專利名稱：采用交流采樣的交流電流、電壓測量電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種交流電流、電壓的測量電路，尤其涉及一種采用交流采樣的交流電流、電壓的測量電路。
2、背景技術(shù)傳統(tǒng)用于測量交流電參數(shù)的儀器一般是采用電磁式、電動(dòng)式或靜電式儀表進(jìn)行測量，其缺點(diǎn)是直觀性差，精度低，功能單一，受頻率諧波的限制，對(duì)失真度較大的諧波的交流信號(hào)無準(zhǔn)確性可言。
目前，較為先進(jìn)的測量方法是通過一系列的模擬轉(zhuǎn)換電路，將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換型相應(yīng)的直流信號(hào)，再對(duì)該直流信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，但是這樣的方法仍然不能對(duì)波形畸變的信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確的測量，而且由于模擬芯片的準(zhǔn)確度會(huì)隨時(shí)間及溫度的變化發(fā)生漂移，因而穩(wěn)定性比較差，測量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性還要受模擬芯片響應(yīng)速度的影響。在實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐中，這種方案的產(chǎn)品成本較高、線路復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種采用交流采樣的交流電流、電壓的測量電路，它通過直接對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行采樣，使測量的實(shí)時(shí)性好，測量的精度高。
本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的它包括取樣電路、比較電路和單片機(jī)；取樣電路將待檢回路的交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為具確定比例關(guān)系的待檢交流信號(hào)輸出；比較電路對(duì)所述的待檢交流信號(hào)的頻率進(jìn)行測量并將該頻率信號(hào)輸出至單片機(jī)中采樣；單片機(jī)中設(shè)有A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路對(duì)待檢交流信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并輸出至單片機(jī)的CPU，單片機(jī)上的CPU根據(jù)比較電路輸入的頻率信號(hào)，決定對(duì)交流信號(hào)采樣的頻率，計(jì)算交流信號(hào)的大小并輸出計(jì)算結(jié)果。
本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案作進(jìn)一步改進(jìn)上述所述的所述的取樣電路由線性轉(zhuǎn)換電路和電壓基準(zhǔn)電路組成，線性轉(zhuǎn)換電路將待檢回路的交流電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成為具確定比例關(guān)系的待檢交流電壓信號(hào)輸出，線性轉(zhuǎn)換電路的低電平輸出端與電壓基準(zhǔn)電路的基準(zhǔn)電壓端連接，以使取樣電路輸出的負(fù)半周信號(hào)在零點(diǎn)以上。
上述所述在取樣電路的高電平輸出端連接有限壓電路，用以將取樣電路的高電平輸出端的電壓值控制在一定的范圍內(nèi)。
上述所述的所述的單片機(jī)采用MSP430F系列單片機(jī)。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1)直接對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行采樣，將一個(gè)完整的信號(hào)周期送到處理器取樣，測量的實(shí)時(shí)性好，測量的精度高；2)利用單片機(jī)對(duì)被測信號(hào)進(jìn)行處理，由于單片機(jī)的集成度高，性能強(qiáng)，穩(wěn)定性好、功耗低，因此信號(hào)的測量準(zhǔn)確度高，反應(yīng)速度快，而且可使電路更為簡單，生產(chǎn)成本更低，效率更高。


以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的說明圖1是本實(shí)用新型的原理框圖；圖2是圖1一種優(yōu)選方案的實(shí)現(xiàn)電路圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型包括它包括取樣電路1、比較電路2和單片機(jī)3；取樣電路1由線性轉(zhuǎn)換電路11和電壓基準(zhǔn)電路12組成，線性轉(zhuǎn)換電路11將待檢回路的交流電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成為具確定比例關(guān)系的待檢交流電壓信號(hào)輸出，線性轉(zhuǎn)換電路11的低電平輸出端與電壓基準(zhǔn)電路12的基準(zhǔn)電壓端VREF連接，以使取樣電路1輸出的負(fù)半周信號(hào)在零點(diǎn)以上，該線性轉(zhuǎn)換電路11由交流互感器CT1、采樣電阻R4、限流電阻R5和電容C1組成，實(shí)際應(yīng)用中也可以采用分壓電阻網(wǎng)絡(luò)完成電壓的變換，在取樣電路1的高電平輸出端ACA連接有限壓電路4，該限壓電路4由肖特基二極管D1和低壓差穩(wěn)壓器IC3組成，用以將取樣電路1的高電平輸出端ACA的電壓值控制在一定的范圍內(nèi)。
