一種可以同時測量交直流電壓的電路的制作方法
【專利摘要】一種可以同時測量交直流電壓的電路，包括交流電壓測量電路和直流電壓測量電路，其分別與MCU數(shù)模轉(zhuǎn)換處理電路連接，其中交流電壓測量電路包括串聯(lián)連接的電壓/電流變換電路，電流/電壓變換電路，濾波電路，交流偏置放大電路以及交流輸出限幅電路，直流電壓測量電路包括串聯(lián)連接的直流偏置放大電路和直流輸出限幅電路。其具有高可靠性，并實現(xiàn)了安全隔離以及滿足了交直流電壓的測量共處一體的需求。
【專利說明】—種可以同時測量交直流電壓的電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種可以同時測量交直流電壓的電路。

【背景技術(shù)】
[0002]目前對交流和直流電壓的測量基本上是分開成交流儀表和直流儀表兩臺裝置進行測量，算法也是兩種。那么對于一塊儀表測量交流電壓的同時，也要測量直流電壓需要一種創(chuàng)新的電路進行設(shè)計。
[0003]參照圖1a和圖lb，現(xiàn)有技術(shù)的一種交直流電壓測量的技術(shù)方案是經(jīng)過Rl和R2電阻分壓成弱電信號進入MCU的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行取樣計算。其是一種比較古老的方案，存在很多的缺點:(I)測量對電阻精度和溫漂系數(shù)的依賴性較高；(2)對抗電磁干擾度的性能很低，經(jīng)常損壞MCU處理器芯片，不適合用在工業(yè)現(xiàn)場。
[0004]參照圖2a和圖2b，現(xiàn)有技術(shù)中另一種測量交直流電壓的技術(shù)方案是，交流電壓測量回路中，利用經(jīng)典的反向比例放大電路進行調(diào)節(jié)輸入信號的電壓，REF把交流信號進行平移正弦的負半周期至OV以上，供MCU的ADC模塊進行取樣計算，理論計算公式U(MCU_AD)=UA*R3/R2 ；
[0005]直流測量電壓也是經(jīng)過反向比例放大電路進行調(diào)節(jié)輸入信號的電壓值，由于直流信號的特性就不需要上移。計算公式與交流雷同。其也存在很多的缺點:(I)信號的外部地和MCU的地直接連接，抗電磁干擾的可靠性能大大下降。(2)直流和交流信號沒有完全的隔離開，那么直流和交流之間就存在相互干擾并造成重大的用電安全事故。
實用新型內(nèi)容
[0006]隨著社會的發(fā)展，人們對用電設(shè)備產(chǎn)品要求性能高、使用可靠性高，安全性高。那么研發(fā)這種電路迎合市場的需求，本實用新型設(shè)計出了具有測量精度高，抗電磁環(huán)境能力強，交直流完全隔離的安全性能的交直流電壓測量電路。同時利用此電路把交直流電壓的測量融合到一個裝置中。
[0007]本實用新型提出的一種可以同時測量交直流電壓的電路，包括交流電壓測量電路和直流電壓測量電路，其分別與MCU數(shù)模轉(zhuǎn)換處理電路連接，其中交流電壓測量電路包括串聯(lián)連接的電壓/電流變換電路，電流/電壓變換電路，濾波電路，交流偏置放大電路以及交流輸出限幅電路，直流電壓測量電路包括串聯(lián)連接的直流偏置放大電路和直流輸出限幅電路。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1a為現(xiàn)有技術(shù)中一種可以同時測量交直流電壓電路中直流電壓測量部分的示意圖；
[0009]圖1b為現(xiàn)有技術(shù)中一種可以同時測量交直流電壓電路中交流電壓測量部分的示意圖；
[0010]圖2a為現(xiàn)有技術(shù)中另一種可以同時測量交直流電壓電路中交流電壓測量部分的示意圖；
[0011]圖2b為現(xiàn)有技術(shù)中另一種可以同時測量交直流電壓電路中直流電壓測量部分的示意圖；
[0012]圖3是本實用新型提出的可以同時測量交直流電壓的電路圖；
[0013]圖4是本實用新型提出的可以同時測量交直流電壓的電路結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖并用最佳的實施例對本實用新型作詳細的說明。
