双路串联型电压传感器的制作方法

本实用新型涉及电压传感器领域，特别涉及一种双路串联型电压传感器。

背景技术：

电压传感器是一种将被测电量参数转换成直流电流、直流电压并隔离输出模拟信号或数字信号的装置。电压传感器用于测量电网中波形畸变较严重的电压或电流信号，也可以测量方波、三角波等非正弦波形。霍尔电压传感器是一种利用霍尔效应，将原边电压通过外置或内置电阻，将电流限制在10mA，此电流经过多匝绕组之后，经过聚磁材料将原边电流产生的磁场被气隙中的霍尔元件检测到，并感应出相应电动势，该电动势经过电路调整后反馈给补偿线圈进而补偿，该补偿线圈产生的磁通与原边电流(被测电压通过限流电阻产生)产生的磁通大小相等，方向相反，从而在磁芯中保持磁通为零。传统的电压传感器由于缺乏电路保护功能，造成电路的安全性和可靠性较低。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路的安全性和可靠性较高的双路串联型电压传感器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种双路串联型电压传感器，包括微处理器、电压采集通道、通讯通道、供电电路和计算机，所述电压采集通道、通讯通道及供电电路均与所述微处理器连接，所述微处理器还与所述计算机连接、用于向所述计算机输出标准信号，所述电压采集通道包括电压输入接口、信号隔离输入电路和ADC转换电路，所述电压输入接口依次通过所述信号隔离输入电路和ADC转换电路后连接所述微处理器，所述通讯通道包括通讯接口保护电路、通讯接口电路、DC/DC隔离电路和光电耦合电路，所述DC/DC隔离电路和光电耦合电路并联，并联的一端与所述微处理器连接，并联的另一端通过所述通讯接口电路与所述通讯接口保护电路连接；

所述供电电路包括变压器、整流桥、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电解电容、第二电解电容、第三电容、电感、第一稳压管、第二二极管、三极管和开关稳压芯片，所述变压器的初级线圈的两端输入交流电，所述整流桥的第一端口与所述变压器的次级线圈的一端连接，所述整流桥的第三端口与所述变压器的次级线圈的另一端连接，所述整流桥的第二端口分别与所述第五电阻的一端、第一稳压管的负极、第三电容的一端和开关稳压芯片的第一引脚连接，所述第五电阻的另一端与所述第一电解电容的正极连接，所述整流桥的第四端口通过所述第四电阻与所述第一电解电容的负极连接，所述第一稳压管的正极通过所述第一电阻分别与所述三极管的基极和第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端和三极管的发射极均与所述第一电解电容的负极连接，所述三极管的集电极通过所述第三电阻分别与所述开关稳压芯片的第五引脚和第三电容的另一端连接，所述开关稳压芯片的第三引脚接地，所述开关稳压芯片的第二引脚分别与所述第二二极管的阴极和电感的一端连接，所述电感的另一端与所述第二电解电容的正极连接，所述第二二极管的阳极与所述第二电解电容的负极连接，所述开关稳压芯片的第四引脚分别与所述电感的另一端和微处理器连接。

在本实用新型所述的双路串联型电压传感器中，所述供电电路还包括第六电阻，所述第六电阻的一端与所述第三电容的一端连接，所述第六电阻的另一端与所述开关稳压芯片的第一引脚连接。

在本实用新型所述的双路串联型电压传感器中，所述供电电路还包括第七电阻，所述开关稳压芯片的第三引脚通过所述第七电阻与所述三极管的发射极连接。

在本实用新型所述的双路串联型电压传感器中，所述供电电路还包括第八电阻，所述第八电阻的一端与所述开关稳压芯片的第二引脚连接，所述第八电阻的另一端与所述第二二极管的阴极连接。

在本实用新型所述的双路串联型电压传感器中，所述供电电路还包括第九电阻，所述开关稳压芯片的第四引脚通过所述第九电阻与所述微处理器连接。

在本实用新型所述的双路串联型电压传感器中，所述三极管为NPN型三极管。

实施本实用新型的双路串联型电压传感器，具有以下有益效果：由于设有包括微处理器、电压采集通道、通讯通道、供电电路和计算机，电压采集通道包括电压输入接口、信号隔离输入电路和ADC转换电路，通讯通道包括通讯接口保护电路、通讯接口电路、DC/DC隔离电路和光电耦合电路，供电电路包括变压器、整流桥、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电解电容、第二电解电容、第三电容、电感、第一稳压管、第二二极管、三极管和开关稳压芯片，第四电阻和第五电阻用于进行过流保护，因此电路的安全性和可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型双路串联型电压传感器一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中供电电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型双路串联型电压传感器实施例中，该双路串联型电压传感器的结构示意图如图1所示。图1中，该双路串联型电压传感器包括微处理器11、电压采集通道12、通讯通道13、供电电路14和计算机15，其中，电压采集通道12、通讯通道13及供电电路14均与微处理器11连接，微处理器11还与计算机15连接、用于向计算机15输出标准信号。其中，电压采集通道12包括电压输入接口121、信号隔离输入电路122和ADC转换电路123，其中，电压输入接口121依次通过信号隔离输入电路122和ADC转换电路123后连接微处理器11，通讯通道13包括通讯接口保护电路131、通讯接口电路132、DC/DC隔离电路133和光电耦合电路134，DC/DC隔离电路133和光电耦合电路134并联，并联的一端与微处理器11连接，并联的另一端通过通讯接口电路132与通讯接口保护电路131连接。

