高精度电阻R6、R7串 联组成，其一端连接基准电压2. 5V的输出端，另一端接地，并且串联电阻相连处引出端子 作为分压电路的输出端；所述电压跟随器由运算放大器0P2的同相输入端连接到所述分压 电路的输出端，反相输入端连接到其输出端，并且从运算放大器0P2的输出端引出端子作 为参考电压电路的输出端。
[0014] 所述单片机采用集成电路忍片，其具有自带的ADC模块，所述单片机的ADC模块的 输入端口接收来自所述运算放大电路的输出信号扣0)，并对该输出信号扣0)进行AD转换 和进行逻辑分析。
[0015] 检测电流经过电流采集网络的电流互感器CT1转换得到测量所需的电流信号Im， 然后电流信号Ii。经过高精度电阻R 转换成可测量的电压信号，经过电容Cl滤波后进入 运算放大电路的输入端。其中，高精度电阻町是电流互感器CT1的匹配电阻。
[0016] 参考电压电路包括基准电压电路、分压电路和电压跟随器，该电路产生一个1. 5V 的平移电平输出到运算放大电路的输入端。基准电压电路产生2. 5V的标准电压，并由正电 源巧V供电，分压电路将2. 5V分压后输出1. 5V的电压到电压跟随器的输入端，电压跟随器 再将1. 5V电压送到运算放大电路的输入端。
[0017] 运算放大器0P1和电阻R1-R4组成了差动运算放大电路，并在输入电压信号的同 相输入端叠加一个平移电平，将输入电压由双向正负电压范围调整到单向正电压范围，使 运算放大器0P1的输入保持在几mVW上时，运算放大器0P1才不会输出饱和。电阻R8、电 容C4组成RC低通滤波网络，将差动运算放大电路的输出电压信号的高频噪声滤除之后再 送到单片机的ADC输入端。
[0018] 单片机采用集成电路忍片，其具有自带的ADC模块，可对0~5V的输入信号进行 采样；单片机的ADC模块的输入端口接收来自运算放大电路的输出信号扣0)，并对该输出 信号扣0)进行AD转换和进行逻辑分析。
[0019] 所述电路工作时，图1中运算放大器0P1的输出电压和输入电流关系如下：
[0020]
[0021] 经过上述电路，通过调整电阻R1 -R4、R6、R7的参数，使得运算放大器0P1的输出 电压的范围在0~3. 5VW内，运个信号经过滤波后可直接送到单片机的ADC输入端进行检 巧。，从而实现单电源供电时对交流电流的精确采集。
【主权项】
1. 一种陶瓷机械设备使用的交流电流采集电路，包括电流采集网络（I)、运算放大电 路（2)、参考电压电路（3)和单片机（4);该电路由所述电流采集网络⑴的输出端与所述 运算放大电路（2)的同相输入端连接，所述参考电压电路（3)的输出端与所述运算放大电 路⑵的同相输入端连接，所述运算放大电路⑵的输出端连接所述单片机⑷的ADC输 入端，其特征在于，所述运算放大电路（2)由运算放大器OPl、电阻Rl-R4、R8、电容C3、C4 组成，其中所述运算放大器OPl由单电源+5V供电；所述运算放大器OPl与所述电阻Rl-R4构成差动运算放大电路，对输入交流电压信号进行放大和电平移动处理，把正负电压输 入转换成正电压输出；所述运算放大器OPl的输出端通过所述反馈电阻R3连接到反相输入 端，所述运算放大器OPl的反相输入端通过所述电阻Rl接地；所述运算放大器OPl的同相 输入端通过所述电阻R2引出一个端子作为所述运算放大电路（2)的输入端，并连接到所述 电流采集网络（1)的输出端；所述运算放大器OPl的同相输入端通过所述电阻R4引出一个 端子作为所述运算放大电路（2)的输入端，并连接到所述参考电压电路（3)的输出端；所述 电阻R8与所述电容C4串联构成RC低通滤波网络，在所述电阻R8的一端连接所述运算放大 器OPl的输出端，另一端接地，相邻两者之间引出的端子作为运算放大电路（2)的输出端。2. 根据权利要求1所述的一种陶瓷机械设备使用的交流电流采集电路，其特征在于， 所述电流采集网络（1)包括：电流互感器（CT1)、高精度电阻〇〇和滤波电容（C1)，其中： 所述电流互感器（CTl)的输出端相应地连接到所述高精度电阻〇〇的两端，所述高精度电 阻OO的两端相应地连接到所述滤波电容（Cl)的两端，并且所述高精度电阻〇〇与所述 滤波电容（Cl)相连接的一端引出作为电流采集网络（1)的输出端，而另一端接地。3. 根据权利要求1所述的一种陶瓷机械设备使用的交流电流采集电路，其特征在于， 所述参考电压电路（3)由基准电压电路、分压电路和电压跟随器组成，其中：所述基准电压 电路通过电阻R5与电容C2相连接处引出端子连接到电源+5V，电容C2的另一端接地，电阻 R5的另一端与三端并联稳压器Ul相连接并且输出2. 5V的基准电压，并引出端子作为基准 电压电路的输出端；所述分压电路对基准电压2. 5V进行分压，由高精度电阻R6、R7串联组 成，其一端连接基准电压2. 5V的输出端，另一端接地，并且串联电阻相连处引出端子作为 分压电路的输出端；所述电压跟随器由运算放大器0P2的同相输入端连接到所述分压电路 的输出端，反相输入端连接到其输出端，并且从运算放大器0P2的输出端引出端子作为参 考电压电路⑶的输出端。4. 根据权利要求1所述的一种陶瓷机械设备使用的交流电流采集电路，其特征在于， 所述单片机（4)采用集成电路芯片，其具有自带的ADC模块，所述单片机（4)的ADC模块的 输入端口接收来自所述运算放大电路（2)的输出信号（Uo)，并对该输出信号（Uo)进行AD 转换和进行逻辑分析。
【专利摘要】本发明涉及一种陶瓷机械设备使用的交流电流采集电路，所述电路包括电流采集网络、运算放大电路、参考电压电路和单片机。电流采集网络的输出端与运算放大电路的同相输入端连接，参考电压电路的输出端与运算放大电路的同相输入端连接，运算放大电路的输出端连接单片机的ADC输入端。运算放大电路采用了差动放大电路，通过电平移位将输入信号电压提高，解决了单电源工作时运算放大器不能完全0V输出的问题，而且实现了交流电流的双向采集，量程宽，精度高。交流电流采集电路使用单电源供电，减少了供电电源，而且不增加采集电路的复杂性，电路结构简洁，容易实现，节约成本。
【IPC分类】G01R1/30, G01R19/25
【公开号】CN105182061
【申请号】CN201510683015
【发明人】杨晓东, 洪旭文, 张矛盾, 梁伟恩
【申请人】佛山市和融数控软件有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年10月20日