專利名稱：一種電壓變化檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電壓檢測，特別是涉及一種電壓變化檢測裝置。
背景技術(shù)：
工業(yè)電網(wǎng)中電壓參數(shù)是實(shí)施自動控制及保護(hù)用電設(shè)備的重要依據(jù)。例如供 電設(shè)備(變壓器、發(fā)電機(jī)等)輸出電壓大幅下降意味著過負(fù)載，乃至短路的發(fā) 生。另外，如果三相不平衡負(fù)載在中性線斷路時，將出現(xiàn)某相電壓升高并損壞 用電設(shè)備的結(jié)果。因此，提前檢測到電壓的異常變化至關(guān)重要。檢測電壓變化 即電壓變化率(du/dt)檢測。至今，尚未有專門的高精度電壓變化率檢測器 件。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的所要解決的技術(shù)問題就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺 陷而提供一種可靠、準(zhǔn)確的電壓變化檢測裝置。
本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn) 一種電壓變化檢測裝 置，其特征在于，包括輸入端口、電壓變換單元、信號處理輸出單元、輸出端 口，所述的輸入端口、電壓變換單元、信號處理輸出單元和輸出端口相互連接； 工業(yè)電網(wǎng)中三相電壓經(jīng)輸入端口給電壓變換單元，電壓變換單元將電壓按比例 變換成可供信號處理輸出單元處理的低電壓信號，由信號處理輸出單元對信號 進(jìn)行處理運(yùn)算后，將電壓變化率信號經(jīng)輸出端口輸出。
所述的輸入端口包括三相電壓輸入端AIN、 BIN、 CIN以及零線端N;
所述的電壓變換單元包括電壓保護(hù)器件YA、 YB、 YC以及電壓變換器T， 所述的電壓變換器T包括環(huán)狀的磁芯，該磁芯上繞有三組線圈，每組線圈分別 由一次線圈及二次線圈構(gòu)成；
所述的信號處理輸出單元包括16位的數(shù)字信號控制器、上電復(fù)位電路、 主振頻率提供電路、工作狀態(tài)指示電路；所述的上電復(fù)位電路、主振頻率提供 電路和工作狀態(tài)指示電路均與數(shù)字信號控制器連接；所述的輸出端口包括模擬電壓輸出端口 ADO、 BDO、 CDO，三相電壓變 化率的數(shù)字信號串行輸出端口 SDI、 SDO，以及通訊端口TX、 RX。
所述的三相電壓輸入端AIN與電壓保護(hù)器件YA的一端以及一次線圈TA1 的一端連接，電壓保護(hù)器件YA的另一端以及一次線圈TA1的另一端均與零線 端N連接，同線圈組的TA2的一端與數(shù)字信號控制器的引腳2連接，其另一 端接地；所述的三相電壓輸入端BIN與電壓保護(hù)器件YB的一端以及一次線圈 TBI的一端連接，電壓保護(hù)器件YB的另一端以及一次線圈TBI的另一端均與 零線端N連接，同線圈組的TB2的一端與數(shù)字信號控制器的引腳3端連接， 其另一端接地；三相電壓輸入端CIN與電壓保護(hù)器件YC的一端以及一次線圈 TC1的一端連接，電壓保護(hù)器件YC的另一端以及一次線圈TC1的另一端均與 零線端N連接，同線圈組的TC2的一端與數(shù)字信號控制器的引腳4端連接， 其另一端接地；
所述的數(shù)字信號控制器的引腳5以及引腳24均接地，引腳17、引腳25與 + 5V電壓端連接，引腳16與一5V電壓端連接，引腳23依次與電阻R3、 R4 串聯(lián)后與模擬電壓輸出端口 ADO連接，電阻R4兩端分別連接有電容C4、 C5， 電容C4、 C5均與一5V電壓端連接，引腳21依次與電阻R5、 R6串聯(lián)后與模 擬電壓輸出端口 BD0連接，電阻R6兩端分別連接有電容C6、 C7，電容C6、 C7均與一5V電壓端連接，引腳19依次與電阻R7、 R8串聯(lián)后與模擬電壓輸出 端口CDO連接，電阻R8兩端分別連接有電容C8、 C9，電容C8、 C9均與_ 5V電壓端連接，引腳14、 15分別與端口SDI、 SD0連接，引腳8、 9分別與 通訊端口 TX、 RX連接。
所述的上電復(fù)位電路包括電容C1、電阻R1，電容C1和電阻R1的一端均 與5V電壓源連接，電容C1的另一端接地，電阻R1的另一端與數(shù)字信號控制 器的引腳26連接。
