一种交流采样装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种交流采样装置，包括：采样单元；处理器单元，接收采样单元采集的电流信号和电压信号并进行处理；其中，采样单元包括电压采样电路和电流采样电路，电流采样电路包括依次连接的电流互感器、电信号处理电路和差动放大电路；电信号处理电路包括电阻R39、R40、R45和电容C109、C113，电阻R40的一端通过电阻R39与差动放大电路的一个输入端连接，电阻R40的另一端通过电阻R45与差动放大电路的另一个输入端连接，电容C109的一端与差动放大电路的一个输入端连接、另一端接地，电容C113的一端与差动放大电路的另一个输入端连接、另一端接地，电阻R40与电阻R39的连接处与电流互感器的一个输出端连接，电阻R40与电阻R45的连接处与电流互感器的另一输出端连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电信号采样
，具体涉及一种交流采样装置。
技术介绍
电信号采样是将时间上、幅值上都连续的模拟电流信号或模拟电压信号，在采样脉冲的作用，转换成时间上离散(时间上有固定间隔)、但幅值上仍连续的离散模拟信号。在微机控制装置中，经常要用到电信号采集模块，用来将模拟电信号转换为微处理器能够识别的数字信号。对于三相电网等大交流电的信号采集一般采用互感器来将大电流转换为小电流，然后通过采样调理电路来对采集的电信号进行滤波放大以将无干扰的、幅值合适的采样信号输入到后续处理器进行处理。但是互感器是通过电磁感应来工作的，容易受到电磁场的干扰，抗电磁干扰性能差，因此容易导致输入到微处理器中的采样信号准确度低。其他常见的交流采样电路采用开关管或电感中串联采样电阻、采样变换器、采样积分器等来进行采样，但也存在输出信号不稳定、干扰大等问题。而输入到后续电路中的采样信号如果存在干扰、准确度低，那么后续的计量、控制电路必然也受到影响。因此，最大程度抑制采样信号中的干扰是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于利用互感器采集的电信号中存在较大干扰，准确度低，对后续处理电路的影响大。为此，本专利技术实施例提供了如下技术方案：一种交流采样装置，包括：采样单元，采集三相电网各相的电流信号和电压信号；处理器单元，接收采样单元采集的电流信号和电压信号并进行处理；电源单元，为采样单元、处理器单元提供电能；其中，采样单元包括电压采样电路和电流采样电路，电流采样电路包括依次连接的电流互感器、电信号处理电路和差动放大电路；电信号处理电路包括电阻R39、R40、R45和电容C109、C113，电阻R40的一端通过电阻R39与差动放大电路的一个输入端连接，电阻R40的另一端通过电阻R45与差动放大电路的另一个输入端连接，电容C109的一端与差动放大电路的一个输入端连接、另一端接地，电容C113的一端与差动放大电路的另一个输入端连接、另一端接地，电阻R40与电阻R39的连接处与电流互感器的一个输出端连接，电阻R40与电阻R45的连接处与电流互感器的另一输出端连接，差动放大电路的输出端与处理器单元连接。优选地，差动放大电路的输出端与处理器单元之间还设有电阻R41。优选地，还包括电容C112，电容C112的一端与差动放大电路的输出端连接、另一端与差动放大电路的基准电压输入端连接。优选地，电源单元包括主电源电路和采样基准电路，主电源电路包括低压降稳压器、与低压降稳压器输入端连接的第一处理电路和与低压降稳压器输出端连接的第二处理电路，第一处理电路包括第一滤波电路，第二处理电路包括第一稳压电路；采样基准电路包括带隙基准电压源芯片、与带隙基准电压源芯片输入端连接的第三处理电路和与带隙基准电压源芯片输出端连接的第四处理电路，第三处理电路包括第二滤波电路，第四处理电路包括第二稳压电路。优选地：主电源电路与差动放大电路的电源输入端连接，用于为差动放大电路供电；采样基准电路与差动放大电路的基准电压输入端连接，用于为差动放大电路提供稳定的基准电压。优选地，还包括电容C106、C107，电容C106的一端与差动放大电路的电源输入端连接、另一端接地，电容C107与电容C106并联。优选地，第一滤波电路包括电感B3、电容C77和C75，电感B3的第一端连接外接电源、第二端与低压降稳压器的输入端连接，电容C77的第一端和电容C75的第一端分别与电感B3的第二端连接，电容C77的第二端和电容C75的第二端共同接地。优选地，第一稳压电路包括二极管D1和电容C78、C76，二极管D1的阴极与低压降稳压器的输出端连接、阳极接地，电容C78的第一端、电容C76的第一端分别与低压降稳压器的输出端连接，电容C78的第二端、电容C76的第二端共同接地，电容C78的第一端与电容C76的第一端的连接处作为主电源电路的输出端。优选地，第二滤波电路包括电容C85、C86，电容C85的第一端、电容C86的第一端分别与带隙基准电压源芯片的输入端连接，电容C85的第二端、电容C86的第二端共同接地，带隙基准电压源芯片的输入端连接主电源电路的输出端。优选地，第二稳压电路包括二极管D3和电容C88、C89，电容C88的第一端、电容C89的第一端分别与带隙基准电压源芯片的输出端连接，电容C88的第二端、电容C89的第二端共同接地，二极管D3的阴极与带隙基准电压源芯片的输出端连接，二极管D3的阳极接地。本专利技术技术方案，具有如下优点：1.本专利技术实施例提供的交流采样装置，其电信号处理电路和差动放大电路构成电流采样信号调理电路，其作用是：对采样信号进行滤波处理以消除其中的干扰，并进行硬件上的定标，即将采样信号变成处理器单元中的微处理器可以识别的电平范围以内的信号。