一種浮地測(cè)量電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種浮地測(cè)量電路。被測(cè)的兩線制變送器通過(guò)光耦隔離電路與示波器連接，被測(cè)兩線制變送器通過(guò)電流表A以及電阻RS與系統(tǒng)電源連接，光耦隔離電路、示波器分別與系統(tǒng)電源相連接；光耦隔離電路包括減法電路、電壓反饋回路、電壓跟隨電路和光耦隔離芯片U3；系統(tǒng)電源包括直流電源I、直流電源II、交流電源。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，通過(guò)光耦隔離電路將被測(cè)兩線制變送器與示波器及其供電電源隔離，使兩線制變送器不受來(lái)自于示波器及其供電電源噪聲的影響；通過(guò)控制光耦隔離電路的參數(shù)，可以使VOUT=VIN，準(zhǔn)確的完成被測(cè)點(diǎn)相對(duì)于COM端的電壓測(cè)量；同時(shí)，在浮地測(cè)量時(shí)保證了操作的安全性，易于實(shí)現(xiàn)，成本較低。
【專利說(shuō)明】一種浮地測(cè)量電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及集成電路測(cè)量領(lǐng)域，特別涉及一種浮地測(cè)量電路。

【背景技術(shù)】
[0002]兩線制變送器在工業(yè)中廣泛應(yīng)用。一般兩線制變送器將物理量轉(zhuǎn)換成Γ20πιΑ電流輸出，同時(shí)Γ20πιΑ電流本身為變送器供電。但是由于導(dǎo)線電阻的存在，兩線制變送器的參考地電平并不等于電源系統(tǒng)的地電平，這給兩線制變送器的測(cè)量帶來(lái)難度。
[0003]所有電壓測(cè)量都是差分測(cè)量，電壓測(cè)量分參考地電平測(cè)量和浮地測(cè)量(非參考地電平測(cè)量)兩類。電壓測(cè)量時(shí)，大多數(shù)傳統(tǒng)示波器把“信號(hào)參考”端子連接到保護(hù)接地系統(tǒng)上，這樣所有應(yīng)用到示波器的信號(hào)或示波器提供的信號(hào)都會(huì)有一個(gè)公共連接點(diǎn)，這個(gè)公共連接點(diǎn)通常是示波器機(jī)箱，通過(guò)AC供電設(shè)備電源線中的第三條線接地，來(lái)保持在(或接近)零伏。浮地測(cè)量時(shí)不應(yīng)該使用傳統(tǒng)無(wú)源探頭直接在參考地電平的示波器上進(jìn)行浮地測(cè)量，視流經(jīng)參考引線的電流數(shù)量，傳統(tǒng)無(wú)源探頭會(huì)開(kāi)始變熱，在電流足夠高時(shí)，它會(huì)熔化斷開(kāi)。浮地測(cè)量技術(shù)有隔離輸入示波器、差分探頭、電壓隔離裝置等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的狀況，本實(shí)用新型提供了一種浮地測(cè)量電路，使被測(cè)兩線制變送器的浮地系統(tǒng)不受大地電性能的影響，提高使用示波器進(jìn)行浮地測(cè)量的準(zhǔn)確性和安全性。
[0005]本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，所采用的技術(shù)方案是:一種浮地測(cè)量電路，包括兩線制變送器、示波器、系統(tǒng)電源，其特征在于:還包括光耦隔離電路，所述被測(cè)的兩線制變送器通過(guò)所述光耦隔離電路與示波器連接，被測(cè)兩線制變送器通過(guò)電流表A以及電阻民與系統(tǒng)電源連接，所述光耦隔離電路、示波器分別與系統(tǒng)電源相連接；所述光耦隔離電路包括減法電路、電壓反饋回路、電壓跟隨電路和光耦隔離芯片U3 ;所述系統(tǒng)電源包括直流電源
1、直流電源I1、交流電源；
[0006]所述電壓跟隨電路包括可調(diào)電阻R7和運(yùn)算放大器U2 ;所述電壓反饋回路包含電阻R5、電阻R6、電容Cl ;所述減法電路包含電阻Rl、R2、R3、R4和運(yùn)算放大器Ul ;具體電路連接為:電阻Rl —路接運(yùn)算放大器Ul的2腳，另一路通過(guò)電阻R2接運(yùn)算放大器Ul的I腳和5腳，電阻R3 —路接運(yùn)算放大器Ul的3腳，另一路通過(guò)電阻R4接運(yùn)算放大器Ul的4腳和參考地，運(yùn)算放大器Ul的6腳接電阻R5、電容Cl的一端及光耦隔離芯片U3的4腳，電阻R5另一端接參考地，運(yùn)算放大器Ul的7腳接電容Cl另一端、電阻R6的一端，運(yùn)算放大器Ul的8腳接電源VI+，光耦隔離芯片U3的I腳接參考地，2腳接電阻R6的另一端，3腳接電源VI+，6腳接電源V2+，5腳接可調(diào)電阻R7 —端、運(yùn)算放大器U2的3腳，可調(diào)電阻R7另一端接運(yùn)算放大器U2的4腳及電路地，運(yùn)算放大器U2的I腳、2腳為輸出VQUT，8腳接電源V2+ ；
