专利名称：一种自适应开关的信号采集装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电力自动化检测领域，特别是涉及一种自适应开关的信号采集装置。
背景技术：
在电力行业，投切电力电容的接触器常常要承受巨大的浪涌电流和过电压的冲 击，致使其特别容易损坏。之后，采用晶闸管与开关主触头并联的所谓“复合开关”，可以比 较好的解决这些问题。但是，“复合开关”也有不足之处，表现在(1)晶闸管容易受到意外 干扰和冲击而损坏；(2)开关主触头上下端口不能完全实现电的隔离；(3)成本较高。近来， 一种利用微控制技术的机电一体化开关应运而生。这种被称为“自适应开关”的设备，是充 分利用微控制器的实时检测和运算的功能，使机械开关的主触头在电压过零时闭合，在电 流过零时断开。从而，可以起到与使用“复合开关”同样的效果，而成本大大降低，可靠性极 大提高。在设计“自适应开关”中，一个关键技术是如何精确地采集到电压过零的那些时 刻。在解决这个问题的同时，还要考虑多点的电气隔离问题。说到过零点采样，人们通常认 为利用与非门逻辑电路或者光耦合电路就可以解决。事实上，那样都避免不了 0.8 V的逻 辑低电平阈值，而不是真正的过零点。此外，还有一个更为严峻的问题是，当本开关的负载 上留有残余电压或者因为波形畸变，产生零点偏移时，就无法保证开关在零电压时投入。
实用新型内容本发明要解决的是自适应开关信号检测不准确的技术问题，提供一种自适应开关 的信号采集装置。为此，本发明采用的技术方案是这样的一种自适应开关的信号采集装置，包括微 控制器7，电压过零比较单元3，电流过零比较单元6，光耦合隔离单元4，电压过零比较单元 3连接在开关主触头J两端，并通过光耦合隔离单元4与微控制器7相连；电流过零比较单 元6设在开关主触头J 一侧，也与微控制器7相连；其特征在于它还包括过零触发单元1 和电阻分压2网络，电压过零比较单元3通过电阻分压网络2、过零触发单元1与开关主触 头J相连；同时过零触发单元1直接与微控制器7连接；DC/DC隔离单元5给采集装置提供 工作电源。本发明更具体的技术方案是这样的所述电压过零比较单元包括集成运放US3A， 其输出端分别通过电阻RC2、电阻RR3相连，其同相输入端经电阻RS3与电阻R32相连，其反 相输入端通过电阻RS2接地。所述的过零触发单元由光耦电路U17的输入端和电阻RlO串联而成，光耦电路U17 的输出端通过电阻分压网络与电源连接。所述的电阻分压网络包括串联的电阻R7、电阻R5和电阻R32，电压过零比较单元 通过电阻R7、电阻R5与光耦电路U17相连，同时通过电阻R32与开关主触头相连。所述的光耦合隔离单元包括光耦U16，光耦U16的输入端与电阻RR3相连，光耦U16的输出端接微控制器。所述的电流过零比较单元包括集成运放US2A，电流互感器两端并联电阻RCT2，集 成运放US2A同相输入端通过电阻RD2与电阻RCT2相接，反相输入端通过电阻RD3接地，输 出端与微控制器相连。本发明采用由微控制器控制的过零触发单元与电阻分压网络相串联，结合控制软 件，它可以使电阻分压网络仅仅在需要采集数据时才被接入开关主触头的两端，而平时是 分断的；同时，过零触发单元也从硬件上保证了即便开关下端口的负载上留有残余电压时， 仍能够产生过零信号。本发明通过电压过零比较单元可以精确地采集到电压过零时刻，而不会存在0. 8V 的逻辑低电平阈值死区；同时其前端的电阻分压网络不消耗被测信号的能量。因此能够克 服残余电压和零点偏移的影响，准确地采集开关信号。
图1是本发明的原理框图。图2是本发明的原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的描述。参见图1。本实施例包括过零触发单元1、电阻分压网络2、微控制器7和电压过零 比较单元3，以及电流过零比较单元6和光耦合隔离单元4。所述过零触发单元1分别与开关主触头J的一端和微控制器7相连接，所述电阻 分压网络2分别与开关主触头J的另一端和电压过零比较单元3相连接，所述电压过零比 较单元3通过光耦合隔离单元4与微控制器7相连；电流过零比较单元6设在开关主触头 J的一侧，分别与电流互感器I和微控制器7相连；DC/DC隔离单元5连接在电压过零比较 单元3，给采集装置提供工作电源。