一种交流电压信号测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种交流电压信号测量装置，包括被测电压接口、输出信号接口，其特征在于所述交流电压信号测量装置还包括运算放大器T1～T2、二极管D1～D2，电阻R1～R8。本发明专利技术的测量电路所需功率小，所述被测电压采用电阻分压，无需采用互感器；并且，本发明专利技术无需采用模数转换器件或其他芯片，成本低，体积小；本发明专利技术采用的器件均为成熟可靠、价格便宜的电阻、运算放大器等元件，可靠性高，更换维护方法。更换维护方法。更换维护方法。

【技术实现步骤摘要】
一种交流电压信号测量装置


[0001]本专利技术涉及一种交流电压信号测量装置。

技术介绍

[0002]在配置电能计量、电压控制、电压保护的配电系统内，通常需要进行电压幅值的测量。不同于直流电压测量，交流电压由于正负对称，无法通过简便的积分回路获取电压信号。对于交流电压，常用的方法是采用互感器将电压降低至100V以下，然后再通过后续的模数转换电路进行信号的数字采样、积分，在上位机内计算出电压有效值，最终输出能反应电压幅值的电平信号，供给继电保护、电能计量装置使用。这种方法适用范围广，无论低压还是高压均可用，但其采用的设备多，需要互感器、模数转换芯片等，中间环节多，成本高，对于一些不重要的1kV以下低压交流电压而言，显得不经济。中国专利文献CN202210484608.0公布了一种交流电压测量方法，需要采用数字化处理，适用于复杂的控制系统所需的电压信号。中国专利文献CN201821874501.2公布了一种交流电压测量装置，其先要对电压信号进行整流，然而由于分压后的电压信号，其信号功率很小，电流为毫安级，无法可靠导通二极管，若采用此方法还是需要在前端设置互感器。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提出一种交流电压信号测量装置，不需要采用互感器、模数转换芯片等，检测成本地，适用于低压交流电压测量。
[0004]为此，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种交流电压信号测量装置，包括被测电压接口、输出信号接口，其特征在于所述交流电压信号测量装置还包括运算放大器T1～T2、二极管D1～D2，电阻R1～R8；
[0006]所述被测电压依次通过第一电阻R1和第二电阻R2接地；第三电阻R3一端接至第一电阻R1与第二电阻R2的连接点，另一端与第一运算放大器T1的同相端连接；所述第一运算放大器T1的反相端通过第五电阻R5接地，输出端与第一二极管D1阳极连接；所述第一二极管D1阴极与第一运算放大器T1反相输入端连接；第二二极管D2阴极与第一运算放大器T1输出端连接，阳极通过第七电阻R7与第二运算放大器T2反相输入端连接；所述第六电阻R6一端与第二二极管D2阳极连接，另一端与第一运算放大器T1的反相输入端连接；第八电阻R8一端与第二运算放大器T2反相输入端连接，另一端与第二运算放大器T2输出端连接；所述第四电阻R4一端接至第一电阻R1与第二电阻R2的连接点，另一端与第二运算放大器T2同相输入端连接；所述第二运算放大器T2输出端引出至输出信号接口，其输出信号电位Uo；
[0007]所述运算放大器T1、T2的供电电源Ut为直流
±
5V或
±
15V或
±
24V；
[0008]所述被测电压范围Uc为交流36V～690V。
[0009]所述第一电阻R1阻值取值范围为50～100kΩ；
[0010]所述第二电阻R2阻值为0.7R1*Ut/(Uc
‑
Ut)；
[0011]所述第三电阻R3和第四电阻R4电阻相同，阻值范围均为3～10kΩ；
[0012]所述第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7电阻相同，阻值范围均为5～20kΩ；
[0013]所述第八电阻R8的阻值为2倍的第七电阻R7阻值。
[0014]进一步地，当被测电压Uc为交流的正半波时，经过电阻分压，此时，第三电阻R3和第四电阻R4的连接点为正，即Uin＝Uc*R2/(R1+R2)；此时第一运算放大器T1同相端、反相输入端电位均为Uin，流过第五电阻R5电流方向为从第一运算放大器T1反相输入端至接地点；在第一二极管D1和第二二极管D2均未导通时，则电阻R6会流过电流，使第七电阻R7与第二二极管D2阳极之间的连接点电位高于从第一运算放大器T1反相输入端，第一二极管D1和第二二极管D2随即导通；由于第二运算放大器T2同相输入端电位为Uin，则第二运算放大器T2反相输入端电位也为Uin，若第二运算放大器T2输出端电位不等于Uin，则第八电阻R8会有电流流过，从而第七电阻R7也会有电流流过，造成第七电阻R7与第二二极管D2阳极之间的连接点和第二运算放大器T2反相输入端出现电位差，而第七电阻R7与第二二极管D2阳极之间的连接点和第二运算放大器T2反相输入端的稳定点均为Uin，因此第二运算放大器T2输出端稳定点电压也为Uin，即第七电阻R7和第八电阻R8均无电流流过，输出信号电位Uo＝Uin。
