本發(fā)明涉及一種電壓測量裝置，特別是涉及一種隔離電力線電壓測量裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，在與電力線相隔離的條件下，如需要對(duì)電力線電壓進(jìn)行測量，所使用的測量裝置通常包括隔離變壓器、交直流信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和單片機(jī)等控制器。隔離變壓器將電力線上的高電壓交流電轉(zhuǎn)換成低電壓信號(hào)，交直流信號(hào)轉(zhuǎn)換電路將獲得的低電壓信號(hào)濾波成直流信號(hào)，單片機(jī)等控制器對(duì)所獲得的直流信號(hào)的電平進(jìn)行檢測，并獲得所測量出電力線交流電的電壓。這樣的電壓測量結(jié)構(gòu)存在電路較為復(fù)雜、成本高、體積大、測量精度差等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供隔離電力線電壓測量裝置，具有電路實(shí)現(xiàn)簡單、成本低、體積小、測量精度高等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：隔離電力線電壓測量裝置，用于檢測交流電力線的相線電壓，包括檢測電路、隔離電路和單片機(jī)控制器；所述檢測電路具有檢測端口和檢測輸出端口，所述隔離電路設(shè)有輸入端口和輸出端口，所述單片機(jī)控制器設(shè)有信號(hào)采集端口；

所述檢測電路的檢測端口接到所檢測的交流電力線的相線上，所述檢測電路的檢測輸出端口接到所述隔離電路的輸入端口；所述隔離電路的輸出端口接到單片機(jī)控制器；所述檢測電路設(shè)有閾值電壓，交流電力線的電壓波形高于所述的閾值電壓時(shí)，檢測電路發(fā)生動(dòng)作，并通過所述隔離電路傳導(dǎo)至單片機(jī)控制器；單片機(jī)控制器測量獲得所述檢測電路的動(dòng)作持續(xù)時(shí)間△t和時(shí)間周期t；

根據(jù)交流電的特性可獲得交流電的正弦表達(dá)式以及相關(guān)參數(shù)的表達(dá)式如下：

其中，ut是所述檢測電路的閾值電壓，um是峰值電壓，urms就是電力線上交流電的電壓有效值。該檢測裝置可廣泛應(yīng)用于電力控制系統(tǒng)、家用電器、儀器設(shè)備等具有開關(guān)電源、單片機(jī)控制器的設(shè)備器件中，使用方便簡單。

作為一種優(yōu)選，所述檢測電路包括tl431等電壓檢測芯片；所述tl431芯片的ref引腳構(gòu)成所述檢測電路的檢測端口，并與所述交流電力線的分壓電阻相連接；所述tl431芯片的k引腳作為所述檢測電路的檢測輸出端口。

作為一種優(yōu)選，所述隔離電路包括pc817光耦；所述光耦的第2腳接到所述檢測電路的檢測輸出端口；所述光耦的第3腳與所述單片機(jī)控制器共地；所述光耦的第4腳接到所述單片機(jī)控制器，光耦的第4腳還通過一個(gè)電阻接到+5v的電源上。使用光耦器件進(jìn)行電路隔離，使得電路的高壓側(cè)和低壓側(cè)有效隔離，更為安全可靠。

作為一種優(yōu)選，還包括供電電路，所述供電電路與所述交流電力線相連接，并獲取電能；所述供電電路對(duì)所述檢測電路和所述隔離電路供電。

作為一種優(yōu)選，所述供電電路為開關(guān)電源隔離變壓器，并將給開關(guān)電源隔離變壓器的其中一繞組與所述檢測電路和所述隔離電路相連接，并提供電源。

本發(fā)明的有益效果是：通過設(shè)定檢測電路的閾值電壓，使得超過閾值電壓的電信號(hào)才會(huì)被采樣，同時(shí)根據(jù)正弦交流電的特性，可獲得超過閾值電壓的電信號(hào)時(shí)間和周期，并通過計(jì)算獲得峰值電壓和電力線上交流電的電壓有效值。無需將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)，而是直接根據(jù)正弦交流電的特性進(jìn)行測量，具有電路實(shí)現(xiàn)簡單、成本低、體積小、測量精度高等優(yōu)點(diǎn)。

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明；但本發(fā)明的隔離電力線電壓測量裝置不局限于實(shí)施例。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的正弦電流波形圖；

圖2是本發(fā)明的原理框圖；

圖3是本發(fā)明的電路示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例

參見圖1所示，本發(fā)明的隔離電力線電壓測量裝置，包括檢測電路1、隔離電路2和單片機(jī)控制器4；所述檢測電路1具有檢測端口和檢測輸出端口，所述隔離電路2設(shè)有輸入端口和輸出端口，所述單片機(jī)控制器4設(shè)有信號(hào)采集端口；

所述檢測電路1的檢測端口接到所檢測的交流電力線的相線上，所述檢測電路1的檢測輸出端口接到所述隔離電路2的輸入端口；所述隔離電路2的輸出端口接到單片機(jī)控制器4；所述檢測電路1設(shè)有閾值電壓，交流電力線的電壓波形高于所述的閾值電壓時(shí)，檢測電路1發(fā)生動(dòng)作，并通過所述隔離電路2傳導(dǎo)至單片機(jī)控制器4；單片機(jī)控制器4測量獲得所述檢測電路1的動(dòng)作持續(xù)時(shí)間△t和時(shí)間周期t；

根據(jù)交流電的特性可獲得交流電的正弦表達(dá)式以及相關(guān)參數(shù)的表達(dá)式如下：

其中，ut是所述檢測電路1的閾值電壓，um是峰值電壓，urms就是電力線上交流電的電壓有效值。

參見圖2至圖3所示，所述檢測電路1包括tl431芯片和r15、r18、r22、r20分壓電阻，所述的tl431的ref引腳接到電力線ac_power的分壓電阻上面，通過調(diào)整分壓電阻的阻值，將改變所述閾值電壓ut。tl431的ref引腳的電壓大于2.5v時(shí)，tl431導(dǎo)通；ref引腳的電壓小于2.5v時(shí)，tl431不導(dǎo)通。ut的計(jì)算：

交流電是正弦波，當(dāng)ac_power電壓波形高于所述的閾值電壓時(shí)，tl431芯片導(dǎo)通，當(dāng)ac_power電壓波形低于所述的檢測電壓時(shí)，tl431芯片不導(dǎo)通。

所述供電電路3包括開關(guān)電源隔離變壓器的一個(gè)繞組，通過所述的繞組產(chǎn)生所述檢測電路1和所述隔離電路2所需要的電源vtest。

所述隔離電路2包括pc817光耦、r19電阻、r37電阻、r39電阻和c2電容，在高壓與低壓之間起著隔離的作用；所述光耦的第1腳通過電阻r19接到所述供電電源vtest；所述光耦的第2腳接到所述檢測電路1的檢測輸出端口；所述光耦的第3腳與所述單片機(jī)控制器4共地；所述光耦的第4腳通過r39電阻、c2電容接到所述單片機(jī)控制器4的ac_zero端口，光耦的第4腳還通過r37電阻接到+5v電源。

本實(shí)施例接在220v的電力線上，所述單片機(jī)控制器4測量到所述檢測電路1的動(dòng)作持續(xù)時(shí)間△t＝0.0057s，電力線交流電的周期t＝0.02s，根據(jù)所述的式④，計(jì)算電力線上交流電的電壓：

上述實(shí)施例僅用來進(jìn)一步說明本發(fā)明的隔離電力線電壓測量裝置，但本發(fā)明并不局限于實(shí)施例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。