一种三相电采集电路制造技术

本申请涉及一种三相电采集电路，属于三相电处理的技术领域，其包括采集电路、模数转换器、数字隔离电路和单片机；所述采集电路分别与三相电中的三个相线和一个中性线相连接，所述采集电路的输出端与所述模数转换器的输入端相连接；所述模数转换器的第一同步串行接口与所述数字隔离电路的信号输入端相连接；所述数字隔离电路的信号输出端与所述单片机的第二同步串行接口相连接；所述第二同步串行接口与所述单片机的DMA模块相连接，所述DMA模块与所述单片机的CPU相连接。本申请具有减少在三相电采集过程中电气隔离的成本的效果。相电采集过程中电气隔离的成本的效果。相电采集过程中电气隔离的成本的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种三相电采集电路


[0001]本申请涉及三相电处理的领域，尤其是涉及一种三相电采集电路。

技术介绍

[0002]三相交流电是电能的一种输送形式，简称为三相电，其由三个大小相等、频率相同、初相位相差120
°
的交流电组成。三相电广泛应用于发电厂和电力网生产、输送和分配。
[0003]在对三相电的应用中，对三相电的采集和处理是一个重要的环节。目前，通常使用电阻分压加计量芯片对三相电进行数据采集，接下来进行电器隔离，然后经过AD转换后由单片机进行数据处理。其中的电器隔离电路，不仅使三相电采集电路满足安规和绝缘配合的要求，增强三相电采集电路的EMC性能和可靠性，还可以在外部电路因雷击等事件导致损坏时，保护重要的数据，以免造成重要数据的损坏。
[0004]但是，在这种电器隔离电路中，通常采用线性光耦隔离，其使用的器件较多，电路成本高，线性度较低，电路受温度影响大，难以做成高精度低温漂的数据采集系统，而且模拟信号对干扰信号敏感，电路的抗干扰能力可能不够高。

