一种仪表电量信号采样电路板的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信息电子技术领域，特别是一种仪表电量信号采样电路板。
【背景技术】
[0002]目前厂家设计的仪表电量信号采样电路板多数采用价格较为昂贵的电压互感器及信号处理芯片，大大增加了电量信号采样电路板的制作成本。
【发明内容】
[0003]本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种低成本仪表电量信号采样电路板，该仪表电量信号采样电路板实现了对三相交流电压及三相交流电流的采集，并最终处理为单片机可识别的电压范围并应用于KEM2000型电力仪表中。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的:
一种仪表电量信号采样电路板，其特征在于，包括输入信号采集电路，所述输入信号采集电路连接采集信号处理电路，所述输入信号采集电路由输入电压信号采集电路和输入电流信号采集电路组成；输入电压信号采集电路由电阻分压电路构成，采集得到-2.5-2.5V交流电压；输入电流信号采集电路由电流互感器构成，采集到_50mV~50mV交流电流；
所述采集信号处理电路由电压信号处理电路和电流信号处理电路组成，电压信号处理电路包括第一隔离电路、第一加法放大电路、第二隔离电路和第一箝位电路，所述第一隔离电路依次连接第一加法电路、第二隔离电路和第一箝位电路，经过第一加法电路，变换为0~5V交流电压；所述电流信号处理电路包括电阻转换电路、第二加法放大电路、第三隔离电路和第二箝位电路，所述电阻转换电路依次连接第二加法放大电路、第三隔离电路和第二箝位电路，经转换得到0~5V交流电压。电路末端的二极管箝位电路用于实现对单片机的过压保护。
[0005]优选的是，所述第一隔离电路、第二隔离电路和第三隔离电路分别由四运算放大器LM324搭建的电压跟随器构成，起到缓冲、隔离、提高带载能力的作用。同时，使各相电信号的采集相互独立。其中，第一隔离电路、第一加法放大电路、第二隔离电路使用同一片LM324实现，第二加法放大电路、第三隔离电路使用同一片LM324实现。
[0006]本发明与现有技术相比，具有如下优点:
本发明提供的这种仪表电量信号采样电路板，可同时对输入三相交流电压、电流信号进行采集处理。输入的三相交流电压信号经电阻分压电路采集到-2.5-2.5V交流电压，后续的电压跟随器起到缓冲、隔离、提高带载能力的作用，经过加法电路，转换为0~5V交流电压，电路末端的二极管箝位电路用于实现对单片机的过压保护。输入三相交流电流信号经电流互感器及取样电阻转换为小电压信号，经后续的放大、加法、跟随，变换为0~5V交流电压，可被单片机识别处理。
【附图说明】
[0007]为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。
[0008]图1是本发明输入电压信号采集处理电路的原理示意图。
[0009]图2是本发明输入电流信号采集处理电路的原理示意图。
[0010]图3是本发明输入电压信号采集处理电路的原理方框示意图。
[0011]图4是本发明输入电流信号采集处理电路的原理方框示意图。
[0012]图5是本发明的电压信号采集电路图。
[0013]图6是本发明的电流信号采集电路图。
【具体实施方式】
[0014]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0015]下面结合附图1-6及具体实施例对本发明做进一步说明。
[0016]本发明所述的这种仪表电量信号采样电路板，主要应用于三相四线电力仪表。三相电压及电流输入信号经该采集电路，转换为0-5V交流电压信号，可被单片机识别处理。
[0017]如图1、图2所示，本发明的一种仪表电量信号采样电路板，由电压信号采集电路、电压信号处理电路、电流信号采集电路和电流信号处理电路组成。下面详细介绍各主要功能块的组成:
电压信号采集电路
