一种低成本、宽电压范围的交流电频率测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了属于测量技术领域的一种低成本、宽电压范围的交流电频率测量装置。该交流电频率测量装置由交流电压采样电路、交流电压测量电路、交流电压峰值检测电路、正弦波矩形波转换电路、交流电压取样电阻自动切换电路、主控制器、液晶显示器、标准RS‐485通信电路组成。交流电压采样电路、交流电压测量电路、交流电压峰值检测电路、正弦波矩形波转换电路、交流电压取样电阻自动切换电路、主控制器依次连接；主控制器分别连接液晶显示器、标准RS‐485通信电路。该装置硬件结构简单、成本较低，能有效地准确测量出宽电压范围、宽频率范围的交流电的频率，具有重要的实用意义。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
—种低成本、宽电压范围的交流电频率测量装置
本技术涉及测量
，具体涉及一种低成本、宽电压范围的交流电频率测量装置。
技术介绍
目前的交流电频率测量仪器很多，但是所能测量的交流电电压范围都比较窄，而且对于IV以下的交流电难以准确测量出其频率；现有的低成本的频率测量仪器无法准确测量出电压在0.3V~1000V范围内、频率在I~IOOKHz范围内任意变化的交流电信号频率；现有的频率测量仪器在测量脉冲信号频率时多数采用外部引脚中断计数方式，存在误差大的问题。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足，本技术提出了一种低成本、宽电压范围的交流电频率测量装置，其特征在于，该交流电频率测量装置由交流电压采样电路、交流电压测量电路、交流电压峰值检测电路、正弦波矩形波转换电路、交流电压取样电阻自动切换电路、主控制器、液晶显示器、标准RS-485通信电路组成；交流电压测量电路、交流电压峰值检测电路、交流电压取样电阻自动切换电路、交流电压采样电路、正弦波矩 形波转换电路和主控制器依次连接；主控制器再分别与液晶显示器和标准RS-485通信电路连接。所述交流电压采样电路由第一保险管F1、第二保险管F2、第一数字电子开关U6A、第二数字电子开关U6B、第三十三采样电阻器R33、第三十五采样电阻器R35、第三十六采样电阻器R36、第三十八采样电阻器R38、第九滤波电容器C9、第二二极管D2、第三二极管D3、第一电压跟随器组成；第一保险管Fl通过第一数字电子开关U6A与第三十三采样电阻器R33、第三十五采样电阻器R35串联，与第二二极管D2、第三二极管D3串联；第二保险管F2通过第二数字电子开关U6B与第三十六采样电阻器R36、第三十八采样电阻器R38串联，与反并联的第二二极管D2、第三二极管D3串联；第二二极管D2、第三二极管D3反并联连接；第九滤波电容器C9、第二二极管D2、第三二极管D3三者并联；所述第一电压跟随器由第四十一电阻器R41、第四十二电阻器R42、第四十四电阻器R44、第四十五电阻器R45、第十一电容器Cll和第二运算放大器UlB组成；第四^^一电阻器(R41)和第四十五电阻器R45串联，第四十一电阻器R41、第四十五电阻器R45的连接点与第二运算放大器UlB的正输入端相连接，第四十五电阻器R45的另一端接模拟地；第四十二电阻器R42、第四十四电阻器R44串联，第四十二电阻器R42、第四十四电阻器R44的连接点与第二运算放大器UlB的输出端相连接；第四十四电阻器R44、第十一电容器Cll并联接模拟地。所述第二二极管D2、第三二极管D3的选取必须满足当通过第二二极管D、第三二极管D3的正向电流If = I μ A时，第二二极管D2、第三二极管D3产生的正向压降必须满足Vf ≥ 0.3V。所述交流电压测量电路由第十电阻器R10、第十一电阻器R11、第十二电阻器R12、第十三电阻器R13、第十四电阻器R14、第二十一电阻器R21、第二十二电阻器R22、第二十三电阻器R23、第二十四电阻器R24、第二十八电阻器R28、第十电压跟随器U5B、第九运算放大器U5A组成；第十电阻器R10、第一保险管Fl串联；第十电阻器R10、第十四电阻器R14、第十一电阻器R11、第十二电阻器R12、第十三电阻器Rl3串联，第十二电阻器R12与第十三电阻器R13的连接点与第九运算放大器U5A负输入端连接，第十三电阻器R13的另一端与第九运算放大器U5A的输出端连接；第二十二电阻器R22与第二保险管F2串联； 第二十二电阻器R22、第二十一电阻器R21、第二十三电阻器R23、第二十四电阻器R24、第二十八电阻器R28串联，第二十四电阻器R24与第二十八电阻器R28的连接点与第九运算放大器U5A正输入端连接，第二十八电阻器R28的另一端与第十电压跟随器U5B的输出端连接；第十电压跟随器U5B的输出端与负输入端连接。