直流电压隔离测量装置制造方法
【专利摘要】本申请公开了一种直流电压隔离测量装置，其中，分压电路与电容隔离电路相耦接；电容隔离电路，分别与分压电路和信号条理电路相耦接；信号条理电路，分别与电容隔离电路和模拟-数字转换器相耦接；模拟-数字转换器，分别与信号条理电路和处理器相耦接；处理器，与模拟-数字转换器相耦接。电容隔离电路，包括：第一继电器、电容器和第二继电器，其中，第一继电器，分别与分压电路和电容器相耦接；电容器，分别与第一继电器和第二继电器相耦接；第二继电器，分别与电容器和信号条理电路相耦接。本发明实现了直流电压的隔离测量，提高了电路的可靠性，而且在整个测量过程中不需要将电压量转换为其它的信号进行间接测量，使得测量的结果更为准确。
【专利说明】 直流电压隔离测量装置
【技术领域】
[0001]本申请涉及直流电压测量领域，具体地说，是涉及一种直流电压隔离测量装置。
【背景技术】
[0002]在电压测量和控制中，通常采用低压器件对高压信号和/或大电流信号进行测量。为了保证电路安全可靠，同时提高电路的抗干扰能力，需要对低压器件进行电气隔离，同时加强绝缘。
[0003]对于直流的隔离测量方法，目前大致有两类。
[0004]第一类:电压-频率-磁隔离-电压的方式。即先将直流电压通过压控振荡芯片转换成频率信号，再将频率信号通过磁隔离器件间接传递至后级整流、补偿、条理电路，频率信号经过整流、补偿、条理后再次转变成电压信号。将该电压信号提供给模拟-数字转换器转换为对应的二进制数字信号后传送给处理器进行数据的运算，进而得到电压值。
[0005]第二类:电压-电流-霍尔传感器-电压的方式。即先将直流电压通过电阻转换成直流电流信号，再将直流电流信号通过霍尔传感器转化为对应的电压信号(霍尔传感器具有一定的隔离作用)。将此电压信号输入至模拟-数字转换器转换为对应的二进制数字信号后传送给处理器进行数据的运算，进而得到电压值。
[0006]但是上述两种隔离测量方法存在以下缺点:
[0007]1、电压信号首先需要转换为其它信号后进行隔离传递，再还原成电压信号后进行测量，信号在转换的过程中必然会有损失，使得还原的电压值与实际被测的电压值有差异，测量结果误差较大。
[0008]2、在信号进入模拟-数字转换器之前，要经过信号转换、隔离传递、信号复原等步骤。步骤的复杂使得电路也相对复杂，不仅成本较高而且也降低了电路整体的可靠性。
【发明内容】
[0009]为解决上述技术问题，本申请提供了一种直流电压隔离测量装置，其特征在于，包括:分压电路、电容隔离电路、信号条理电路、模拟-数字转换器和处理器，其中，
[0010]所述分压电路，与所述电容隔离电路相耦接，用于将要测量的直流电压分压，分压后输出与输入电压成一定比例关系且不超过电容器额定电压值的电压，传送至电容隔离电路；
[0011]所述电容隔离电路，分别与所述分压电路和信号条理电路相耦接，用于接收经过分压电路分压后的电压，将该电压进行隔离采样，隔离传送至所述信号条理电路；
[0012]所述信号条理电路，分别与所述电容隔离电路和模拟-数字转换器相耦接，用于将所述电容隔离电路传送的电压进行滤波及跟随，并传送至所述模拟-数字转换器；
[0013]所述模拟-数字转换器，分别与所述信号条理电路和处理器相耦接，用于将所述信号条理电路传送的电压模拟信号转换为对应的二进制数字信号并传送至所述处理器；
[0014]所述处理器，与所述模拟-数字转换器相耦接，用于接收所述模拟-数字转换器传送的二进制数字信号，进行数据运算得出实际测量的电压值；
[0015]进一步的，所述电容隔离电路，包括:第一继电器、电容器和第二继电器，其中，
[0016]所述第一继电器，分别与所述分压电路和电容器相耦接，第一继电器设有第一开关和第二开关，第一开关、电容器和第二开关顺序连接构成回路；
[0017]所述电容器，分别与所述第一继电器和第二继电器相耦接；
[0018]所述第二继电器，分别与所述电容器和所述信号条理电路相耦接，所述第二继电器设有第三开关和第四开关，所述第三开关、电容器和第四开关顺序连接构成回路。
[0019]优选地，其中，所述第一继电器设有第一开关和第二开关，所述第一开关、电容器和第二开关顺序连接构成回路；
[0020]所述第二继电器设有第三开关和第四开关，所述第三开关、电容器和第四开关顺序连接构成回路。
[0021 ] 优选地，其中，所述模拟-数字转换器，进一步为A/D转换器。
[0022]与现有技术相比，本申请所述的直流电压隔离测量装置，达到了如下效果:
[0023]本发明是利用了电容器充电完成后的电势差与充电源的电压相同并能保持不变的特性。先将电容器与被监测的直流电压电路相连接，待电容器充电完成后断开。再将充电完成的电容器接至测量装置中进行电压测量，进而得到被测电路的电压值。此方法不仅用简单的电路实现了直流电压的隔离测量，提高了电路的可靠性，而且在整个测量过程中不需要将电压信号转换为其它的信号进行间接测量，使得测量的结果更为准确。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
[0025]图1为本发明实施例一提供的直流电压隔离测量装置器结构图；
[0026]其中，1-分压电路 2-电容隔离电路
