一种高压电缆环流异常检测硬件参考电路的制作方法

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种高压电缆环流异常检测硬件参考电路。

背景技术：

一般检测高压传输电缆环流值，是直接采集环流数据方式，然后在上位机对数据进行算法处理用以判断是否超过标准阈值，部分会设计硬件阈值电路来判断实时环流值是否大于某一设定阈值，如超过设定阈值则进行环流数据采集，此方式大部分使用比较器来实现，但是这种方式存在以下缺陷：

1)占用电路板面积大，使用器件多，硬件成本高：因为环流值是正弦信号，而电压比较器只能比较一个极性的电压值，所以需要对每一路检测的信号设置两个电压比较器，两个调整阈值的电位器用来分别处理正半周期和负半周期的信号；

2)不易调整：手动调整设置触发阈值时，按照高压传输线缆3相(A 相B相C相)的情况，最少需要设置6个比较器输入电压值才能满足在任何一相环流值超标的情况下主动触发报警；

3)静态功耗较大：因使用了大量的电压比较器且此比较器在时刻进行电压比较以判断是否满足需求，增大的电路功耗。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种高压电缆环流异常检测硬件参考电路，采用双通道低功耗运放的方式进行设计，并针对高压传输电缆接地环流值一般情况下三相均衡的特点，改进触发阈值硬件设置电路，使三路信号共用一个正半周期输入比较电压值，一个负半周期输入比较电压值，大大减小了电路板布板面积，降低功耗，极大的节省成本及电路调试工作量。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种高压电缆环流异常检测硬件参考电路，包括高电平参考电路、低电平参考电路和双通道比较电路，所述高电平参考电路的输入端和低电平参考电路的输入端分别与外部参考电源电连接，所述高电平参考电路的输出端与所述双通道比较电路中其中一个通道的一个输入端电连接，所述低电平参考电路的输出端与所述双通道比较电路中另一个通道的一个输入端电连接，高压电缆环流信号分别接入所述双通道比较电路中两个通道的另一个输入端，所述双通道比较电路中两个通道的输出端分别对外输出两路触发信号。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的高压电缆环流异常检测硬件参考电路，通过高电平参考电路和低电平参考电路分别提供高电平参考信号和低电平参考信号，使得三相电分别共用高电平参考电路和低电平参考电路，简化了电路结构，减小了电路板的布板面积，降低功耗，极大的节省成本及电路调试工作量，并采用双通道比较电路将高压电缆环流信号分别与高电平参考信号和低电平参考信号进行比较，得到两路触发信号，便于外部根据不同通道输出的触发信号作出响应。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步：所述高电平参考电路包括电位器W3、电容C19、电阻R78、电阻R71和运算放大器U11A，所述电位器W3的输入端与外部参考电源REF3.0V 电连接，接地端接地，输出端与所述运算放大器U11A的同相输入端电连接，所述运算放大器U11A的同相输入端通过所述电容C19接地，所述运算放大器U11A的反向输入端通过所述电阻R78接地，所述运算放大器U11A的正电源输入端与外部电源正极电连接，所述运算放大器U11A的负电源输入端与外部电源负极电连接，所述运算放大器U11A的反向输入端通过所述电阻R71 与所述运算放大器U11A的输出端电连接，所述运算放大器U11A的输出端与所述双通道比较电路中其中一个通道的一个输入端电连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述高电平参考电路，所述电位器 W3两端的电压经过运算放大器U11A构成的同向放大电路进行信号放大，并通过所述电阻R71和电阻R78调节器放大倍数，得到设定的高电平参考信号，便于后续所述双通道比较电路在正半周期将高压电缆环流信号与高电平参考信号比较，得到一路触发信号。

