一种有效隔离的高压交直流电压采集装置的制作方法

1.本实用新型涉及电力采集系统中的高压交直流电压采集技术领域，尤其涉及一种有效隔离的高压交直流电压采集装置。


背景技术：

2.在电力采集系统中，经常会遇到几千伏直流或交流的电压采集，目前的高压采集电路主要为电阻分压和电容分压，采集电压信号后将由电压信号转换的数字信号输出给后端处理装置，以获得被测高压的电压值等信息；其中，后端处理装置一般采用具有显示屏的处理器；其中电阻分压和电容分压的缺点是将高压信号直接引入系统中，这种采集方法的安全性差，对人员和设备带来了很大的安全隐患，同时外部的高压信号会给系统中引入很大干扰信号，对采集精度上也会有很大影响。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种有效隔离的高压交直流电压采集装置，以解决传统的电阻分压和电容分压的采集方式带来的干扰大和精度低的问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
5.一种有效隔离的高压交直流电压采集装置，包括电源模块、霍尔传感器模块、电压转换模块、电压采集模块；
6.所述的电源模块为霍尔传感器模块和电压采集模块供电；
7.所述的霍尔传感器模块的第一输入端和第二输入端分别与被测高压的正、负极连接，所述的霍尔传感器模块的第一输出端和第二输出端分别与电压转换模块的第一输入端和第二输入端连接；
8.所述的电压转换模块包括第一rc滤波电路、运算放大器和t型反馈网络；所述的第一rc滤波电路包括第一电阻和第一电容，所述的第一电阻的第一端作为电压转换模块的第一输入端与霍尔传感器模块的第一输出端，所述的第一电阻的第二端与运算放大器的第一输入端连接，所述的第一电容的第一端与第一电阻的第一端连接，所述的第一电容的第二端接地；所述的运算放大器的第二输入端作为电压转换模块的第二输入端与霍尔传感器模块的第二输出端连接，所述的运算放大器的输出端作为电压转换模块的输出端与电压采集模块的输入端连接；所述的t型反馈网络包括第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述第二电阻的第一端与运算放大器的第一输入端连接，所述的第二电阻的第二端与第三电阻的第一端和第四电阻的第一端均连接，所述的第三电阻的第二端与运算放大器的输出端连接，所述的第四电阻的第二端接地；
9.所述的电压采集模块包括第二rc滤波电路和ht7038电压采集芯片；所述的第二rc滤波电路包括第六电阻和第二电容，所述的第六电阻的第一端作为电压采集模块的输入端与运算放大器的输出端连接，所述的第六电阻的第二端与ht7038电压采集芯片的信号输入端连接，所述的第二电容的第一端与第六电阻的第二端连接，所述的第二电容的第二端接
地；所述的ht7038电压采集芯片的信号输出端与后端处理装置连接。
10.所述的霍尔传感器模块采用hv100-4000型霍尔传感器。
11.所述的电压转换模块还包括第三电容，所述的第三电容的第一端与运算放大器的输出端连接，所述的第三电容的第二端接地。
12.所述的霍尔传感器模块采用15v电压供电。
13.所述的电压采集模块采用3.3v电压供电。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
15.本实用新型主要包括霍尔传感器模块、电压转换模块和电压采集模块三部分，与现有电阻分压和电容分压的采集方式相比，霍尔传感器模块中的霍尔元件的原边和副边的隔离能够有效的实现被测高压与转化低压的隔离，避免高压信号对采集装置的干扰；进一步的，电压转换模块的第一rc滤波电路能够进一步消除被测高压信号对采集装置的干扰，进而，通过运算放大器和t型反馈网络可以将信号放大同时减少漂移误差；再通过电压采集模块的第二rc滤波电路的滤波处理，能够进一步消除被测高压信号对采集装置的干扰，进而，再通过电量采集芯片内部的2阶adc将电压转换为数字信号，通过ht7038电压采集芯片内部集成的温度传感器对采集的电压信号进行补偿提高测量电压的精度，保证被测高压采集、测量结果的稳定性。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施方式，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。
17.图1为本实用新型的原理示意图。
具体实施方式