输入三相交流电压信号采集电路主要由电阻分压电路构成，电路图如图5所示，其中，Ua、Un为A相输入电压信号，al为经此电路采集到的_2.5-2.5V范围内的交流电压。
[0018]电压信号处理电路
电压信号处理电路包括第一隔离电路、第一加法放大电路、第二隔离电路和第一箝位电路，第一隔离电路依次连接第一加法电路、第二隔离电路和第一箝位电路。第一隔离电路、第二隔离电路、第一加法放大电路各由一片四运算放大器LM324实现，第一箝位电路则由两个开关二极管首尾相连实现。
[0019]电流信号采集电路
输入电流信号采集电路由电流互感器构成，电路图如图6所示，其中，ial、ia2为A相输入电流信号，a2为经此电路采集并且经电阻转换得到的_50mV~50mV范围内的交流电压。
[0020]电流信号处理电路
电流信号处理电路包括电阻转换电路、第二加法放大电路、第三隔离电路和第二箝位电路，电阻转换电路依次连接第二加法放大电路、第三隔离电路和第二箝位电路。第二加法放大电路、第三隔离电路由同一片LM324实现，第二箝位电路则由两个开关二极管首尾相连实现。
[0021]本发明提供的一种仪表电量信号米样电路板，可同时对输入三相交流电压、电流信号进行采集处理。输入的三相交流电压信号经电阻分压电路采集到-2.5-2.5V交流电压，后续的电压跟随器起到缓冲、隔离、提高带载能力的作用，经过加法电路，变换为0~5V交流电压，电路末端的二极管箝位电路用于实现对单片机的过压保护。输入三相交流电流信号经电流互感器及取样电阻转换为_50mV~50mV范围内小电压信号，经后续的放大、加法、跟随，变换为0~5V交流电压。
[0022]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种仪表电量信号采样电路板，其特征在于，包括输入信号采集电路，所述输入信号采集电路连接采集信号处理电路，所述输入信号采集电路由输入电压信号采集电路和输入电流信号采集电路组成；输入电压信号采集电路由电阻分压电路构成，采集得到-2.5-2.5V交流电压；输入电流信号采集电路由电流互感器构成，采集到-50mV~50mV交流电流； 所述采集信号处理电路由电压信号处理电路和电流信号处理电路组成，电压信号处理电路包括第一隔离电路、第一加法放大电路、第二隔离电路和第一箝位电路，所述第一隔离电路依次连接第一加法电路、第二隔离电路和第一箝位电路，经过第一加法电路，变换为0~5V交流电压；所述电流信号处理电路包括电阻转换电路、第二加法放大电路、第三隔离电路和第二箝位电路，所述电阻转换电路依次连接第二加法放大电路、第三隔离电路和第二箝位电路，经转换得到0~5V交流电压。2.根据权利要求1所述的一种仪表电量信号采样电路板，其特征在于，所述第一隔离电路、第二隔离电路和第三隔离电路分别由四运算放大器LM324搭建的电压跟随器构成，其中，第一隔离电路、第一加法放大电路、第二隔离电路使用同一片LM324实现，第二加法放大电路、第三隔离电路使用同一片LM324实现。
【专利摘要】本发明公开一种仪表电量信号采样电路板，包括输入信号采集电路，所述输入信号采集电路连接采集信号处理电路，所述输入信号采集电路由输入电压信号采集电路和输入电流信号采集电路组成；输入电压信号采集电路由电阻分压电路构成，采集得到-2.5~2.5V交流电压；输入电流信号采集电路由电流互感器构成，采集到-50mV~50mV交流电流；输入的三相交流电压信号经电阻分压电路采集到交流电压，后续的电压跟随器起到缓冲、隔离、提高带载能力的作用，经过加法电路，转换为0~5V交流电压，电路末端的二极管箝位电路用于实现对单片机的过压保护。这种仪表电量信号采样电路板，可同时对输入三相交流电压、电流信号进行采集处理。
【IPC分类】G01R19/00
【公开号】CN104965116
【申请号】CN201510367946
【发明人】赵煜, 李宏, 王世平, 王艳, 杨玉龙
【申请人】昆明电器科学研究所
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月29日