进一步：所述低电平参考电路包括电位器W4、电容C26、运算放大器 U15A、电阻R100、运算放大器U15B和电阻R95，所述电位器W4的输入端与外部参考电源REF3.0V电连接，接地端接地，输出端与所述运算放大器U15A 的同相输入端电连接，所述运算放大器U15A的同相输入端与地之间连接有所述电容C26，所述运算放大器U15A的反相输入端与所述运算放大器U15A 的输出端连接，所述运算放大器U15A的正电源输入端与外部电源正极电连接，所述运算放大器U15A的负电源输入端与外部电源负极电连接，所述运算放大器U15A的输出端通过所述电阻R100与所述运算放大器U15B的同相输入端连接，所述运算放大器U15B的反相输入端接地，所述运算放大器U15B 的同相输入端通过所述电阻R95与所述运算放大器U15B的输出端连接，所述运算放大器U15B的输出端与所述双通道比较电路中另一个通道的一个输入端电连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述低电平参考电路，所述电位器 W4两端电压首先经过运算放大器U15A构成的电压跟随电路进行电压跟随，以保证输出电压不受后级电路阻抗影响，同时可改变由运算放大器U15B组成的运放电路中的电阻R95和电阻R100比值，以调整放大倍数，从而得到设定的低电平参考信号，便于后续所述双通道比较电路在负半周期将低压电缆环流信号与高电平参考信号比较，得到另一路触发信号。

进一步：所述运算放大器U15A和运算放大器U15B共用一个双通道运算放大器，且所述双通道运算放大器采用型号为OPA2277的运算放大芯片。

上述进一步方案的有益效果是：通过采用共用一个双通道运算放大器，一方面可以简化电路结构，另一方便可以减小电路板的布板面积，降低功耗，竭诚成本及电路的调试工作量。

进一步：所述双通道比较电路包括比较器U4A、比较器U4B、电阻R4、电阻R6、电阻R10、三极管Q2、电阻R22、电阻R26、电阻R28和三极管Q4，所述双通道比较电路中两个通道的输出端分别与所述比较器U4A的反相输入端和所述比较器U4B的反相输入端电连接，高压电缆环流信号分别接入所述比较器U4A的同相输入端和比较器U4B的同相输入端，所述比较器U4A的正电源输入端与外部电源正极电连接，所述比较器U4A的负电源输入端与外部电源负极电连接，所述比较器U4A的正电源输入端通过所述电阻R6与所述比较器U4A的输出端电连接，所述比较器U4A的输出端通过所述电阻R10与所述三极管Q2的基极电连接，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2 的集电极通过所述电阻R4与外部3.3V电源电连接，所述三极管Q2的集电极作为一个输出端输出一路触发信号，所述比较器U4B的输出端通过所述电阻R26与外部电源正极电连接，所述比较器U4B的输出端通过所述电阻R28 与三极管Q4的基极电连接，所述三极管Q4的发射极接地，所述三极管Q4 的集电极作为另一个输出端输出另一路触发信号。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述双通道比较电路可以将所述高压电缆环流信号分别与高电平参考信号和低电平参考信号进行比较，得到两路触发信号，便于外部根据不同通道输出的触发信号作出响应。

进一步：所述比较器U4A和比较器U4B共用一个双通道比较器，且所述双通道比较器采用型号为LM93的运算放大芯片。

上述进一步方案的有益效果是：通过采用共用一个双通道运算放大器，一方面可以简化电路结构，另一方便可以减小电路板的布板面积，降低功耗，竭诚成本及电路的调试工作量。

进一步：所述双通道比较电路的数量为多个，且所述高电平参考电路的输出端与每个所述双通道比较电路中一个通道的一个输入端均电连接，所述低电平参考电路的输出端与每个所述双通道比较电路中另一个通道的另一个输入端均电连接，高压电缆环流信号分别接入每个所述双通道比较电路中两个通道的另一个输入端。

上述进一步方案的有益效果是：通过采用共用一个双通道运算放大器，一方面可以简化电路结构，另一方便可以减小电路板的布板面积，降低功耗，竭诚成本及电路的调试工作量。

进一步：所述的高压电缆环流异常检测硬件参考电路还包括信号调理电路，高压电缆环流信号接入所述信号调理电路的输入端，所述信号调理电路的输出端分别与所述双通道比较电路中两个通道的另一个输入端电连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述信号调理电路对高压电缆环流信号进行调理，包括对高压电缆环流信号进行放大处理以使其适合后续电路的输入、滤波处理以去除高压电缆环流信号中的杂波成分，大大提高信号的识别的精度。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的高压电缆环流异常检测硬件参考电路的电路结构图；

