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一種直流高壓隔離變送器的制作方法

文檔序號(hào):11684740閱讀:229來(lái)源:國(guó)知局
一種直流高壓隔離變送器的制造方法與工藝

本實(shí)用新型涉及變送器技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種直流高壓隔離變送器。



背景技術(shù):

目前,國(guó)內(nèi)能夠制造檢測(cè)直流高壓的產(chǎn)品極少,現(xiàn)有的直流高壓產(chǎn)品都是通過(guò)電阻分壓,直接檢測(cè)取樣電阻兩端低電壓信號(hào),然后反算出輸入的高壓信號(hào)。但是,采用該方法當(dāng)取樣電阻出現(xiàn)異常時(shí),會(huì)導(dǎo)致被輸入大電壓擊穿傳感器、損壞弱電側(cè)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是,提供一種直流高壓隔離變送器,能夠降低風(fēng)險(xiǎn),提高安全性能。

為解決以上技術(shù)問(wèn)題,本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種直流高壓隔離變送器,包括:用于輸入直流高壓信號(hào),并對(duì)所述直流高壓信號(hào)進(jìn)行采樣的高壓信號(hào)采樣電路,以及用于對(duì)采樣到的信號(hào)進(jìn)行波形整形、隔離放大處理,輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)的信號(hào)級(jí)聯(lián)隔離電路;

所述高壓信號(hào)采樣電路的輸出端與所述信號(hào)級(jí)聯(lián)隔離電路的輸入端連接。

進(jìn)一步地,所述高壓信號(hào)采樣電路包括多個(gè)串聯(lián)的耐高壓電阻。

進(jìn)一步地,所述信號(hào)級(jí)聯(lián)隔離電路包括用于對(duì)采樣到的信號(hào)進(jìn)行波形整形、隔離放大處理,輸出第一處理信號(hào)的第一級(jí)隔離放大電路,用于對(duì)所述第一處理信號(hào)進(jìn)行波形整形、隔離放大處理,輸出第二處理信號(hào)的第二級(jí)隔離放大電路,以及用于對(duì)所述第二處理信號(hào)進(jìn)行波形整形、放大處理,輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)的整形放大電路;

所述第一級(jí)隔離放大電路的輸入端與所述高壓信號(hào)采樣電路的輸出端連接,所述第一級(jí)隔離放大電路的輸出端與所述第二級(jí)隔離放大電路的輸入端連接,所述第二級(jí)隔離放大電路的輸出端與所述整形放大電路的輸入端連接。

進(jìn)一步地,所述第一級(jí)隔離放大電路包括用于對(duì)采樣到的信號(hào)進(jìn)行波形整形,輸出第一整形信號(hào)的第一信號(hào)整形電路,以及用于對(duì)所述第一整形信號(hào)進(jìn)行隔離放大處理,輸出所述第一處理信號(hào)的第一級(jí)信號(hào)隔離電路;

所述第一信號(hào)整形電路的輸入端與所述高壓信號(hào)采樣電路的輸出端連接,所述第一信號(hào)整形電路的輸出端與所述第一級(jí)信號(hào)隔離電路的輸入端連接,所述第一級(jí)信號(hào)隔離電路的輸出端與所述第二級(jí)隔離放大電路的輸入端連接。

進(jìn)一步地,所述第二級(jí)隔離放大電路包括用于對(duì)所述第一處理信號(hào)進(jìn)行波形整形,輸出第二整形信號(hào)的第二信號(hào)整形電路,以及用于對(duì)所述第二整形信號(hào)進(jìn)行隔離放大處理,輸出所述第二處理信號(hào)的第二級(jí)信號(hào)隔離電路;

所述第二信號(hào)整形電路的輸入端與所述第一級(jí)信號(hào)隔離電路的輸出端連接,所述第二信號(hào)整形電路的輸出端與所述第二級(jí)信號(hào)隔離電路的輸入端連接,所述第二級(jí)信號(hào)隔離電路的輸出端與所述整形放大電路的輸入端連接。