参见图2。所述过零触发单元1包括光耦电路U17和电阻10 ；所述电阻分压网络2 包括电阻R7、电阻R5和电阻R32 ；所述电压过零比较单元3包括集成运放US3A、电阻RC2、 电阻RR3和电阻RS3，及电阻RS2 ；所述的光耦合隔离单元包括光耦U16和电阻RT2 ；电流过 零比较单元包括集成US2A、电阻RD2、电阻RD3和电阻RD4。本实施例的电路配接关系是这样的所述光耦电路U17的第31脚连接开关主触头 J的一端，其第32脚通过串联的电阻R7、R5、R32与DC/DC隔离电源相连，第33脚接地，第 34脚与电阻RlO串联，并通过电阻RlO与微控制器MCU相连。所述集成运放US3A的同相输 入端经电阻RS3与电阻R32相连，并通过电阻R32与开关主触头的另一端相连，其反相输入 端通过电阻RS2接地，其输出端分别通过电阻RC2、电阻RR3相连，并经电阻RR3与光耦U16 的输入端相连。所述光耦U16的输出端连接微控制器MCU，并经电阻RT2与DC/DC隔离电 源相连。所述电流互感器CT两端并联电阻RCT2，电阻RCT2与电阻RD2相连，并通过电阻 RD2与集成运放US2A的同相输入端相连，所述集成运放US2A的反相输入端通过电阻RD3接 地，其输出端经电阻RD4接入+5V电压，并与微控制器MCU相连。
权利要求1.一种自适应开关的信号采集装置，包括微控制器(7)，电压过零比较单元(3)，电流 过零比较单元(6)，光耦合隔离单元(4)，电压过零比较单元(3)连接在开关主触头J两端， 并通过光耦合隔离单元(4)与微控制器(7)相连；电流过零比较单元(6)设在开关主触头 J 一侧，也与微控制器(7)相连；其特征在于它还包括过零触发单元⑴和电阻分压(2)网络，电压过零比 较单元(3)通过电阻分压网络(2)、过零触发单元(1)与开关主触头J相连；同时，过零触 发单元(1)直接与微控制器(7)连接；DC/DC隔离单元(5)给采集装置提供工作电源。
2.如权利要求1所述的一种自适应开关的信号采集装置，其特征在于所述电压过零 比较单元包括集成运放US3A，其输出端分别通过电阻RC2、电阻RR3相连，其同相输入端经 电阻RS3与电阻R32相连，其反相输入端通过电阻RS2接地。
3.如权利要求1所述的一种自适应开关的信号采集装置，其特征在于所述的过零触 发单元由光耦电路U17的输入端和电阻RlO串联而成，光耦电路U17的输出端通过电阻分 压网络与电源连接。
4.如权利要求1所述的一种自适应开关的信号采集装置，其特征在于所述的电阻分 压网络包括串联的电阻R7、电阻R5和电阻R32，电压过零比较单元通过电阻R7、电阻R5与 光耦电路U17相连，同时通过电阻R32与开关主触头相连。
5.如权利要求1所述的一种自适应开关的信号采集装置，其特征在于所述的光耦合 隔离单元包括光耦U16，光耦U16的输入端与电阻RR3相连，光耦U16的输出端接微控制器。
6.如权利要求1所述的一种自适应开关的信号采集装置，其特征在于所述的电流过 零比较单元包括集成运放US2A，电流互感器两端并联电阻RCT2，集成运放US2A同相输入端 通过电阻RD2与电阻RCT2相接，反相输入端通过电阻RD3接地，输出端与微控制器相连。
专利摘要本实用新型公开了一种自适应开关的信号采集装置，包括微控制器7，电压过零比较单元3，电流过零比较单元6，光耦合隔离单元4，电压过零比较单元3连接在开关主触头J两端，并通过光耦合隔离单元4与微控制器7相连；电流过零比较单元6设在开关主触头J一侧，也与微控制器7相连；它还包括过零触发单元1和电阻分压2网络，电压过零比较单元3通过电阻分压网络2、过零触发单元1与开关主触头J相连；同时过零触发单元1直接与微控制器7连接。本实用新型可以精确地采集到电压过零时刻，而不会存在0.8V的逻辑低电平阈值死区；同时不消耗被测信号的能量。因此能够克服残余电压和零点偏移的影响，准确地采集开关信号。
文档编号G01R19/175GK201781287SQ201020531239
公开日2011年3月30日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者俞慧忠, 林在荣, 沈建位, 黄晓霞 申请人:浙江开关厂有限公司