其中，电阻R45与电容C113构成一个阻容吸收网络，电阻R39与电容C109构成另一个阻容吸收网络。电流互感器输出的电流经电阻R40取样并限幅后输入由上述两个阻容吸收网络形成的共模抗干扰保护电路。其中，电阻R39、R40和R45组成的电路将电流互感器11输出的电流信号转换为电压信号。阻容吸收网络可有效抑制操作过电压的瞬间振荡和高频电流，使过电压的波形变缓，陡度和幅值降低，再加上电阻的阻尼作用，使高频振荡迅速衰减，起到稳定输出电压的作用。另外，电阻R39的阻值优选与电阻R45的阻值相等，以保证良好的共模抑制。从而提高了输入到处理器单元的采样信号的准确度。2.本专利技术实施例提供的交流采样装置，其差动放大电路采用高速精密差动放大器INA143，高速精密差动放大器的+IN引脚和-IN引脚分别作为差动放大电路的两个输入端，OUTPUT引脚作为差动放大电路的输出端。该高速精密差动放大器将电阻网络放在运放内部，通过激光微调电阻网络匹配，使得差动放大器共模抑制比能达到80dB以上，具有较高的转换效率，较低的增益误差，不仅进一步抑制了采样信号中的干扰，而且提高了采样回路的相应速度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中的一种交流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流采样装置，其特征在于，包括：采样单元(1)，采集三相电网各相的电流信号和电压信号；处理器单元(2)，接收所述采样单元(1)采集的电流信号和电压信号并进行处理；电源单元(3)，为所述采样单元(1)、所述处理器单元(2)提供电能；其中，所述采样单元(1)包括电压采样电路和电流采样电路，所述电流采样电路包括依次连接的电流互感器(11)、电信号处理电路(12)和差动放大电路(13)；所述电信号处理电路(12)包括电阻R39、R40、R45和电容C109、C113，所述电阻R40的一端通过电阻R39与所述差动放大电路(13)的一个输入端连接，所述电阻R40的另一端通过电阻R45与所述差动放大电路(13)的另一个输入端连接，所述电容C109的一端与所述差动放大电路(13)的一个输入端连接、另一端接地，所述电容C113的一端与所述差动放大电路(13)的另一个输入端连接、另一端接地，所述电阻R40与所述电阻R39的连接处与所述电流互感器(11)的一个输出端连接，所述电阻R40与所述电阻R45的连接处与所述电流互感器(11)的另一输出端连接，所述差动放大电路(13)的输出端与所述处理器单元(2)连接。...

【技术特征摘要】
1.一种交流采样装置，其特征在于，包括：
采样单元(1)，采集三相电网各相的电流信号和电压信号；
处理器单元(2)，接收所述采样单元(1)采集的电流信号和电压信号
并进行处理；
电源单元(3)，为所述采样单元(1)、所述处理器单元(2)提供电能；
其中，所述采样单元(1)包括电压采样电路和电流采样电路，所述电
流采样电路包括依次连接的电流互感器(11)、电信号处理电路(12)和差
动放大电路(13)；
所述电信号处理电路(12)包括电阻R39、R40、R45和电容C109、C113，
所述电阻R40的一端通过电阻R39与所述差动放大电路(13)的一个输入
端连接，所述电阻R40的另一端通过电阻R45与所述差动放大电路(13)
的另一个输入端连接，所述电容C109的一端与所述差动放大电路(13)的
一个输入端连接、另一端接地，所述电容C113的一端与所述差动放大电路
(13)的另一个输入端连接、另一端接地，所述电阻R40与所述电阻R39
的连接处与所述电流互感器(11)的一个输出端连接，所述电阻R40与所
述电阻R45的连接处与所述电流互感器(11)的另一输出端连接，所述差
动放大电路(13)的输出端与所述处理器单元(2)连接。
2.如权利要求1所述的交流采样装置，其特征在于，所述差动放大电
路(13)的输出端与所述处理器单元(2)之间还设有电阻R41。
3.如权利要求1或2所述的交流采样装置，其特征在于，还包括电容
C112，所述电容C112的一端与所述差动放大电路(13)的输出端连接、另
一端与所述差动放大电路(13)的基准电压输入端连接。
4.如权利要求1-3中任一项所述的交流采样装置，其特征在于，所述
电源单元(3)包括主电源电路(31)和采样基准电路(32)，所述主电源
电路(31)包括低压降稳压器(312)、与所述低压降稳压器(312)输入端
连接的第一处理电路(311)和与所述低压降稳压器(312)输出端连接的
第二处理电路(313)，所述第一处理电路(311)包括第一滤波电路，所述
第二处理电路(313)包括第一稳压电路；所述采样基准电路(32)包括带
隙基准电压源芯片(322)、与所述带隙基准电压源芯片(322)输入端连接
的第三处理电路(321)和与所述带隙基准电压源芯片(322)输出端连接
的第四处理电路(323)，所述第三处理电路(321)包括第二滤波电路，所
述第四处理电路(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：于乔，王奉冲，汤磊，李孟，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司青岛供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东;37