進(jìn)一步地,所述第一級(jí)信號(hào)隔離電路和所述第二級(jí)信號(hào)隔離電路均為線性光耦。

進(jìn)一步地,所述整形放大電路包括用于對(duì)所述第二處理信號(hào)進(jìn)行波形整形,輸出第三整形信號(hào)的第三信號(hào)整形電路,以及用于對(duì)所述第三整形信號(hào)進(jìn)行放大處理,輸出所述標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)的信號(hào)放大電路;

所述第三信號(hào)整形電路的輸入端與所述第二級(jí)信號(hào)隔離電路的輸出端連接,所述第三信號(hào)整形電路的輸出端與所述信號(hào)放大電路的輸入端連接。

進(jìn)一步地,所述直流高壓隔離變送器還包括用于將所述標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)的V/I轉(zhuǎn)換電路;

所述V/I轉(zhuǎn)換電路的輸入端與所述信號(hào)放大電路的輸出端連接。

進(jìn)一步地,所述直流高壓隔離變送器還包括用于輸入輔助電源,并將所述輔助電源穩(wěn)定在12V的電源模塊,用于給所述第一信號(hào)整形電路和所述第一級(jí)信號(hào)隔離電路供電的第一隔離電源模塊,用于給所述第二信號(hào)整形電路和所述第二級(jí)信號(hào)隔離電路供電的第二隔離電源模塊,以及用于給所述第三信號(hào)整形電路和所述信號(hào)放大電路供電的第三隔離電源模塊;

所述電源模塊的輸出端分別與所述第二隔離電源模塊的輸入端、所述第三隔離電源模塊的輸入端連接,所述第一隔離電源模塊的輸入端與所述第二隔離電源模塊的輸出端連接,所述第一隔離電源模塊的輸出端分別與所述第一信號(hào)整形電路的電源輸入端、所述第一級(jí)信號(hào)隔離電路的電源輸入端連接;所述第二隔離電源模塊的輸出端分別與所述第二信號(hào)整形電路的電源輸入端、所述第二級(jí)信號(hào)隔離電路的電源輸入端連接;所述第三隔離電源模塊的輸出端分別與所述第三信號(hào)整形電路的電源輸入端、所述信號(hào)放大電路的電源輸入端連接。

進(jìn)一步地,所述電源模塊為型號(hào)為L(zhǎng)M2575的開(kāi)關(guān)電源芯片。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的直流高壓隔離變送器,能夠通過(guò)高壓信號(hào)采樣電路直接對(duì)直流高壓信號(hào)進(jìn)行采樣,通過(guò)與高壓信號(hào)采樣電路連接的信號(hào)級(jí)聯(lián)隔離電路對(duì)采樣的信號(hào)進(jìn)行多次波形整形、隔離放大處理,輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào),其輸入輸出之間高達(dá)10KV的隔離耐壓,大大降低現(xiàn)有技術(shù)所存在的風(fēng)險(xiǎn),提高可靠性和安全性。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型提供的直流高壓隔離變送器的第一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖2是本實(shí)用新型提供的直流高壓隔離變送器的第二個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖3是本實(shí)用新型提供的直流高壓隔離變送器的第三個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖4是本實(shí)用新型提供的直流高壓隔離變送器的原理示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖,對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

參見(jiàn)圖1,是本實(shí)用新型提供的直流高壓隔離變送器的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

本實(shí)施例提供一種直流高壓隔離變送器,包括:用于輸入直流高壓信號(hào)VIN,并對(duì)所述直流高壓信號(hào)進(jìn)行采樣的高壓信號(hào)采樣電路1,以及用于對(duì)采樣到的信號(hào)進(jìn)行波形整形、隔離放大處理,輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)VOUT的信號(hào)級(jí)聯(lián)隔離電路2;