[0007]所述運(yùn)算放大器U1、運(yùn)算放大器U2的型號(hào)為0PA2180，光耦隔離芯片U3型號(hào)為TIL300。
[0008]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，通過(guò)光耦隔離電路將被測(cè)兩線制變送器與示波器及其供電電源隔離，使兩線制變送器不受來(lái)自于示波器及其供電電源噪聲的影響；通過(guò)控制光耦隔離電路的參數(shù)，可以使Vott=Vin,準(zhǔn)確的完成被測(cè)點(diǎn)相對(duì)于COM端的電壓測(cè)量；同時(shí)，本實(shí)用新型在浮地測(cè)量時(shí)保證了操作的安全性，易于實(shí)現(xiàn)，成本較低。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型測(cè)電路連接框圖；
[0010]圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型提供的電流測(cè)量電路作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0012]如圖1、圖2所示，一種浮地測(cè)量電路，包括兩線制變送器、示波器、系統(tǒng)電源，還包括光耦隔離電路，被測(cè)的兩線制變送器通過(guò)所述光耦隔離電路與示波器連接，被測(cè)兩線制變送器通過(guò)電流表A以及電阻Rs與系統(tǒng)電源連接，光耦隔離電路、示波器分別與系統(tǒng)電源相連接。
[0013]光耦隔離電路包括減法電路、電壓反饋回路、電壓跟隨電路和光耦隔離芯片U3 ;系統(tǒng)電源包括直流電源1、直流電源I1、交流電源。
[0014]具體電路連接為:電壓跟隨電路包括可調(diào)電阻R7和運(yùn)算放大器U2 ;電壓反饋回路包含電阻R5、電阻R6、電容Cl ;減法電路包含電阻R1、R2、R3、R4和運(yùn)算放大器Ul ;具體電路連接為:電阻Rl —路接運(yùn)算放大器Ul的2腳，另一路通過(guò)電阻R2接運(yùn)算放大器Ul的I腳和5腳，電阻R3 —路接運(yùn)算放大器Ul的3腳，另一路通過(guò)電阻R4接運(yùn)算放大器Ul的4腳和參考地，運(yùn)算放大器Ul的6腳接電阻R5、電容Cl的一端及光耦隔離芯片U3的4腳，電阻R5另一端接參考地，運(yùn)算放大器Ul的7腳接電容Cl另一端、電阻R6的一端，運(yùn)算放大器Ul的8腳接電源VI+，光耦隔離芯片U3的I腳接參考地，2腳接電阻R6的另一端，3腳接電源VI+，6腳接電源V2+，5腳接可調(diào)電阻R7 —端、運(yùn)算放大器U2的3腳，可調(diào)電阻R7另一端接運(yùn)算放大器U2的4腳及電路地，運(yùn)算放大器U2的I腳、2腳為輸出VQUT，8腳接電源V2+0
[0015]運(yùn)算放大器U1、運(yùn)算放大器U2的型號(hào)為0PA2180，光耦隔離芯片U3型號(hào)為TIL300。
[0016]可調(diào)電阻R7為精密可調(diào)電阻，其最大阻值為電阻R5的1.5倍。
[0017]電阻町、1?2、1?3、1?4滿足1?1=1?2，R3=R4。
[0018]直流電源I和直流電源II提供的最高電壓為48V，交流電源提供220V交流電。實(shí)際應(yīng)用中直流電源I和直流電源II可選用開(kāi)關(guān)電源。
[0019]實(shí)際應(yīng)用中由于電阻民的存在，Vot不等于V r，如果需要測(cè)量的是被測(cè)兩線制變送器的被測(cè)點(diǎn)電壓相對(duì)于COM端的電壓，若不使用隔離，直接使用示波器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，容易將外部大地的干擾引入被測(cè)兩線制變送器；若直接使用示波器進(jìn)行浮地測(cè)量(即地線不與大地相連)，測(cè)量時(shí)有可能損壞電路或影響人身安全。本實(shí)用新型采用光耦隔離電路簡(jiǎn)便的解決了這個(gè)問(wèn)題。
[0020]減法電路的輸入端分別接被測(cè)兩線制變送器的COM端和被測(cè)點(diǎn)，減法電路的輸出Vou/ =(R4/R3)*(Vin-Vot);而Vin-Vot是需要測(cè)量的被測(cè)兩線制變送器的被測(cè)點(diǎn)電壓相對(duì)于COM端的電壓，調(diào)節(jié)相應(yīng)電阻值使VQUT’ =Vin-Vcqm。
