本实用新型专利技术揭示了一种交直流电压表信号采样的隔离电路，由输入信号衰减电路、前级单片机、光耦隔离电路和后级单片机构成，其中前级单片机为自带12bit分辨率AD采样形成四位8421BCD码数字数据的EM78P372N单片机，且前级单片机经光耦隔离电路数据通信至后级单片机，后级单片机为解译8421BCD码数字数据获得电压采样信号的PIC16F883单片机。将被测信号进入电压衰减电路后直接送到低成本EM78P372N单片机进行12Bit分辨率AD采样，将采样后的数字量自定义通信协议与电表的后级单片机进行数据通信，实现了利用光耦的数字隔离，提高电表的安全性。应用本实用新型专利技术的隔离电路数据传输精确率达100%，且电路设计合理、准确率高、成本低、安全性能好。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术揭示了一种交直流电压表信号采样的隔离电路，由输入信号衰减电路、前级单片机、光耦隔离电路和后级单片机构成，其中前级单片机为自带12bit分辨率AD采样形成四位8421BCD码数字数据的EM78P372N单片机，且前级单片机经光耦隔离电路数据通信至后级单片机，后级单片机为解译8421BCD码数字数据获得电压采样信号的PIC16F883单片机。将被测信号进入电压衰减电路后直接送到低成本EM78P372N单片机进行12Bit分辨率AD采样，将采样后的数字量自定义通信协议与电表的后级单片机进行数据通信，实现了利用光耦的数字隔离，提高电表的安全性。应用本技术的隔离电路数据传输精确率达100%，且电路设计合理、准确率高、成本低、安全性能好。【专利说明】交直流电压表信号采样的隔离电路
本技术涉及一种利用单片机实现电表信号采样隔离方案，属于电子设备控制领域。
技术介绍
为了提高智能电表高压工作时的电气安全特征，越来越多的电表生产厂家在设计时采取了输入信号隔离采样电路。通过了解，目前市面上的数显电压表需要同时兼容交直流两种电压信号的测试，对于交流电压的隔离取样通常会采用霍尔传感器、电压互感器、光电耦合器这样几个部件，但如果兼顾直流电压的隔离取样这些部件的设计就会存在着缺点。 霍尔传感器加上适当的输出放大电路虽然可以较好的完成电压的测量，但由于该传感器是电流传感器，影响输入电压的精度，会导致采样准确度降低，而且该传感器价格较为昂贵，设计成本较高；电压互感器或者变压器在测交流信号时固然可以实现电压的隔离采样，但是在体积和成本因素的影响下发展受到了一定的制约，特别是在测直流信号时，考虑到要将直流信号变成交流信号再用该方法进行隔离，更加增加了电表的体积、重量和成本，而且很容易产生干扰；利用光电耦合或光电耦合补偿放大器来进行信号的隔离，尽管设计成本和产品体积比较前两者都有优势，但光电耦合的线性区很小，限制了隔离信号的变化范围，难以满足隔离线性度及精度的要求；电压转调频脉冲采样方案是巧用频率变换器，先把待测电压经过频率转换器变成频率信号，再由光耦进行隔离，把得到的频率送给后级的单片机计算出相应的电压。理论上讲，它比把直流变交流再用测量变压器进行隔离来得简单、体积小、可靠，但该方案处理过程较为复杂、成本较高，而且光耦的线性度也很难控制。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本技术的目的是提出一种交直流电压表信号采样的隔离电路，解决交直流电表的精度、成本、体积问题。 本技术的上述目的，其得以实现的技术解决方案是:交直流电压表信号采样的隔离电路，其特征在于:所述隔离电路由输入信号衰减电路、前级单片机、光耦隔离电路和后级单片机构成，其中所述前级单片机为自带12bit分辨率AD采样形成四位8421BCD码数字数据的EM78P372N单片机，且前级单片机经光耦隔离电路数据通信至后级单片机，所述后级单片机为解译8421BCD码数字数据获得电压采样信号的PIC16F883单片机。 进一步地，所述隔离电路设有一个受控于SDC602芯片、两路独立互不供地的+5V反激式隔离电源，一路副边经速恢复二极管整流输出+5V直流电压接入后级单片机，另一路副边通过可控精密稳压源输出+5V直流电压接入前级单片机。 进一步地，所述前级单片机、光耦隔离电路、后级单片机间的数据通信具有传送检测端CT、时钟端SCK和数据端DI三个接口。 进一步地，所述前级单片机为自动判断输入信号交直流类型且对输入的交流信号进行峰值采样形成四位842IB⑶码数字数据的EM78P372N单片机。 