所述交流电压峰值检测电路由有源低通滤波器、电压峰值保持电路组成；所述有源低通滤波器由第十七电阻器R17、第十八电阻器R18、第十九电阻器R19、第二电容器C2、第三电容器C3、第四电容器C4、第六电容器C6、第八电容器CS、第六运算放大器U3B组成；第十八电阻器R18与第九运算放大器U5A输出端连接；第十八电阻器R18、第十九电阻器R19串联，连接到第六运算放大器U3B的正输入端，第六电容器C6与第八电容器CS并联接模拟地；第二电容器C2与第十七电阻器R17串联，第二电容器C2与第十七电阻器R17的连接点与第六运算放大器U3B的输出端连接，第二电容器C2的另一端与第六运算放大器U3B的正输入端连接；第三电容器C3与第四电容器C4并联接模拟地；第六运算放大器U3B的负输入端与输出端连接；所述电压峰值保持电路由第五运算放大器U3A、第一二极管D1、第十六电阻器R16、峰值电压保持电容器C5、第二十电位器R20组成；第一二极管D1、第十六电阻器R16串联到第五运算放大器U3A的输出端；第五运算放大器U3A的正输入端与第十七电阻器R17连接，第五运算放大器U3A的输出端与负输入端连接；峰值电压保持电容器C5、第二十电位器R20并联接模拟地，并与第十六电阻器R16串联。所述正弦波矩形波转换电路由第一滞环比较器、第一电平转换电路组成；第一滞环比较器由第三十电阻器R30、第三十二电阻器R32、第三十七电阻器R37、第四十三电阻器R43、第八电压比较器U4B组成；第三十二电阻器R32 —端与第八电压比较器U4B的负输入端连接，另一端与第三二极管D3的正向输入端连接；第三十电阻器R30与第三十七电阻器R37串联，第三十电阻器R30、第三十七电阻器R37的连接点与第八电压比较器U4B的输出端、第二数字光电耦合器U7的2脚连接；第四十三电阻器R43与第三十七电阻器R37串联，第四十三电阻器R43、第三十七电阻器R37的连接点与第八电压比较器U4B的正输入端连接；第四十三电阻器R43的另一端与第二运算放大器UlB的输出端相连接；第一电平转换电路由第二十九电阻器R29、第三十一电阻器R31、第三十四电阻器R34、第十电容器C10、第二数字光电耦合器U7组成；第二十九电阻器R29—端与第三十电阻器R30串联，第二十九电阻器R29另一端与第二数字光电耦合器U7的I脚连接；第三十电阻器R30、第三十七电阻器R37的连接点与第二数字光电耦合器U7的2脚连接；第三十一电阻器R31、第三十四电阻器R34、第十电容器ClO串联，第三十一电阻器R31、第三十四电阻器R34的连接点与第二数字光电耦合器U7的4脚连接，第十电容器ClO的另一端与第二数字光电耦合器U7的3脚连接接数字地。所述交流电压取样电阻自动切换电路由采样电阻切换阈值电压基准电路、第二电平转换电路、第二滞环比较器组成；采样电阻切换阈值电压基准电路由第一电位器R1、第二电阻器R2、第四电阻器R4、第五电阻器R5、第一电容器Cl、第一运算放大器UlA组成；第一电位器R1、第五电阻器R5串联，第一电位器R1、第五电阻器R5的连接点与第一运算放大器UlA的正输入端连接，第五电阻器R5的另一端接模拟地；第二电阻器R2、第四电阻器R4串联，第二电阻器R2、第四电阻器R4的连接点与第一运算放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低成本、宽电压范围的交流电频率测量装置，其特征在于，该交流电频率测量装置由交流电压采样电路、交流电压测量电路、交流电压峰值检测电路、正弦波矩形波转换电路、交流电压取样电阻自动切换电路、主控制器、液晶显示器、标准RS‑485通信电路组成； 交流电压测量电路、交流电压峰值检测电路、交流电压取样电阻自动切换电路、交流电压采样电路、正弦波矩形波转换电路和主控制器依次连接；主控制器再分别与液晶显示器和标准RS‑485通信电路连接。

【技术特征摘要】
1.一种低成本、宽电压范围的交流电频率测量装置，其特征在于，该交流电频率测量装置由交流电压采样电路、交流电压测量电路、交流电压峰值检测电路、正弦波矩形波转换电路、交流电压取样电阻自动切换电路、主控制器、液晶显示器、标准RS-485通信电路组成； 交流电压测量电路、交流电压峰值检测电路、交流电压取样电阻自动切换电路、交流电压采样电路、正弦波矩形波转换电路和主控制器依次连接；主控制器再分别与液晶显示器和标准RS-485通信电路连接。2.