[0021]反饋回路的作用是保持光耦隔離電路中發(fā)光二極管的亮度穩(wěn)定，跟隨器U2使Vo端的驅(qū)動(dòng)能力加強(qiáng)；光親隔離電路最終的輸出V O11/，即V通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R7的阻值，可使VOT=VIN-VOT。
[0022]運(yùn)算放大器U1、U2可以由雙路運(yùn)算放大器0PA2180實(shí)現(xiàn)，U3由光耦隔離芯片TIL300實(shí)現(xiàn)；直流電源可以采用24V開(kāi)關(guān)電源；通過(guò)調(diào)節(jié)以上所述電路參數(shù)，使光耦隔離電路的輸出Vott等于被測(cè)兩線制變送器的被測(cè)點(diǎn)電壓相對(duì)于COM端的電壓，示波器可以準(zhǔn)確的測(cè)量該電壓值，還可以測(cè)量相應(yīng)波形以及時(shí)間等參數(shù)。
[0023]測(cè)量原理
[0024]圖1中兩線制變送器為被測(cè)儀器，COM端為兩線制變送器的參考電平(浮地)，需要測(cè)量出被測(cè)點(diǎn)相對(duì)于COM端的電壓。光耦隔離電路的一個(gè)輸入端Vot連接兩線制變送器的COM端，光耦隔離電路的另一輸入端Vin連接兩線制變送器的被測(cè)點(diǎn)。直流電源I為兩線制變送器供電，也為光耦隔離電路靠近兩線制變送器的部分供電，如圖V1+、V1-所示。光耦隔離電路的輸出端Vott連接示波器的測(cè)試點(diǎn)CH，交流電源為示波器供電，直流電源II為光耦隔離電路的靠近示波器的部分供電，如圖V2+、V2-所示。直流電源II的V2-端與交流電源的GND (大地)連接。
[0025]兩線制變送器工作時(shí)，需要測(cè)量出被測(cè)點(diǎn)的相對(duì)于COM端的電壓，如果直接用示波器測(cè)量，示波器的GND端會(huì)引入來(lái)自于大地的干擾，影響測(cè)量出的被測(cè)點(diǎn)電壓的準(zhǔn)確性。而光耦隔離電路可以使輸出電壓與被測(cè)點(diǎn)的電壓相等，即Vott=Vin，而且光耦隔離芯片的使用，使兩線制變送器與大地隔離開(kāi)，不受噪聲干擾。應(yīng)用光耦隔離電路以后，由于Vott=Vin，示波器測(cè)出Vott即為被測(cè)點(diǎn)相對(duì)于COM端的電壓。
【權(quán)利要求】
1.一種浮地測(cè)量電路，包括兩線制變送器、示波器、系統(tǒng)電源，其特征在于:還包括光耦隔離電路，所述被測(cè)的兩線制變送器通過(guò)所述光耦隔離電路與示波器連接，被測(cè)兩線制變送器通過(guò)電流表A以及電阻民與系統(tǒng)電源連接，所述光耦隔離電路、示波器分別與系統(tǒng)電源相連接；所述光耦隔離電路包括減法電路、電壓反饋回路、電壓跟隨電路和光耦隔離芯片U3 ;所述系統(tǒng)電源包括直流電源1、直流電源I1、交流電源； 所述電壓跟隨電路包括可調(diào)電阻R7和運(yùn)算放大器U2 ;所述電壓反饋回路包含電阻R5、電阻R6、電容Cl ;所述減法電路包含電阻R1、R2、R3、R4和運(yùn)算放大器Ul ;具體電路連接為:電阻Rl —路接運(yùn)算放大器Ul的2腳，另一路通過(guò)電阻R2接運(yùn)算放大器Ul的I腳和5腳，電阻R3 —路接運(yùn)算放大器Ul的3腳，另一路通過(guò)電阻R4接運(yùn)算放大器Ul的4腳和參考地，運(yùn)算放大器Ul的6腳接電阻R5、電容Cl的一端及光耦隔離芯片U3的4腳，電阻R5另一端接參考地，運(yùn)算放大器Ul的7腳接電容Cl另一端、電阻R6的一端，運(yùn)算放大器Ul的8腳接電源VI+，光耦隔離芯片U3的I腳接參考地，2腳接電阻R6的另一端，3腳接電源VI+，6腳接電源V2+，5腳接可調(diào)電阻R7 —端、運(yùn)算放大器U2的3腳，可調(diào)電阻R7另一端接運(yùn)算放大器U2的4腳及電路地，運(yùn)算放大器U2的I腳、2腳為輸出VQUT，8腳接電源V2+ ； 所述運(yùn)算放大器U1、運(yùn)算放大器U2的型號(hào)為0PA2180，光耦隔離芯片U3型號(hào)為TIL300。
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK204214936SQ201420690925
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】劉翠翠, 陳維琨, 楊碩, 馮玲 申請(qǐng)人:中環(huán)天儀股份有限公司