[0015]本實用新型提出的可以同時測量交直流電壓的電路，包括交流電壓測量電路和直流電壓測量電路，其分別與MCU數(shù)模轉(zhuǎn)換處理電路連接，其中交流電壓測量電路包括串聯(lián)連接的電壓/電流變換電路，電流/電壓變換電路，濾波電路，交流偏置放大電路以及交流輸出限幅電路，直流電壓測量電路包括串聯(lián)連接的直流偏置放大電路和直流輸出限幅電路。
[0016]其中交流偏置放大電路和直流偏置放大電路由隔離供電電路供電。
[0017]在圖4中，需要說明的是:
[0018]交流電壓測量電路。交流信號首先經(jīng)過V/I (電壓/電流)變換電路，然后再進行Ι/v(電流/電壓)變換電路，信號進入濾波電路，濾波后的信號經(jīng)過交流偏置放大電路進行放大輸出信號，進入交流輸出限幅電路，最后的信號進入MCU數(shù)模轉(zhuǎn)換處理電路。
[0019]直流電壓測量電路。直流信號輸入到直流偏置放大電路輸出的信號，進入直流輸出限幅電路，最后信號進入MCU (微控制單元)數(shù)模轉(zhuǎn)換處理電路。
[0020]參照圖3，對電路進行詳細說明。
[0021](I)交流信號L端信號經(jīng)過電阻R5進入PTl流入N，這樣信號經(jīng)過變?yōu)榱穗娏餍盘枺贿@個電流信號在經(jīng)過PTI電磁感應(yīng)線圈把電流信號感應(yīng)到次級，這樣就把交流電壓通過PTl的隔離并進行了傳遞。
[0022](2)傳遞后的電流信號經(jīng)過R6進行I/V(電流/電壓)變換成電壓信號。
[0023](3)經(jīng)過變換后的I/V(電流/電壓)信號通過Rl，R2，R4，R3和UlD組成差分放大電路進行信號放大。同時經(jīng)過REF進行信號偏置，把交流的正弦波全部偏置到OV以上。
[0024](4)偏置后的信號進入MCU_ADC1進行模數(shù)處理轉(zhuǎn)換，并計算。
[0025](5)圖中TVS1，Cl，C2，C3，Dl是抗電磁干擾器件，增加可靠性。
[0026](6)直流信號的測量。由于直流信號不像交流信號那么復雜和干擾力大。并且交流部分采用了隔離，那么直流信號不需要隔離，也不采用比例放大、和電阻分壓電路，而是采用抗干擾能力強的差分電路(R7，R8，R9，R10，U1C組成)。并且直流信號和MCU內(nèi)部電路經(jīng)過了 100K的電阻進行了阻性隔離。
[0027](7)直流信號通過REF也進行平移，那么無論直流信號正負接反都可以測量到實時的直流電壓值。并能區(qū)分正負極性。
[0028]其中，圖3中的UlD和UlC為一個器件，通過隔離的供電電路進行供電。
[0029]另外，為了確保裝置安全隔離，對使用此電路的裝置要求使用圖中的供電隔離電源，確保用電的進一步隔離。
[0030]本實用新型技術(shù)先進，適合智能電氣應(yīng)用市場的需求，帶來很大的社會效益和經(jīng)濟效益。益處有如下幾點:(I)高可靠性。降低了產(chǎn)品的維護成本和更換風險。
[0031](2)安全隔離。交直流回路的安全隔離是通過電磁感應(yīng)原理，那么達到電氣的完全隔離，對客戶和使用者帶來安全用電、安全生產(chǎn)帶來了保障。
[0032](3)滿足交直流電壓的測量共處一體的需求。交直流同時用一臺裝置滿足進行交直流電壓測量，不在使用兩種信號分開使用兩臺測量儀表的方案。
[0033]以上實施例是本實用新型較優(yōu)選【具體實施方式】的一種，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本技術(shù)方案范圍內(nèi)進行的通常變化和替換應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可以同時測量交直流電壓的電路，包括交流電壓測量電路和直流電壓測量電路，其特征在于，所述交流電壓測量電路和直流電壓測量電路分別與MCU數(shù)模轉(zhuǎn)換處理電路連接，其中交流電壓測量電路包括串聯(lián)連接的電壓/電流變換電路，電流/電壓變換電路，濾波電路，交流偏置放大電路以及交流輸出限幅電路，直流電壓測量電路包括串聯(lián)連接的直流偏置放大電路和直流輸出限幅電路。
2.如權(quán)利要求1所述的可以同時測量交直流電壓的電路，其中交流偏置放大電路和直流偏置放大電路由隔離供電電路供電。
【文檔編號】G01R19/25GK204008836SQ201420394702
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】李順新 申請人:珠海派諾科技股份有限公司