所述的主振頻率提供電路包括電容C2、 C2、晶振XT，電容C2、 C2的一 端均接地，其另一端分別于數(shù)字信號控制器的引腳6、 7連接，該引腳6、 7之 間連接有晶振XT。
所述的工作狀態(tài)指示電路包括電阻R2、 LED指示燈，電阻R2的一端與數(shù) 字信號控制器的引腳11連接，其另一端與LED指示燈連接后接地。所述的電壓保護(hù)器件為壓敏電阻。
所述的磁芯為超微晶材料的磁芯，并采用環(huán)氧樹脂封裝。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有準(zhǔn)確、可靠檢測電壓變化的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
如圖1所示， 一種電壓變化檢測裝置，包括輸入端口、電壓變換單元、信 號處理輸出單元、輸出端口，所述的輸入端口、電壓變換單元、信號處理輸出 單元和輸出端口相互連接；工業(yè)電網(wǎng)中三相電壓經(jīng)輸入端口給電壓變換單元， 電壓變換單元將電壓按比例變換成可供信號處理輸出單元處理的低電壓信號， 由信號處理輸出單元對信號進(jìn)行處理運(yùn)算后，將電壓變化率信號經(jīng)輸出端口輸 出。
所述的輸入端口包括三相電壓輸入端AIN、 BIN、 CIN以及零線端N;所 述的電壓變換單元包括電壓保護(hù)器件YA、 YB、 YC以及電壓變換器T，所述 的電壓變換器T包括環(huán)狀的磁芯，該磁芯上繞有三組線圈，每組線圈分別由一 次線圈及二次線圈構(gòu)成；所述的信號處理輸出單元包括16位的數(shù)字信號控制 器、上電復(fù)位電路、主振頻率提供電路、工作狀態(tài)指示電路；所述的上電復(fù)位 電路、主振頻率提供電路和工作狀態(tài)指示電路均與數(shù)字信號控制器連接；所述 的輸出端口包括模擬電壓輸出端口 ADO、 BDO、 CDO，三相電壓變化率的數(shù) 字信號串行輸出端口 SDI、 SDO，以及通訊端口 TX、 RX;所述的三相電壓輸 入端AIN與電壓保護(hù)器件YA的一端以及一次線圈TA1的一端連接，電壓保 護(hù)器件YA的另一端以及一次線圈TA1的另一端均與零線端N連接，同線圈組 的TA2的一端與數(shù)字信號控制器的引腳2連接，其另一端接地；所述的三相電 壓輸入端BIN與電壓保護(hù)器件YB的一端以及一次線圈TB1的一端連接，電壓 保護(hù)器件YB的另一端以及一次線圈TBI的另一端均與零線端N連接，同線圈 組的TB2的一端與數(shù)字信號控制器的引腳3端連接，其另一端接地；三相電壓輸入端CIN與電壓保護(hù)器件YC的一端以及一次線圈TC1的一端連接，電壓保 護(hù)器件YC的另一端以及一次線圈TC1的另一端均與零線端N連接，同線圈組 的TC2的一端與數(shù)字信號控制器的引腳4端連接，其另一端接地；所述的數(shù)字 信號控制器的引腳5以及引腳24均接地，引腳17、引腳25與+ 5V電壓端連 接，引腳16與一5V電壓端連接，引腳23依次與電阻R3、 R4串聯(lián)后與模擬電 壓輸出端口 ADO連接，電阻R4兩端分別連接有電容C4、 C5，電容C4、 C5 均與一5V電壓端連接，引腳21依次與電阻R5、 R6串聯(lián)后與模擬電壓輸出端 口BDO連接，電阻R6兩端分別連接有電容C6、 C7，電容C6、 C7均與一5V 電壓端連接，引腳19依次與電阻R7、 R8串聯(lián)后與模擬電壓輸出端口 CDO連 接，電阻R8兩端分別連接有電容C8、 C9，電容C8、 C9均與一5V電壓端連 接，引腳14、 15分別與端口SDI、 SD0連接，引腳8、 9分別與通訊端口TX、 RX連接；所述的上電復(fù)位電路包括電容Cl、電阻R1，電容C1和電阻R1的 一端均與5V電壓源連接，電容C1的另一端接地，電阻R1的另一端與數(shù)字信 號控制器的引腳26連接；所述的主振頻率提供電路包括電容C2、 C2、晶振 XT，電容C2、 C2的一端均接地，其另一端分別于數(shù)字信號控制器的引腳6、 7 連接，該引腳6、 7之間連接有晶振XT;所述的工作狀態(tài)指示電路包括電阻 R2、 LED指示燈，電阻R2的一端與數(shù)字信號控制器的引腳11連接，其另一 端與LED指示燈連接后接地；所述的電壓保護(hù)器件為壓敏電阻；所述的磁芯為 超微晶材料的磁芯，并釆用環(huán)氧樹脂封裝。 其中-
