阻R4连接于所述运算放大器U7A的负相输入端与输出端之间，与运算放大器U7A构成电压并联反馈电路，电压并联反馈电路用于将输入的电流信号转换成电压信号，且所述第四电阻R4的阻值为2. 5kQ。所述滤波单元包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一电容Cl、第二电容C2 :其中所述第五电阻R5连接于所述运放单元203的运算放大器U7A输出端与所述第七电阻R7之间；所述第六电阻R6连接于电路的供电电压低端VCCGND与所述第八电阻R8之间；[0042]所述第七电阻R7连接于所述第五电阻R5与电压输出高端VIN之间；所述第八电阻R8连接于第六电阻R6与电压输出低端VINGND之间；所述第一电容Cl并联于所述第五电阻R5与第七电阻R7的连接点和所述第六电阻R6与第八电阻R8的连接点之间； 所述第二电容C2并联于所述第七电阻R7与电压输出高端VIN的连接点和所述第八电阻R8与电压输出低端VINGND的连接点之间。具体的工作原理是当电路输入端有mT680V交流电压输入时，交流电压经过所述转换单元201中高精密电阻第一电阻R1、第二电阻R2进行电压调节，将高压交流进行分压，之后再经过所述转换单元201中所述恒流型电压互感器PTl，在恒流型电压互感器PTl的二次侧输出恒流型电流信号；所述恒流型电流信号经过所述保护单元202的第三电阻R3防止恒流型电压互感器PTl 二次侧输出信号产生震荡，所述恒流型电流信号再经过所述瞬间抑制二极管TVSl防止恒流型电压互感器PTI 二次侧开路以避免产生高压；之后所述恒流型电流信号进入所述运放单元203中的运算放大器U7A和反馈电阻第四电阻R4，实现电流信号与电压信号的转换，完成信号的运算放大；运算放大器U7A输出的电压信号经过所述滤波单元204中的二阶滤波电路，滤除高频信号，保证输出信号没有高频信号干扰，供给ADC电路进行采集。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种采集电路，其特征在于，包括 将电压信号分压然后转换成恒流型电流信号的转换单元； 接收所述转换单元的输出信号，并防止所述转换单元输出信号产生震荡和开路的保护单元； 接收所述保护单元的输出信号，将所述保护单元输出的电流信号转换成电压信号、并进行运算放大的运放单元； 接收所述运放单元的输出信号，滤除所述运放单元输出信号中的高频信号，并将滤除后的信号进行输出的滤波单元。
2.根据权利要求I所述的电路，其特征在于，所述转换单元包括第一电阻、第二电阻、恒流型电压互感器；其中 所述第一电阻连接于交流电压高端与所述恒流型电压互感器一次侧上端之间； 所述第二电阻连接于交流电压低端与所述恒流型电压互感器一次侧下端之间； 所述恒流型电压互感器接收由所述第一电阻、第二电阻将交流信号进行电阻分压处理后的电压，进入电压互感器的一次侧，在电压互感器二次侧输出恒流型电流信号，并连接于所述保护单元。
3.根据权利要求I所述的电路，其特征在于，所述保护单元包括第三电阻与瞬间抑制二极管；其中 所述第三电阻与互感器二次侧并联，用于将互感器二次侧输出电流信号消除震荡；所述瞬间抑制二极管并联于第三电阻两侧，且与所述运放单元相连，防止互感器二次侧开路，避免产生高压。
4.根据权利要求I所述的电路，其特征在于，所述运放单元包括第四电阻与运算放大器;其中 所述运算放大器的负相输入端与所述保护单元的瞬间抑制二极管的上端相连，所述运算放大器的正相输入端与所述保护单元的瞬间抑制二极管的下端相连，用于将通过保护单元的信号进行运放放大； 所述第四电阻连接于所述运算放大器的负相输入端与输出端之间，与运算放大器构成电压并联反馈电路，电压并联反馈电路用于将输入的电流信号转换成电压信号。
5.根据权利要求I所述的电路，其特征在于，所述滤波单元包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一电容、第二电容其中 所述第五电阻连接于所述运放单元的运算放大器输出端与所述第七电阻之间； 所述第六电阻连接于电路的供电电压低端与所述第八电阻之间； 所述第七电阻连接于第五电阻与电压输出高端之间； 所述第八电阻连接于第六电阻与电压输出低端之间； 所述第一电容并联于所述第五电阻与第七电阻的连接点和所述第六电阻与第八电阻的连接点之间； 所述第二电容并联于所述第七电阻与电压输出高端的连接点和所述第八电阻与电压输出低端的连接点之间。
6.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一电阻、第二电阻为250kQ高精密电阻。
7.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第三电阻与所述电压互感器二次侧内阻相匹配，阻值为lk。
8.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第四电阻的阻值为2.5kQ。
专利摘要本实用新型公开了一种采集电路，由转换单元、保护单元、运放单元、滤波单元依次连接而成。所述转换单元接收0V～680V交流电压信号，并转换为恒流型电流信号，所述保护单元接收恒流型电流信号，并将所述恒流型电流信号消除震荡，且防止所述转换单元输出端开路，避免产生高压。所述运放单元接收所述保护单元输出信号，将所述保护单元输出的电流信号转变为电压信号并进行运算放大，输出给滤波单元。所述滤波单元滤除高频信号保证输出信号没有高频信号干扰。使电路可以采集到高于220V的交流电压，并供给ADC电路进行采集。
文档编号G01R15/06GK202794318SQ20122044752
公开日2013年3月13日 申请日期2012年9月4日 优先权日2012年9月4日
发明者文小龙, 顾莉娜, 程许平, 梁玉生 申请人:深圳市华力特电气股份有限公司
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