比較電路2采用LM358芯片的比較器，LM358比較器的正輸入端(5腳)與取樣電路1的高電平輸出端ACA連接，LM358比較器的負(fù)輸入端(6腳)與取樣電路1的低電平輸出端連接，通過比較的對(duì)待檢信號(hào)的頻率進(jìn)行測量并將頻率信號(hào)輸出至單片機(jī)的CPU中采樣；單片機(jī)3為德州儀器生產(chǎn)的MSP430F135單片機(jī)，它內(nèi)帶有12位A/D轉(zhuǎn)換電路31，A/D轉(zhuǎn)換電路31對(duì)待檢信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并輸出至單片機(jī)3的CPU 32中，單片機(jī)3中的CPU 32根據(jù)比較電路2輸入的頻率信號(hào)，決定對(duì)交流信號(hào)采樣的頻率，計(jì)算交流信號(hào)的大小并輸出計(jì)算結(jié)果。
本實(shí)用新型的工作過程如下大的交流電壓、電流信號(hào)，經(jīng)過線性轉(zhuǎn)換電路12線性變換成峰值為2.5V的交流信號(hào)，因?yàn)榫€性轉(zhuǎn)換電路12的低電平輸出端與電壓基準(zhǔn)電路13的基準(zhǔn)電壓端VREF連接，其中基準(zhǔn)電壓端VREF的電壓值為1.2v(相對(duì)于儀表電源的地)，選擇適當(dāng)?shù)娜与娮鑂4，就可以使交流信號(hào)全部高于系統(tǒng)的地點(diǎn)平，這樣就保證了一個(gè)完整的信號(hào)周期送給單片機(jī)3上的CPU 32采樣，LM358比較器正輸入端(5腳)的信號(hào)大于負(fù)輸入端(6腳)的信號(hào)的時(shí)候，LM358比較器的輸出端(7腳)輸出高電平否則7腳輸出低電平，比較電路2輸出的是與被測交流信號(hào)同頻率的方波信號(hào)PLUS，這個(gè)信號(hào)介入單片機(jī)3的36腳，通過單片機(jī)3上的CPU 32測量這個(gè)方波信號(hào)的頻率，這樣也就得到被測信號(hào)的頻率，根據(jù)這個(gè)頻率，決定對(duì)交流信號(hào)采樣的頻率；同時(shí)ACA這點(diǎn)的信號(hào)也接到單片機(jī)3的5腳，通過進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換電路31進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，這樣通過單片機(jī)3上的CPU 32就可以計(jì)算出交流信號(hào)的大小并可通過顯示設(shè)備顯示。
其中，限壓電路4就是保護(hù)作用，前面的取樣電路1如果出現(xiàn)問題，導(dǎo)致取樣電路1的高電平輸出端ACA這點(diǎn)的信號(hào)超出了一定的范圍的時(shí)候，D1將導(dǎo)通，因此可將該點(diǎn)的信號(hào)鉗制在0到3.3v的范圍里，保護(hù)了后面的電路，電路的安全性更高。
權(quán)利要求1.一種采用交流采樣的交流電流、電壓測量電路，其特征在于該電路包括取樣電路、比較電路和單片機(jī)；取樣電路將待檢回路的交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為具確定比例關(guān)系的待檢交流信號(hào)輸出；比較電路對(duì)所述的待檢交流信號(hào)的頻率進(jìn)行測量并將該頻率信號(hào)輸出至單片機(jī)中采樣；單片機(jī)中設(shè)有A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路對(duì)待檢交流信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并輸出至單片機(jī)的CPU，單片機(jī)上的CPU根據(jù)比較電路輸入的頻率信號(hào)，決定對(duì)交流信號(hào)采樣的頻率，計(jì)算交流信號(hào)的大小并輸出計(jì)算結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用交流采樣的交流電流、電壓測量電路，其特征在于所述的取樣電路由線性轉(zhuǎn)換電路和電壓基準(zhǔn)電路組成，線性轉(zhuǎn)換電路將待檢回路的交流電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成為具確定比例關(guān)系的待檢交流電壓信號(hào)輸出，線性轉(zhuǎn)換電路的低電平輸出端與電壓基準(zhǔn)電路的基準(zhǔn)電壓端連接，以使取樣電路輸出的負(fù)半周信號(hào)在零點(diǎn)以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用交流采樣的交流電流、電壓測量電路，其特征在于在取樣電路的高電平輸出端連接有限壓電路，用以將取樣電路的高電平輸出端的電壓值控制在一定的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用交流采樣的交流電流、電壓測量電路，其特征在于所述的單片機(jī)采用MSP430F系列單片機(jī)。
專利摘要一種采用交流采樣的交流電流、電壓測量電路，該電路包括取樣電路、比較電路和單片機(jī)；取樣電路將待檢回路的交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為具確定比例關(guān)系的待檢交流信號(hào)輸出；比較電路對(duì)所述的待檢交流信號(hào)的頻率進(jìn)行測量并將該頻率信號(hào)輸出至單片機(jī)中采樣；單片機(jī)中設(shè)有A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路對(duì)待檢交流信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并輸出至單片機(jī)的CPU，單片機(jī)上的CPU根據(jù)比較電路輸入的頻率信號(hào)，決定對(duì)交流信號(hào)采樣的頻率，計(jì)算交流信號(hào)的大小并輸出計(jì)算結(jié)果。直接對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行采樣，測量的實(shí)時(shí)性好，測量的精度高，反應(yīng)速度快，電路結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本更低，效率更高。
文檔編號(hào)G01R19/25GK2919261SQ20062005627
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2006年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月15日
發(fā)明者宋益群 申請(qǐng)人:宋益群, 宋曉峰