所述高壓信號(hào)采樣電路1的輸出端與所述信號(hào)級(jí)聯(lián)隔離電路2的輸入端連接。

需要說(shuō)明的是,本實(shí)施例主要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)輸入的直流高壓信號(hào),并將檢測(cè)到的信號(hào)處理為標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)的技術(shù)方案。高壓信號(hào)采樣電路對(duì)輸入的直流高壓信號(hào)進(jìn)行取樣,其可實(shí)現(xiàn)高達(dá)5000V直流輸入電壓直接取樣。實(shí)現(xiàn)信號(hào)采樣后,通過(guò)信號(hào)級(jí)聯(lián)隔離電路對(duì)采樣到的信號(hào)進(jìn)行多次濾波、整形、隔離、放大等處理,輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào),使輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的隔離耐壓高達(dá)10KV。由于在高壓檢測(cè)系統(tǒng)中,變送器的輸入端的耐壓,以及變送器輸入與輸出之間的隔離耐壓等指標(biāo)對(duì)高壓檢測(cè)系統(tǒng)可靠性和準(zhǔn)確性來(lái)說(shuō)至關(guān)重要,因此本實(shí)用新型實(shí)施例能夠直接對(duì)線路上5000V直流高壓進(jìn)行直接測(cè)量,不需要串聯(lián)電阻降壓等措施,可提高現(xiàn)場(chǎng)安裝效率,減少系統(tǒng)的走線,降低系統(tǒng)的成本,而且對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)每增加一個(gè)配件就相當(dāng)于增加一個(gè)故障點(diǎn),因此本實(shí)用新型中的測(cè)量最為準(zhǔn)確和實(shí)時(shí),同時(shí),本實(shí)用新型實(shí)施例的輸入和輸出之間的隔離耐壓高達(dá)10KV,使得本實(shí)用新型所提供的變壓器在高壓測(cè)量系統(tǒng)中的安全性得到極大的提高。

進(jìn)一步地,所述高壓信號(hào)采樣電路包括多個(gè)串聯(lián)的耐高壓電阻。

需要說(shuō)明的是,高壓信號(hào)采樣電路采用定制的耐高壓電阻,其單只電阻耐壓可達(dá)幾千伏,通過(guò)幾只耐高壓電阻串聯(lián)即可完成對(duì)輸入的直流高壓信號(hào)的取樣。

進(jìn)一步地,如圖2所示,所述信號(hào)級(jí)聯(lián)隔離電路2包括用于對(duì)采樣到的信號(hào)進(jìn)行波形整形、隔離放大處理,輸出第一處理信號(hào)的第一級(jí)隔離放大電路21,用于對(duì)所述第一處理信號(hào)進(jìn)行波形整形、隔離放大處理,輸出第二處理信號(hào)的第二級(jí)隔離放大電路22,以及用于對(duì)所述第二處理信號(hào)進(jìn)行波形整形、放大處理,輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)VOUT的整形放大電路23;

所述第一級(jí)隔離放大電路21的輸入端與所述高壓信號(hào)采樣電路1的輸出端連接,所述第一級(jí)隔離放大電路21的輸出端與所述第二級(jí)隔離放大電路22的輸入端連接,所述第二級(jí)隔離放大電路22的輸出端與所述整形放大電路23的輸入端連接。

需要說(shuō)明的是,信號(hào)級(jí)聯(lián)隔離電路中包括多級(jí)隔離放大電路,實(shí)現(xiàn)對(duì)采樣到的信號(hào)進(jìn)行多次波形整形、隔離放大處理。在高壓信號(hào)采樣電路對(duì)信號(hào)取樣后,通過(guò)第一級(jí)隔離放大電路對(duì)取樣到的信號(hào)進(jìn)行濾波、整形、隔離、放大處理后,將處理后的第一處理信號(hào)再次經(jīng)過(guò)第二級(jí)隔離放大電路進(jìn)行濾波、整形、隔離、放大處理,處理后的第二處理信號(hào)再通過(guò)整形放大電路進(jìn)行整形放大后變換成標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào),一般為0-5V或0-10V變送信號(hào),實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸入輸出之間的隔離耐壓達(dá)到10KV的目標(biāo)。

進(jìn)一步地,如圖3所示,所述第一級(jí)隔離放大電路21包括用于對(duì)采樣到的信號(hào)進(jìn)行波形整形,輸出第一整形信號(hào)的第一信號(hào)整形電路31,以及用于對(duì)所述第一整形信號(hào)進(jìn)行隔離放大處理,輸出所述第一處理信號(hào)的第一級(jí)信號(hào)隔離電路32;