图2为本实用新型一实施例的高电平参考电路的电路结构图；

图3为本实用新型一实施例的低电平参考电路的电路结构图；

图4为本实用新型一实施例的双通道比较电路的电路结构图；

图5为本实用新型另一实施例的高压电缆环流异常检测硬件参考电路的电路结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种高压电缆环流异常检测硬件参考电路，包括高电平参考电路、低电平参考电路和双通道比较电路，所述高电平参考电路的输入端和低电平参考电路的输入端分别与外部参考电源电连接，所述高电平参考电路的输出端与所述双通道比较电路中其中一个通道的一个输入端电连接，所述低电平参考电路的输出端与所述双通道比较电路中另一个通道的一个输入端电连接，高压电缆环流信号Vin分别接入所述双通道比较电路中两个通道的另一个输入端，所述双通道比较电路中两个通道的输出端分别对外输出两路触发信号TRIG OUT1和TRIG OUT2。

本实用新型的高压电缆环流异常检测硬件参考电路，通过高电平参考电路和低电平参考电路分别提供高电平参考信号VCPH和低电平参考信号 VCPL，使得三相电分别共用高电平参考电路和低电平参考电路，简化了电路结构，减小了电路板的布板面积，降低功耗，极大的节省成本及电路调试工作量，并采用双通道比较电路将高压电缆环流信号Vin分别与高电平参考信号VCPH和低电平参考信号VCPL进行比较，得到两路触发信号TRIG OUT1和 TRIG OUT2，便于外部根据不同通道输出的触发信号TRIG OUT1和TRIG OUT2 作出响应。

如图2所示，在本实用新型的实施例中，所述高电平参考电路包括电位器W3、电容C19、电阻R78、电阻R71和运算放大器U11A，所述电位器W3 的输入端与外部参考电源REF3.0V电连接，接地端接地，输出端与所述运算放大器U11A的同相输入端电连接，所述运算放大器U11A的同相输入端通过所述电容C19接地，所述运算放大器U11A的反向输入端通过所述电阻R78 接地，所述运算放大器U11A的正电源输入端与外部电源正极(本实用新型中为+6V)电连接，所述运算放大器U11A的负电源输入端与外部电源负极(本实用新型中为-6V)电连接，所述运算放大器U11A的反向输入端通过所述电阻R71与所述运算放大器U11A的输出端电连接，所述运算放大器U11A的输出端与所述双通道比较电路中其中一个通道的一个输入端电连接，并将高电平参考信号VCPH输出至所述双通道比较电路其中一个通道的一个输入端。

在上述实施例中，通过所述高电平参考电路，所述电位器W3两端的电压经过运算放大器U11A构成的同向放大电路进行信号放大，并通过所述电阻R71和电阻R78调节器放大倍数，得到设定的高电平参考信号VCPH，便于后续所述双通道比较电路在正半周期将高压电缆环流信号Vin与高电平参考信号VCPH比较，得到一路触发信号TRIG OUT1。

如图3所示，在本实用新型的实施例中，所述低电平参考电路包括电位器W4、电容C26、运算放大器U15A、电阻R100、运算放大器U15B和电阻R95，所述电位器W4的输入端与外部参考电源REF3.0V电连接，接地端接地，输出端与所述运算放大器U15A的同相输入端电连接，所述运算放大器U15A的同相输入端与地之间连接有所述电容C26，所述运算放大器U15A的反相输入端与所述运算放大器U15A的输出端连接，所述运算放大器U15A的正电源输入端与外部电源正极(本实用新型中为+6V)电连接，所述运算放大器U15A 的负电源输入端与外部电源负极(本实用新型中为-6V)电连接，所述运算放大器U15A的输出端通过所述电阻R100与所述运算放大器U15B的同相输入端连接，所述运算放大器U15B的反相输入端接地，所述运算放大器U15B 的同相输入端通过所述电阻R95与所述运算放大器U15B的输出端连接，所述运算放大器U15B的输出端与所述双通道比较电路中另一个通道的一个输入端电连接，并将低电平参考信号VCPL输出至所述双通道比较电路中另一个通道的一个输入端。

在上述实施例中，通过所述低电平参考电路，所述电位器W4两端电压首先经过运算放大器U15A构成的电压跟随电路进行电压跟随，以保证输出电压不受后级电路阻抗影响，同时可改变由运算放大器U15B组成的运放电路中的电阻R95和电阻R100比值，以调整放大倍数，从而得到设定的低电平参考信号VCPL，便于后续所述双通道比较电路在负半周期将低压电缆环流信号与高电平参考信号VCPH比较，得到另一路触发信号TRIG OUT2。