1.電壓變換部分由YA， YB, YC及T組成。YA， YB， YC為電壓保護(hù) 器件，保護(hù)本模塊不受超電壓的損壞。T為專門設(shè)計(jì)制作的變換器，將工業(yè)電 網(wǎng)中三相電壓按比例變換成可供芯片處理的低電壓信號。
變換器T的磁芯采用超微晶材料制成。超微晶材料制作變換器有著獨(dú)特的 優(yōu)異性
a) 非常低的鐵損，非常高的飽和磁通密度，足夠高的磁導(dǎo)率。
b) 工作溫度高，在-40。C +12(TC范圍內(nèi)，特性不隨溫度變化。
c) 磁芯由環(huán)氧樹脂封裝，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。
變換器T的線圈參數(shù)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)。 一次線圈具有良好的絕緣性能，最佳的電流密度，較小的占用體積； 一次線圈和二次線圈具有良好的匹配。
這樣保證了在環(huán)境溫度變化并電壓大幅度、急劇變化時輸出信號不失真、 無滯后。
2.信號運(yùn)算、處理和輸出部分，由IC、 C1 C9， R1 R8、 XT和LED 組成。其中IC為16位數(shù)字信號控制器(DSC)，對輸入的模擬信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn) 換，變化率du/dt運(yùn)算和轉(zhuǎn)換輸出。其輸出方式有三種
a) 通過SDI、 SDO 口將變化率du/dt的數(shù)字信號串行輸出給其它器件。
b) 通過TX、 RX 口與其它設(shè)備進(jìn)行通訊。
c) 經(jīng)D/A變換輸出模擬電壓信號。
IC具有12位A/D轉(zhuǎn)換能力，其分辨率為1/4096;最小50ns運(yùn)算時間， 16位數(shù)字處理能力，高階數(shù)字濾波器，保證了足夠高的精度。IC具有足夠多 的EEPROM，即使停電，數(shù)據(jù)仍可保存。
其中變化率du/dt運(yùn)算采用基于泰勒級數(shù)的離散數(shù)值微分。 電容C1、電阻R1為上電復(fù)位電路，電容C2、 C3和晶振XT供給IC主振 頻率。
電阻R2和發(fā)光二極管LED指示工作狀態(tài)。
高精度電壓變化率檢測模塊封裝成一個整體器件，引腳為標(biāo)準(zhǔn)2.54mm腳 距，以便于使用。
權(quán)利要求1.一種電壓變化檢測裝置，其特征在于，包括輸入端口、電壓變換單元、信號處理輸出單元、輸出端口，所述的輸入端口、電壓變換單元、信號處理輸出單元和輸出端口相互連接；工業(yè)電網(wǎng)中三相電壓經(jīng)輸入端口給電壓變換單元，電壓變換單元將電壓按比例變換成可供信號處理輸出單元處理的低電壓信號，由信號處理輸出單元對信號進(jìn)行處理運(yùn)算后，將電壓變化率信號經(jīng)輸出端口輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電壓變化檢測裝置，其特征在于，所述的 輸入端口包括三相電壓輸入端(AIN)、 (BIN)、 (CIN)以及零線端(N);所述的電壓變換單元包括電壓保護(hù)器件(YA)、 (YB)、 (YC)以及電壓變換器 (T)，所述的電壓變換器(T)包括環(huán)狀的磁芯，該磁芯上繞有三組線圈，每組線 圈分別由一次線圈及二次線圈構(gòu)成；所述的信號處理輸出單元包括16位的數(shù)字信號控制器、上電復(fù)位電路、 主振頻率提供電路、工作狀態(tài)指示電路；所述的上電復(fù)位電路、主振頻率提供 電路和工作狀態(tài)指示電路均與數(shù)字信號控制器連接；所述的輸出端口包括模擬電壓輸出端口(ADO)、 (BDO)、 (CDO)，三相電壓 變化率的數(shù)字信號串行輸出端口(SDI)、 (SDO)，以及通訊端口(TX)、 (RX)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電壓變化檢測裝置，其特征在于，所述的 三相電壓輸入端(AIN)與電壓保護(hù)器件(YA)的一端以及一次線圈(TA1)的一端連接，電壓保護(hù)器件(YA)的另一端以及一次線圈(TA1)的另一端均與零線端(N) 連接，同線圈組的(TA2)的一端與數(shù)字信號控制器的引腳(2)連接，其另一端接 地；所述的三相電壓輸入端(BIN)與電壓保護(hù)器件(YB)的一端以及一次線圈 (TB1)的一端連接，電壓保護(hù)器件(YB)的另一端以及一次線圈(TB1)的另一端均 與零線端(N)連接，同線圈組的(TB2)的一端與數(shù)字信號控制器的引腳(3)端連 接，其另一端接地；三相電壓輸入端(CIN)與電壓保護(hù)器件(YC)的一端以及一次 線圈(TC1)的一端連接，電壓保護(hù)器件(YC)的另一端以及一次線圈(TC1)的另一 端均與零線端(N)連接，同線圈組的(TC2)的一端與數(shù)字信號控制器的引腳(4)端 連接，其另一端接地。