所述第一信號(hào)整形電路31的輸入端與所述高壓信號(hào)采樣電路1的輸出端連接,所述第一信號(hào)整形電路31的輸出端與所述第一級(jí)信號(hào)隔離電路32的輸入端連接,所述第一級(jí)信號(hào)隔離電路32的輸出端與所述第二級(jí)隔離放大電路22的輸入端連接。

進(jìn)一步地,所述第二級(jí)隔離放大電路22包括用于對(duì)所述第一處理信號(hào)進(jìn)行波形整形,輸出第二整形信號(hào)的第二信號(hào)整形電路33,以及用于對(duì)所述第二整形信號(hào)進(jìn)行隔離放大處理,輸出所述第二處理信號(hào)的第二級(jí)信號(hào)隔離電路34;

所述第二信號(hào)整形電路33的輸入端與所述第一級(jí)信號(hào)隔離電路32的輸出端連接,所述第二信號(hào)整形電路33的輸出端與所述第二級(jí)信號(hào)隔離電路34的輸入端連接,所述第二級(jí)信號(hào)隔離電路34的輸出端與所述整形放大電路23的輸入端連接。

進(jìn)一步地,所述第一級(jí)信號(hào)隔離電路32和所述第二級(jí)信號(hào)隔離電路34均為線性光耦。

進(jìn)一步地,所述整形放大電路23包括用于對(duì)所述第二處理信號(hào)進(jìn)行波形整形,輸出第三整形信號(hào)的第三信號(hào)整形電路35,以及用于對(duì)所述第三整形信號(hào)進(jìn)行放大處理,輸出所述標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)的信號(hào)放大電路36;

所述第三信號(hào)整形電路35的輸入端與所述第二級(jí)信號(hào)隔離電路34的輸出端連接,所述第三信號(hào)整形電路35的輸出端與所述信號(hào)放大電路36的輸入端連接。

需要說(shuō)明的是,在實(shí)現(xiàn)信號(hào)的取樣后,通過(guò)第一信號(hào)整形電路對(duì)采樣到的信號(hào)進(jìn)行濾波、整形等處理后,進(jìn)入第一級(jí)信號(hào)隔離電路進(jìn)行隔離,該第一級(jí)信號(hào)隔離電路由線性光耦組成,其隔離耐壓達(dá)到6000V,信號(hào)由線性光耦的初級(jí)隔離變送至線性光耦的次級(jí),信號(hào)再經(jīng)過(guò)第二信號(hào)整形電路進(jìn)行濾波、整形等處理,處理后進(jìn)入第二級(jí)信號(hào)隔離電路,該第二級(jí)信號(hào)隔離電路也是由一個(gè)線性光耦組成,其隔離耐壓同樣達(dá)到6000V,信號(hào)由第二級(jí)線性光耦初級(jí)隔離變送至線性光耦的次級(jí),信號(hào)再經(jīng)過(guò)第三信號(hào)整形電路整形,經(jīng)過(guò)信號(hào)放大電路放大后,輸出標(biāo)準(zhǔn)的0-5V或0-10V變送信號(hào)。

進(jìn)一步地,所述直流高壓隔離變送器還包括用于將所述標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)的V/I轉(zhuǎn)換電路;

所述V/I轉(zhuǎn)換電路的輸入端與所述信號(hào)放大電路的輸出端連接。

需要說(shuō)明的是,若需要將輸出電流變送信號(hào),在信號(hào)放大電路的輸出端接入V/I轉(zhuǎn)換電路,以將信號(hào)放大電路輸出的標(biāo)準(zhǔn)的0-5V或0-10V電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為0-20mA或4-20mA信號(hào)輸出,實(shí)現(xiàn)直流電壓檢測(cè)、轉(zhuǎn)換到電流信號(hào)變送輸出的功能,同時(shí)實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸入輸出之間的隔離耐壓達(dá)到10KV的目標(biāo)。