技术实现思路

[0005]为了减少在三相电采集过程中电气隔离的成本，本申请提供一种三相电采集电路。
[0006]本申请提供的一种三相电采集电路采用如下的技术方案：
[0007]一种三相电采集电路，包括采集电路、模数转换器、数字隔离电路和单片机；
[0008]所述采集电路分别与三相电中的三个相线和一个中性线相连接，所述采集电路的输出端与所述模数转换器的输入端相连接；
[0009]所述模数转换器的第一同步串行接口与所述数字隔离电路的信号输入端相连接；
[0010]所述数字隔离电路的信号输出端与所述单片机的第二同步串行接口相连接；
[0011]所述第二同步串行接口与所述单片机的DMA模块相连接，所述DMA模块与所述单片机的CPU相连接。
[0012]通过采用上述技术方案，传统的模数转换器通常采用并口方式和单片机之间完成通讯，而且采用线性光耦隔离，此种方式电气隔离需要更多的隔离器件，成本急剧上升；本申请采用同步串行接口完成数字隔离电路、模数转换器与单片机之间的通讯，通过单片机内部的DMA模块来进行数据的收发，数据收发中断的次数大幅减少，不会影响其他实时任务的处理，从而大大缩减隔离器件的使用，降低成本；而且采集的电流和电压先经过高精度的模数转换器转换成数字信号，然后再进行数字信号的电气隔离，最后送到单片机内的CPU做数据处理，数字信号有更高的噪声容忍门限，有更好的抗干扰能力，因为已经是数字信号，所以电路测量精度不会因为隔离电路受温度影响而发生变化。
[0013]可选的，所述数字隔离电路还包括第一隔离电路；
[0014]所述单片机输出第一信号至所述第一隔离电路；
[0015]所述第一隔离电路接入第一信号，输出第二信号至所述模数转换器；
[0016]所述模数转换器接入第二信号，进行复位。
[0017]通过采用上述技术方案，经由第一隔离电路，对控制模拟信号进行复位的控制信号进行电气隔离。
[0018]可选的，所述数字隔离电路包括第二隔离电路；
[0019]所述单片机输出第三信号至所述第二隔离电路；
[0020]所述第二隔离电路接入第三信号，输出第四信号至所述模数转换器；
[0021]所述模数转换器接入第四信号，开始对模拟信号进行转换。
[0022]通过采用上述技术方案，经由第二隔离电路，对控制模拟信号开始进行模数转换的控制信号进行电气隔离。
[0023]可选的，所述数字隔离电路还包括第三隔离电路；
[0024]所述模数转换器的片选端、时钟信号端、数据输出端和AD转换指示端作为所述第一同步串行接口，并分别与所述第三隔离电路的信号输入端相连接。
[0025]通过采用上述技术方案，将片选端、时钟信号端和数据输出端作为第一同步串行接口，不仅完成数字隔离电路与模数转换器之间的通讯，还完成了数字隔离电路与单片机之间的电器隔离，同时此种方式用到的隔离器件较少。
[0026]可选的，所述采集电路包括四个电流电路和三个电压电路；每个所述电流电路均包括电流采样电路；每个电压电路均包括电压采样电路；
[0027]四个所述电流采样电路分别采集三个相线和一个中性线的电流，将采集的电流转换为电压，输出转换得到的电压至所述模数转换器；
[0028]三个所述电压采样电路分别采集三个相线的电压，输出采样得到的电压至所述模数转换器。
[0029]通过采用上述技术方案，多通道的模数转换器对四路和三路电压进行同步采样，保证了能够对电压和电路同时采样，满足高精度的相位和无功功率的测量要求。
[0030]可选的，每个所述电流电路还均包括第一保护电路；
[0031]所述第一保护电路的一个输入端与三相电的其中一个相线相连接，一个输出端与负载端相连接；所述第一保护电路的另一个输入端和另一个输出端分别与所述电流采样电路相连接。
[0032]通过采用上述技术方案，第一保护电路将采集的大电流转换为小电流，CT的变比约为几千比一，并且能够提供电气隔离，安全性能高。
[0033]可选的，每个所述电流电路还均包括两个滤波电路；
[0034]所述滤波电路的一端接入所述第一保护电路和电流采样电路之间；
[0035]所述滤波电路的另一端接地。
[0036]通过采用上述技术方案，两个滤波电路均起到滤波作用，能够抑制和防止干扰。
[0037]可选的，每个电压电路还均包括分压电路；
[0038]所述分压电路的一端与三相电的其中一个相线相连接，所述分压电路的另一端与所述电压采样电路串联。
[0039]通过采用上述技术方案，分压电路起到分压作用，并获取双极性信号即高阻抗电压信号。
[0040]可选的，每个电压电路还均包括缓冲电路；
[0041]所述缓冲电路的一端与所述分压电路和电压采样电路的公共端相连接；
[0042]所述缓冲电路的另一端与所述模数转换器相连接。
[0043]通过采用上述技术方案，缓冲电路将分压后得到的高阻抗电压信号的双极性信号调理为低阻抗电压信号的双极性信号。
[0044]可选的，每个电压电路还均包括第二保护电路；
[0045]所述第二保护电路接入所述分压电路和电压采样电路的公共端与所述缓冲电路之间。
[0046]通过采用上述技术方案，第二保护电路起到保护作用，提高电路的安全性。
附图说明
[0047]图1是本实施例提供的三相电采集电路的电路图。
[0048]图2是本实施例提供的三相电采集电路的另一电路图。
[0049]图3是本实施例提供的采集第一相线电流的电流电路的电路图。
[0050]图4是本实施例提供的模数转换器的芯片电路图。
[0051]图5是本实施例提供的采集第二相线电流的电流电路的电路图。
[0052]图6是本实施例提供的采集第三相线电流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三相电采集电路，其特征在于：包括采集电路、模数转换器、数字隔离电路和单片机；所述采集电路分别与三相电中的三个相线和一个中性线相连接，所述采集电路的输出端与所述模数转换器的输入端相连接；所述模数转换器的第一同步串行接口与所述数字隔离电路的信号输入端相连接；所述数字隔离电路的信号输出端与所述单片机的第二同步串行接口相连接；所述第二同步串行接口与所述单片机的DMA模块相连接，所述DMA模块与所述单片机的CPU相连接。2.根据权利要求1所述的三相电采集电路，其特征在于：所述数字隔离电路还包括第一隔离电路；所述单片机输出第一信号至所述第一隔离电路；所述第一隔离电路接入第一信号，输出第二信号至所述模数转换器；所述模数转换器接入第二信号，进行复位。3.根据权利要求2所述的三相电采集电路，其特征在于：所述数字隔离电路包括第二隔离电路；所述单片机输出第三信号至所述第二隔离电路；所述第二隔离电路接入第三信号，输出第四信号至所述模数转换器；所述模数转换器接入第四信号，开始对模拟信号进行转换。4.根据权利要求3所述的三相电采集电路，其特征在于：所述数字隔离电路还包括第三隔离电路；所述模数转换器的片选端、时钟信号端和数据输出端作为所述第一同步串行接口，并分别与所述第三隔离电路的信号输入端相连接。5.根据权利要求1至4任一项所述的三相电采集电路，其特征在于：所述采集电路包括四个电流电路和三个电压电路；每个所述电流电路均...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁东，李伟，孙晓宇，辛剑明，胡田力，邱叶林，乔正，陈思远，王毅，
申请(专利权)人：北京易艾斯德科技有限公司，
类型：新型
国别省市：