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電壓變化檢測裝置，其特征在于，所述的 數(shù)字信號控制器的引腳(5)以及引腳(24)均接地，引腳(17)、引腳(25)與+ 5V電 壓端連接，引腳(16)與一5V電壓端連接，引腳(23)依次與電阻(R3)、 (R4)串聯(lián) 后與模擬電壓輸出端口(ADO)連接，電阻(R4)兩端分別連接有電容(C4)、 (C5)， 電容(C4)、 (C5)均與一5V電壓端連接，引腳(21)依次與電阻(R5)、 (R6)串聯(lián)后 與模擬電壓輸出端口(BDO)連接，電阻(R6)兩端分別連接有電容(C6)、 (C7)，電 容(C6)、 (C7)均與一5V電壓端連接，引腳(19)依次與電阻(R7)、 (R8)串聯(lián)后與 模擬電壓輸出端口(CDO)連接，電阻(R8)兩端分別連接有電容(C8)、 (C9)，電容 (C8)、 (C9)均與一5V電壓端連接，引腳(14)、 (15)分別與端口(SDI)、 (SDO)連接， 引腳(8)、 (9)分別與通訊端口(TX)、 (RX)連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電壓變化檢測裝置，其特征在于，所述的 上電復(fù)位電路包括電容(C1)、電阻(R1)，電容(C1)和電阻(R1)的一端均與5V電 壓源連接，電容(C1)的另一端接地，電阻(R1)的另一端與數(shù)字信號控制器的引 腳(26)連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電壓變化檢測裝置，其特征在于，所述的 主振頻率提供電路包括電容(C2)、 (C2)、晶振(XT)，電容(C2)、 (C2)的一端均接 地，其另一端分別于數(shù)字信號控制器的引腳(6)、 (7)連接，該引腳(6)、 (7)之間 連接有晶振(XT)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電壓變化檢測裝置，其特征在于，所述的 工作狀態(tài)指示電路包括電阻(R2)、 LED指示燈，電阻(R2)的一端與數(shù)字信號控 制器的引腳(ll)連接，其另一端與LED指示燈連接后接地。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電壓變化檢測裝置，其特征在于，所述的 電壓保護(hù)器件為壓敏電阻。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電壓變化檢測裝置，其特征在于，所述的 磁芯為超微晶材料的磁芯，并采用環(huán)氧樹脂封裝。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電壓變化檢測裝置，包括輸入端口、電壓變換單元、信號處理輸出單元、輸出端口，所述的輸入端口、電壓變換單元、信號處理輸出單元和輸出端口相互連接；工業(yè)電網(wǎng)中三相電壓經(jīng)輸入端口給電壓變換單元，電壓變換單元將電壓按比例變換成可供信號處理輸出單元處理的低電壓信號，由信號處理輸出單元對信號進(jìn)行處理運(yùn)算后，將電壓變化率信號經(jīng)輸出端口輸出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有準(zhǔn)確、可靠檢測電壓變化的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01R19/00GK201130209SQ20072019849
公開日2008年10月8日 申請日期2007年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日
發(fā)明者胡正業(yè) 申請人:上海精益電器廠有限公司