進(jìn)一步地,所述直流高壓隔離變送器還包括用于輸入輔助電源,并將所述輔助電源穩(wěn)定在12V的電源模塊37,用于給所述第一信號(hào)整形電路31和所述第一級(jí)信號(hào)隔離電路32供電的第一隔離電源模塊38,用于給所述第二信號(hào)整形電路33和所述第二級(jí)信號(hào)隔離電路34供電的第二隔離電源模塊39,以及用于給所述第三信號(hào)整形電路35和所述信號(hào)放大電路36供電的第三隔離電源模塊40;

所述電源模塊37的輸出端分別與所述第二隔離電源模塊39的輸入端、所述第三隔離電源模塊40的輸入端連接,所述第一隔離電源模塊38的輸入端與所述第二隔離電源模塊39的輸出端連接,所述第一隔離電源模塊38的輸出端分別與所述第一信號(hào)整形電路31的電源輸入端、所述第一級(jí)信號(hào)隔離電路32的電源輸入端連接;所述第二隔離電源模塊39的輸出端分別與所述第二信號(hào)整形電路33的電源輸入端、所述第二級(jí)信號(hào)隔離電路34的電源輸入端連接;所述第三隔離電源模塊40的輸出端分別與所述第三信號(hào)整形電路35的電源輸入端、所述信號(hào)放大電路36的電源輸入端連接。

進(jìn)一步地,所述電源模塊37為型號(hào)為L(zhǎng)M2575的開(kāi)關(guān)電源芯片。

需要說(shuō)明的是,各個(gè)電路的供電通路部分使用通用的LM2575開(kāi)關(guān)電源芯片,能夠做到12~48V輸入輔助電源通用,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用來(lái)說(shuō)安裝方便、使用靈活,也降低了成本。通過(guò)電源模塊將輸入的輔助電源穩(wěn)定在12V,然后通過(guò)定制的隔離耐壓達(dá)到6000V的第二隔離電源模塊,提供給第二信號(hào)整形電路、第二級(jí)信號(hào)隔離電路的供電,第一級(jí)信號(hào)隔離電路部分的供電由第二隔離電源模塊供給。隔離電源模塊使用定制的耐壓為6KV的DCDC隔離模塊,輸入信號(hào)端電源與輔助供電端之間采用級(jí)聯(lián)方式,通過(guò)兩個(gè)DCDC隔離模塊進(jìn)行串聯(lián)方式工作,使得輸入信號(hào)端電源與輔助供電端的隔離耐壓達(dá)到10KV。

下面結(jié)合圖4,對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的直流高壓隔離變送器的工作原理進(jìn)行說(shuō)明。

直流電壓信號(hào)的正負(fù)極分別通過(guò)輸入高壓正端和負(fù)端輸入到定制高壓電阻41,以進(jìn)行信號(hào)取樣42,實(shí)現(xiàn)信號(hào)的取樣后,通過(guò)第一級(jí)的信號(hào)整形43和信號(hào)隔離放大44處理,處理后的信號(hào)再經(jīng)過(guò)第二級(jí)的信號(hào)整形45和信號(hào)隔離放大46處理,處理后的信號(hào)再經(jīng)過(guò)信號(hào)整形47,最后信號(hào)放大輸出47,以輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)。其中,產(chǎn)品輔助電源52通過(guò)隔離電源對(duì)各個(gè)處理的電路進(jìn)行供電,隔離電源49對(duì)進(jìn)行第一級(jí)的信號(hào)整形43和信號(hào)隔離放大44處理的電路供電,隔離電源50對(duì)進(jìn)行第二級(jí)的信號(hào)整形45和信號(hào)隔離放大46處理的電路供電,隔離電源51對(duì)進(jìn)行信號(hào)整形47和信號(hào)放大輸出處理的電路供電。采用定制高壓電阻對(duì)直流電壓信號(hào)直接進(jìn)行檢測(cè),并通過(guò)多級(jí)信號(hào)整形、隔離放大處理獲取標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào),大大降低現(xiàn)有技術(shù)所存在的風(fēng)險(xiǎn),提高變送器可靠性和安全性。

以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾,這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

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