根据权利要求1所述的一种低成本、宽电压范围的交流电频率测量装置，其特征在于，所述交流电压采样电路由第一保险管(F1)、第二保险管(F2)、第一数字电子开关(U6A)、第二数字电子开关(U6B)、第三十三采样电阻器(R33)、第三十五采样电阻器(R35)、第三十六采样电阻器(R36)、第三十八采样电阻器(R38)、第九滤波电容器(C9)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第一电压跟随器组成； 第一保险管(Fl)通过第一数字电子开关(U6A)与第三十三采样电阻器(R33)、第三十五采样电阻器(R35)串联，与第二二极管(D2)、第三二极管(D3)串联； 第二保险管(F2)通过第二数字电子开关(U6B)与第三十六采样电阻器(R36)、第三十八采样电阻器(R38)串联，与反并联的第二二极管(D2)、第三二极管(D3)串联； 第二二极管(D2)、第三二极管(D3)反并联连接； 第九滤波电容器(C9)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)三者并联； 所述第一电压跟随器由第四十一电阻器(R41)、第四十二电阻器(R42)、第四十四电阻器(R44)、第四十五电阻器 (R45)、第十一电容器(Cll)和第二运算放大器(UlB)组成； 第四十一电阻器(R41)和第四十五电阻器(R45)串联，第四十一电阻器(R41)、第四十五电阻器(R45)的连接点与第二运算放大器(UlB)的正输入端相连接，第四十五电阻器(R45)的另一端接模拟地； 第四十二电阻器(R42)、第四十四电阻器(R44)串联，第四十二电阻器(R42)、第四十四电阻器(R44)的连接点与第二运算放大器(UlB)的输出端相连接； 第四十四电阻器(R44)、第十一电容器(Cll)并联接模拟地。3.根据权利要求2所述的一种低成本、宽电压范围的交流电频率测量装置，其特征在于，所述第二二极管(D2)、第三二极管(D3)的选取必须满足当通过第二二极管(D2)、第三二极管(D3)的正向电流If= 1μ A时，第二二极管(D2)、第三二极管(D3)产生的正向压降必须满足Vf≤0.3V。4.根据权利要求1所述的一种低成本、宽电压范围的交流电频率测量装置，其特征在于，所述交流电压测量电路由第十电阻器(R10)、第十一电阻器(R11)、第十二电阻器(R12)、第十三电阻器(R13)、第十四电阻器(R14)、第二十一电阻器(R21)、第二十二电阻器(R22)、第二十三电阻器(R23)、第二十四电阻器(R24)、第二十八电阻器(R28)、第十电压跟随器(U5B)、第九运算放大器(U5A)组成； 第十电阻器(RlO)、第一保险管(Fl)串联； 第十电阻器(RlO)、第十四电阻器(R14)、第十一电阻器(R11)、第十二电阻器(R12)、第十三电阻器(R13)串联，第十二电阻器(R12)与第十三电阻器(R13)的连接点与第九运算放大器(U5A)负输入端连接，第十三电阻器(R13)的另一端与第九运算放大器(U5A)的输出端连接；第二十二电阻器(R22)与第二保险管(F2)串联； 第二十二电阻器(R22)、第二十一电阻器(R21)、第二十三电阻器(R23)、第二十四电阻器(R24)、第二十八电阻器(R28)串联，第二十四电阻器(R24)与第二十八电阻器(R28)的连接点与第九运算放大器(U5A)正输入端连接，第二十八电阻器(R28)的另一端与第十电压跟随器(U5B)的输出端连接； 第十电压跟随器(U5B)的输出端与负输入端连接。5.根据权利要求1所述的一种低成本、宽电压范围的交流电频率测量装置，其特征在于，所述交流电压峰值检测电路由有源低通滤波器、电压峰值保持电路组成； 所述有源低通滤波器由第十七电阻器(R17)、第十八电阻器(R18)、第十九电阻器(R19)、第二电容器(C2)、第三电容器(C3)、第四电容器(C4)、第六电容器(C6)、第八电容器(CS)、第六运算放大器(U3B)组成； 第十八电阻器(R18)与第九运算放大器(U5A)输出端连接； 第十八电阻器(R18)、第十九电阻器(R19)串联，连接到第六运算放大器(U3B)的正输入端，第六电容器(C6)与第八电容器(CS)并联接模拟地； 第二电容器(C2)与第十七电阻器(R17)串联，第二电容器(C2)与第十七电阻器(R17)的连接点与第六运算放大器(U3B)的输出端连接，第二电容器(C2)的另一端与第六运算放大器(U3B)的正输入端连接； 第三电容器(C3)与第四电容器(C4)并联接模拟地； 第六运算放大器...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘卫亮，马云龙，宋胜男，王猛，马良玉，林永君，马进，刘长良，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：新型
国别省市：河北;13