应用本技术的隔离电路，其较之于传统技术具有显著优点:通过示波器测试本电路隔离前后的数据，数据传输精确率达100%，且本方案电路设计合理、准确率高、成本低、安全性能好，具有很好的应用前景。 【专利附图】【附图说明】 图1是本技术隔离电路的结构框图。 图2是本技术隔离电路的器件结构示意图。 图3是本技术所用反激式隔离电源的结构示意图。 图4是本技术隔离电路的控制流程图。 【具体实施方式】 以下便结合实施例附图，对本技术技术方案作进一步的详细说明，以使本技术创新性、实用性更易于理解。 为了解决交直流电表的精度、成本、体积问题，在隔离电路的设计中通过实践实验，找出了一种交直流电压表中信号采样的高精度、低成本的隔离方案。如图1所示系统的硬件主要分成两个部分，分别是开关电源电路和单片机控制的隔离电路；该交直流电压表信号采样的隔离电路由输入信号衰减电路、前级单片机、光耦隔离电路和后级单片机构成，其中前级单片机为自带12bit分辨率AD采样形成四位8421BCD码数字数据的EM78P372N单片机，且前级单片机经光耦隔离电路数据通信至后级单片机，后级单片机为解译8421BCD码数字数据获得电压采样信号的PIC16F883单片机。 另一方面，上述开关电源电路为隔离电路接设的一个受控于SDC602芯片、两路独立互不供地的+5V反激式隔离电源，一路副边经速恢复二极管整流输出+5V直流电压接入后级单片机，另一路副边通过可控精密稳压源输出+5V直流电压接入前级单片机。 前级单片机、光耦隔离电路、后级单片机间的数据通信具有传送检测端CT、时钟端SCK和数据端DI三个接口。 图2设计的是一个两路独立互不供地的+5V电源供隔离前后的单片机使用，使用SDC602芯片控制的反激式隔离电源，如图2所示，220V的交流市电经过整流桥后，得到接近300V的非隔离直流电压，输入电压通过启动电阻让SDC602工作，从而SDC602进入PWM控制状态，自身内部集成的高压功率开关管产生开关信号，使得变压器的原边线圈不断储能，当内部开关管关断后再通过变压器的副边线圈，将储存的能量释放，以TL431内部的2.5V为参考电压，与电源分压输出的电压比较，再通过光耦反馈到SDC602的2脚，不停调整SDC602方波脉宽，使得副边上产生的电压经过快恢复二极管整流后得到所需的5V直流电压，供后级单片机PIC16F883使用；副边的另一组线圈是不带反馈的，直接通过TL431稳定在5V的直流电压供前级单片机EM78P372N使用。 由于光电耦合的线性区很小，限制了隔离信号的变化范围，利用光电耦合或光电耦合补偿放大器来进行直流信号的隔离，难以满足隔离线性度及精度的要求。本创作方案采用低价位的ELAN单片机，通过单片机内部自带的12位AD采样电压，把采样得到的电压数字量通过光耦传送主控单片机PIC16F883，由于巧妙地利用光耦的开关特性获得逻辑电平数据，克服了光电耦合的线性区小的问题。 上述一种电表信号采样隔离方案的设计，其控制流程如图4所示，包括如下步骤:EM78P372N单片机上电后，先检测输入信号的交直流类型，直流直接进行12bit分辨率的AD采样电压值，交流要通过峰值采样算法得到输入信号的电压值，再将电压的数字值变成 4位8421BCD码按照从低位到高位的顺序进行数据发送，自定义波特率及通信协议，后级单片机通过光耦接收到前级单片机发过来的4位8421BCD码，然后进行电表后面的数据处理。 通过示波器测试本电路隔本文档来自技高网...
【技术保护点】
交直流电压表信号采样的隔离电路，其特征在于：所述隔离电路由输入信号衰减电路、前级单片机、光耦隔离电路和后级单片机构成，其中所述前级单片机为自带12bit分辨率AD采样形成四位8421BCD码数字数据的EM78P372N单片机，且前级单片机经光耦隔离电路数据通信至后级单片机，所述后级单片机为解译8421BCD码数字数据获得电压采样信号的PIC16F883单片机。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡成炜，吴振英，孟桂芳，周步新，
申请(专利权)人：苏州工业职业技术学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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