18.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
19.如图1所示：本实用新型所述的一种有效隔离的高压交直流电压采集装置，包括电源模块、霍尔传感器模块、电压转换模块、电压采集模块；
20.所述的电源模块为霍尔传感器模块和电压采集模块供电；其中，所述的霍尔传感器模块采用15v电压供电，所述的电压采集模块采用3.3v电压供电。
21.所述的霍尔传感器模块的第一输入端ht+和第二输入端ht-分别与被测高压的正极vin+、负极vin-连接，所述的霍尔传感器模块的第一输出端m和第二输出端e分别与电压转换模块的第一输入端和第二输入端连接；优选的，所述的霍尔传感器模块采用hv100-4000型霍尔传感器；hv100-4000型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器构成，通过霍尔元件原边和副边的隔离能够有效的实现被测高压与转化低压的隔离，避免高压信号对采集装置的干扰；进一步的，射极跟随器能够将线性放大器放大的信号进行进一步隔
离，减少采集装置直接相连带来的影响，还能增强负载能力。
22.所述的电压转换模块包括第一rc滤波电路、运算放大器和t型反馈网络；所述的第一rc滤波电路包括第一电阻r1和第一电容c1，所述的第一电阻r1的第一端作为电压转换模块的第一输入端与霍尔传感器模块的第一输出端m连接，所述的第一电阻r1的第二端与运算放大器的第一输入端连接，所述的第一电容c1的第一端与第一电阻r1的第一端连接，所述的第一电容c1的第二端接地；所述的运算放大器的第二输入端作为电压转换模块的第二输入端与霍尔传感器模块的第二输出端e连接，所述的运算放大器的输出端作为电压转换模块的输出端与电压采集模块的输入端连接；所述的t型反馈网络包括第二电阻r2、第三电阻r3和第四电阻r4，所述第二电阻r2的第一端与运算放大器的第一输入端连接，所述的第二电阻r2的第二端与第三电阻r3的第一端和第四电阻r4的第一端均连接，所述的第三电阻r3的第二端与运算放大器的输出端连接，所述的第四电阻r4的第二端接地；通过第一rc滤波电路的滤波处理，能够进一步消除被测高压信号对采集装置的干扰，进而，通过运算放大器和t型反馈网络可以将信号放大同时减少漂移误差，同时能获得较大的输入电阻和放大倍数；优选的，所述的电压转换模块还包括第三电容c3，所述的第三电容c3的第一端与运算放大器的输出端连接，所述的第三电容c3的第二端接地；所述的第三电容c3为补偿电容，能够消除运算放大器放大信号时对信号的相位产生的相移，防止运算放大器振荡。
23.所述的电压采集模块包括第二rc滤波电路和ht7038电压采集芯片；所述的第二rc滤波电路包括第六电阻r6和第二电容c2，所述的第六电阻r6的第一端作为电压采集模块的输入端与运算放大器的输出端连接，所述的第六电阻r6的第二端与ht7038电压采集芯片的信号输入端连接，所述的第二电容c2的第一端与第六电阻r6的第二端连接，所述的第二电容c2的第二端接地；所述的ht7038电压采集芯片的信号输出端与后端处理装置连接；通过第二rc滤波电路的滤波处理，能够进一步消除被测高压信号对采集装置的干扰，进而，再通过电量采集芯片内部的2阶adc将电压转换为数字信号，通过ht7038电压采集芯片内部集成的温度传感器对采集的电压信号进行补偿提高测量电压的精度，最终将数字信号输出给后端处理装置处理并显示。
24.本实用新型所述的一种有效隔离的高压交直流电压采集装置的有益效果为：
25.本实用新型主要包括霍尔传感器模块、电压转换模块和电压采集模块三部分，与现有电阻分压和电容分压的采集方式相比，霍尔传感器模块中的霍尔元件的原边和副边的隔离能够有效的实现被测高压与转化低压的隔离，避免高压信号对采集装置的干扰；进一步的，电压转换模块的第一rc滤波电路能够进一步消除被测高压信号对采集装置的干扰，进而，通过运算放大器和t型反馈网络可以将信号放大同时减少漂移误差；再通过电压采集模块的第二rc滤波电路的滤波处理，能够进一步消除被测高压信号对采集装置的干扰，进而，再通过电量采集芯片内部的2阶adc将电压转换为数字信号，通过ht7038电压采集芯片内部集成的温度传感器对采集的电压信号进行补偿提高测量电压的精度，保证被测高压采集、测量结果的稳定性。
26.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新
型各实施例技术方案的范围。