本实施例中，微处理器11和通讯接口电路132之间相互隔离，使电信号传输具有单向性，具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。光电耦合电路134的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。

该双路串联型电压传感器实时采集冶金行业中电磁铁设备中存在的串联型电气设备的电压信息，经信号隔离和模数转换后，将模拟信号转换成数字信号，通过串口(SPI协议)传输到微处理器11，微处理器11获取信息后，通过通讯通道13和上位机联网通讯，实现远程传输，统一管理。此外，微处理器11通过对接收到的供电电路14的电压信息进行分析，判断供电电路14是否有过压、欠压、过流、断路、短路以及缺相等故障。当故障发生时，一方面，可在计算机15显示故障的部位、类型和时间；另一方面，可通过蜂鸣器发出声光报警信号，从而有效保证了可靠性。

电压采集通道12具有电气隔离功能，提高电压采集的安全性；通讯通道13同时具有DC/DC隔离电路33和光电耦合电路34，实现微处理器11和通讯接口电路132之间的输入输出隔离，提高信号传输的信噪比。

图2为本实施例中供电电路的电路原理图，图2中，该供电电路14包括变压器W、整流桥T、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电解电容C1、第二电解电容C2、第三电容C3、电感L、第一稳压管D1、第二二极管D2、三极管Q1和开关稳压芯片IC1，变压器W的初级线圈的两端输入220V交流电，整流桥T的第一端口与变压器W的次级线圈N2的一端连接，整流桥T的第三端口与变压器W的次级线圈N2的另一端连接，整流桥T的第二端口分别与第五电阻R5的一端、第一稳压管D1的负极、第三电容C3的一端和开关稳压芯片IC1的第一引脚连接，第五电阻R5的另一端与第一电解电容C1的正极连接，整流桥T的第四端口通过第四电阻R4与第一电解电容C1的负极连接。

第一稳压管D1的正极通过第一电阻R1分别与三极管Q1的基极和第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端和三极管Q1的发射极均与第一电解电容C1的负极连接，三极管Q1的集电极通过第三电阻R3分别与开关稳压芯片IC1的第五引脚和第三电容C3的另一端连接，开关稳压芯片IC1的第三引脚接地，开关稳压芯片IC1的第二引脚分别与第二二极管D2的阴极和电感L的一端连接，电感L的另一端与第二电解电容C2的正极连接，第二二极管D2的阳极与第二电解电容C2的负极连接，开关稳压芯片IC1的第四引脚分别与电感L的另一端和微处理器11连接。

上述第四电阻R4和第五电阻R5均为限流电阻，第四电阻R4用于对整流桥T的第四端口所在的支路进行过流保护，第五电阻R5用于对第一电容C1所在的支路进行过流保护，因此电路的安全性和可靠性较高。

值得一提的是，本实施例中，三极管Q1为NPN型三极管。当然，在本实施例的一些情况下，三极管Q1也可以为PNP型三极管，但这时电路的结构也要相应发生变化。

本实施例中，该供电电路14还包括第六电阻R6，第六电阻R6的一端与第三电容C3的一端连接，第六电阻R6的另一端与开关稳压芯片IC1的第一引脚连接。第六电阻R6为限流电阻，用于对开关稳压芯片IC1的第一引脚所在的支路进行过流保护，以进一步增强电路的安全性和可靠性。

本实施例中，该供电电路14还包括第七电阻R7，开关稳压芯片IC1的第三引脚通过第七电阻R7与三极管Q1的发射极连接。第七电阻R7为限流电阻，用于对开关稳压芯片IC1的第三引脚所在的支路进行过流保护，以更进一步增强电路的安全性和可靠性。

本实施例中，该供电电路14还包括第八电阻R8，第八电阻R8的一端与开关稳压芯片IC1的第二引脚连接，第八电阻R8的另一端与第二二极管D2的阴极连接。第八电阻R8为限流电阻，用于对第二二极管D2所在的支路进行过流保护。

本实施例中，该供电电路14还包括第九电阻R9，开关稳压芯片IC1的第四引脚通过第九电阻R9与微处理器11连接。第九电阻R9为限流电阻，用于对开关稳压芯片IC1的第四引脚所在的支路进行过流保护。

总之，在本实施例中，该双路串联型电压传感器针对冶金行业中电磁铁设备中存在的串联型电气设备进行状态监测和电压实时采集，采集的电压由两段500V以内的电压串联而成，该双路串联型电压传感器采用两路隔离的采集回路，输入信号和通道之间进行完全隔离，输出为具有公共端的标准信号，适合于计算机系统进行采集分析，并对设备的运行状态进行实时反馈控制。另外，由于其供电电路14设有限流电阻，因此电路的安全性和可靠性较高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。