[0015]当被测电压Uc为交流的负半波时，经过电阻分压，此时第三电阻R3和第四电阻R4的连接点电位为负，即为
‑
Uin＝Uc*R2/(R1+R2)；此时第一运算放大器T1同相端、反相输入端电位均为
‑
Uin，流过第五电阻R5电流方向为从接地点流向第一运算放大器T1反相输入端；第六电阻R6会流过电流，方向为第一运算放大器T1反相输入端至第七电阻R7与第二二极管D2阳极之间的连接点，由于第五电阻R5和第六电阻R6电阻相同，此时第七电阻R7与第二二极管D2阳极之间的连接点电位为
‑
2Uin，第一运算放大器T1反相输入端电位高于第七电阻R7与第二二极管D2阳极之间的连接点，第一二极管D1和第二D2均关断；由于第二运算放大器T2同相输入端电位为
‑
Uin，故第二运算放大器T2反相输入端电位也为
‑
Uin，第七电阻R7有电流流过，大小为I7＝Uin/R7；流过第八电阻R8电流与第七电阻R7相同，此时输出信号电位Uo为：
[0016]Uo＝
‑
Uin+I7*R8＝
‑
Uin+2*Uin*R7/R7＝Uin。
[0017]即输出信号电位Uo与X1点电位反相，实现整流效果；
[0018]所述输出信号电位Uo即为X1点交流电压Uin的有效值，再根据被测电压Uc与X1点电压信号的关系Uin＝Uc*R2/(R1+R2)，可获得被测电压Uc有效值。
[0019]由于采用本专利技术的技术方案，本专利技术具有以下优势：
[0020]1、测量电路所需功率小，所述被测电压采用电阻分压，无需采用互感器；
[0021]2、无需采用模数转换器件或其他芯片，成本低，体积小；
[0022]3、采用器件均为成熟可靠、价格便宜的电阻、运算放大器等元件，可靠性高，更换维护方法。
附图说明
[0023]下面结合附图及具体实施方式对本专利技术作进一步说明。
[0024]图1为本专利技术的原理图；
[0025]图2是被测电压处于正半波时的工作示意图；
[0026]图3是被测电压处于负半波时的工作示意图。
具体实施方式
[0027]以下结合附图和具体实施方式进一步说明本专利技术。
[0028]一种交流电压信号测量装置，包括被测电压接口、输出信号接口、运算放大器T1～T2、二极管D1～D2，电阻R1～R8。
[0029]所述被测电压接口Uc依次通过第一电阻R1和第二电阻R2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交流电压信号测量装置，包括被测电压接口、输出信号接口，其特征在于所述交流电压信号测量装置还包括运算放大器T1～T2、二极管D1～D2，电阻R1～R8；所述被测电压依次通过第一电阻R1和第二电阻R2接地；第三电阻R3一端接至第一电阻R1与第二电阻R2的连接点，另一端与第一运算放大器T1的同相端连接；所述第一运算放大器T1的反相端通过第五电阻R5接地，输出端与第一二极管D1阳极连接；所述第一二极管D1阴极与第一运算放大器T1反相输入端连接；第二二极管D2阴极与第一运算放大器T1输出端连接，阳极通过第七电阻R7与第二运算放大器T2反相输入端连接；所述第六电阻R6一端与第二二极管D2阳极连接，另一端与第一运算放大器T1的反相输入端连接；第八电阻R8一端与第二运算放大器T2反相输入端连接，另一端与第二运算放大器T2输出端连接；所述第四电阻R4一端接至第一电阻R1与第二电阻R2的连接点，另一端与第二运算放大器T2同相输入端连接；所述第二运算放大器T2输出端引出至输出信号接口，其输出信号电位Uo；所述运算放大器T1、T2的供电电源Ut为直流
±
5V或
±
15V或
±
24V；所述被测电压范围Uc为交流36V～690V；所述第一电阻R1阻值取值范围为50～100kΩ；所述第二电阻R2阻值为0.7R1*Ut/(Uc
‑
Ut)；所述第三电阻R3和第四电阻R4电阻相同，阻值范围均为3～10kΩ；所述第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7电阻相同，阻值范围均为5～20kΩ；所述第八电阻R8的阻值为2倍的第七电阻R7阻值。2.根据权利要求1所述一种交流电压信号测量装置，其特征在于，当被测电压Uc为交流的正半波时，经过电阻分压，此时，第三电阻R3和第四电阻R4的连接点为正，即Uin＝Uc*R2/(R1+R2)；此时第一运算放大器T1同相端、反相输入端电位均为Uin，流过第五电阻R5电流方向为从第一运算放大器T1反相输入端至接地点；在第一二极管D1和第二二极管D2均未导通时，则电阻R6会流过电流，使第七电阻R7与第二二极管D2阳极之间的连接点电位高于从第...

【专利技术属性】
技术研发人员：任洪涛，陈建锋，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：