优选地，在本实用新型的实施例中，所述运算放大器U15A和运算放大器U15B共用一个双通道运算放大器，且所述双通道运算放大器采用型号为 OPA2277的运算放大芯片。

在上述实施例中，通过采用共用一个双通道运算放大器，一方面可以简化电路结构，另一方便可以减小电路板的布板面积，降低功耗，竭诚成本及电路的调试工作量。

如图4所示，在本实用新型的实施例中，所述双通道比较电路包括比较器U4A、比较器U4B、电阻R4、电阻R6、电阻R10、三极管Q2、电阻R22、电阻R26、电阻R28和三极管Q4，所述双通道比较电路中两个通道的输出端分别与所述比较器U4A的反相输入端和所述比较器U4B的反相输入端电连接，高压电缆环流信号Vin分别接入所述比较器U4A的同相输入端和比较器 U4B的同相输入端，所述比较器U4A的正电源输入端与外部电源正极(本实用新型中为+6V)电连接，所述比较器U4A的负电源输入端与外部电源负极 (本实用新型中为-6V)电连接，所述比较器U4A的正电源输入端通过所述电阻R6与所述比较器U4A的输出端电连接，所述比较器U4A的输出端通过所述电阻R10与所述三极管Q2的基极电连接，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极通过所述电阻R4与外部3.3V电源电连接，所述三极管Q2的集电极作为一个输出端输出一路触发信号TRIG OUT1，所述比较器 U4B的输出端通过所述电阻R26与外部电源正极(本实用新型中为+6V)电连接，所述比较器U4B的输出端通过所述电阻R28与三极管Q4的基极电连接，所述三极管Q4的发射极接地，所述三极管Q4的集电极作为另一个输出端输出另一路触发信号TRIG OUT2。

在上述实施例中，通过所述双通道比较电路可以将所述高压电缆环流信号分别与高电平参考信号VCPH和低电平参考信号VCPL进行比较，得到两路触发信号TRIG OUT1和TRIG OUT2，便于外部处理电路(通常是MCU等处理器)根据两个不同通道输出的触发信号TRIG OUT1和TRIG OUT2分别作出响应。

本实用新型的实施例中，所述三极管Q2和三极管Q4均采用型号为S8050 的三极管。

优选地，在本实用新型的实施例中，所述比较器U4A和比较器U4B共用一个双通道比较器，且所述双通道比较器采用型号为LM93的运算放大芯片。通过采用共用一个双通道运算放大器，一方面可以简化电路结构，另一方便可以减小电路板的布板面积，降低功耗，竭诚成本及电路的调试工作量。

如图5所示，优选地，在本实用新型的实施例中，所述双通道比较电路的数量为多个，且所述高电平参考电路的输出端与每个所述双通道比较电路中一个通道的一个输入端均电连接，所述低电平参考电路的输出端与每个所述双通道比较电路中另一个通道的另一个输入端均电连接，高压电缆环流信号Vin分别接入每个所述双通道比较电路中两个通道的另一个输入端。

在上述实施例中，通过采用共用一个双通道运算放大器，一方面可以简化电路结构，另一方便可以减小电路板的布板面积，降低功耗，竭诚成本及电路的调试工作量。

优选地，在本实用新型的实施例中，所述的高压电缆环流异常检测硬件参考电路还包括信号调理电路，高压电缆环流信号Vin接入所述信号调理电路的输入端，所述信号调理电路的输出端分别与所述双通道比较电路中两个通道的另一个输入端电连接。

在上述实施例中，通过所述信号调理电路对高压电缆环流信号Vin进行调理，包括对高压电缆环流信号Vin进行放大处理以使其适合后续电路的输入、滤波处理以去除高压电缆环流信号Vin中的杂波成分，大大提高信号的识别的精度。

需要指出的是，本实用新型中的信号调理电路为现有技术，这里不再赘述。

本实用新型的高压电缆环流异常检测硬件参考电路，采用双通道低功耗运放的方式进行设计，并针对高压传输电缆接地环流值一般情况下三相均衡的特点，改进触发阈值硬件设置电路，使三路信号共用一个正半周期输入比较电压值，一个负半周期输入比较电压值，大大减小了电路板布板面积，降低功耗，极大的节省成本及电路调试工作量。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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。