[0027]3-信号条理电路4-模拟-数字转换器
[0028]5-处理器Kl-第一继电器
[0029]Cl-电容器K2-第二继电器
[0030]21-第一开关 22-第二开关
[0031]23-第三开关 24-第四开关。
【具体实施方式】
[0032]如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0033]以下结合附图对本申请作进一步详细说明，但不作为对本申请的限定。
[0034]实施例一:
[0035]如图1所示，提供了一种直流电压隔离测量装置，从图中可以看出包括顺序连接的:分压电路1、电容隔离电路2、信号条理电路3、模拟-数字转换器4和处理器5。
[0036]分压电路1，与电容隔离电路2相耦接，用于将要测量的直流电压进行分压，分压后输出与输入电压成一定比例关系且不超过电容器额定电压值的电压，传送至电容隔离电路2 ；
[0037]电容隔离电路2，分别与所述分压电路I和信号条理电路3相耦接，用于接收经过分压电路I分压后的电压，将该电压进行隔离采样，隔离传送至所述信号条理电路3 ；
[0038]信号条理电路3，分别与所述电容隔离电路2和模拟数字转换器4相耦接，将电容隔离电路2发来的电压进行滤波及跟随，并传送至模拟-数字转换器4 ；
[0039]模拟-数字转换器4，分别与所述信号条理电路3和处理器5相耦接，将信号条理电路3传送的电压模拟信号，转换为对应的二进制数字信号并传送至处理器5 ；
[0040]所述处理器，与所述模拟-数字转换器4相耦接，接收模拟数字信号传送的二进制数字信号，进行数据运算得出实际测量的电压值，
[0041 ] 这里，电容隔离电路2，包括:第一继电器Kl、电容器Cl和第二继电器K2，其中，
[0042]第一继电器K1，分别与所述分压电路I和电容器Cl相耦接，第一继电器设有第一开关21和第二开关22，第一开关21、电容器Cl和第二开关22顺序连接构成回路；
[0043]所述电容器Cl，分别与所述第一继电器Kl和第二继电器K2相耦接；
[0044]所述第二继电器K2，分别与所述电容器Cl和信号条理电路3相耦接，这里的第二继电器设有第三开关23和第四开关24，所述第三开关23、电容器Cl和第四开关24顺序连接构成回路。
[0045]实施例二:
[0046]在实施例一的基础上，使用本直流电压隔离测量装置，将要测量的直流电压接入分压电路1，经分压后，输出与输入电压成一定比例关系且不超过电容器额定电压值的电压。分压后的电压经过电容隔离电路2的隔离传递后进入信号条理电路3进行滤波及跟随。再经过模拟-数字转换器4将模拟电压转换成对应的二进制数据。得到二进制的数据传输至处理器5。再经过处理器5的数据运算就得到了实际的电压测量值。
[0047]具体的，电容隔离电路的工作流程如下:
[0048]在非工作状态下，第一继电器Kl与第二继电器K2保持常开状态。
[0049]工作时，首先控制第一继电器Kl闭合，由于第一继电器Kl中设有两个开关，所以能够有效地控制电压的输入和输出，第一继电器Kl闭合后被测电路与电容器Cl连接并充电。
[0050]在超过电容器最大的充电时间后，断开第一继电器K1，使电容器Cl脱离被测电路。
[0051 ] 再控制第二继电器K2闭合，将电容器Cl与信号条理电路3连接进而通过模拟-数字转换器及处理器5进行电压的测量。
[0052]电压测量完成后，控制第二继电器K2断开，使电容器Cl脱离模拟-数字转换器(模拟-数字转换器，是把经过与标准量或参考量比较处理后的模拟量转换成以二进制数值表示的离散信号的转换器，简称ADC或A/D转换器)，电路回到非工作状态。
[0053]因为第一继电器Kl与第二继电器K2在时间上不会同时闭合，因此电路在时间上就产生了隔离。
[0054]与现有技术相比，本申请所述的直流电压隔离测量装置，达到了如下效果:
[0055]本发明是利用了电容器充电后完成后的电势差与充电源的电压相同并能保持不变的特性。先将电容器与被监测的直流电压电路相连接，待电容器充电完成后断开。再将充电完成的电容器接至测量装置中进行电压测量，进而得到被测电路的电压值。此方法不仅用简单的电路实现了直流电压的隔离测量，提高了电路的可靠性，而且在整个测量过程中不需要将电压量转化为别的信号进行间接测量，使得测量的结果更为准确。
[0056]上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种直流电压隔离测量装置，其特征在于，包括:分压电路、电容隔离电路、信号条理电路、模拟-数字转换器和处理器，其中， 所述分压电路，与所述电容隔离电路相耦接，用于将要测量的直流电压分压，分压后输出与输入电压成一定比例关系且不超过电容器额定电压值的电压，传送至电容隔离电路；所述电容隔离电路，分别与所述分压电路和信号条理电路相耦接，用于接收经过分压电路分压后的电压，将该电压进行隔离取样，隔离传送至所述信号条理电路； 所述信号条理电路，分别与所述电容隔离电路和模拟-数字转换器相耦接，用于将所述电容隔离电路传送的电压进行滤波及跟随，并传送至所述模拟-数字转换器； 所述模拟-数字转换器，分别与所述信号条理电路和处理器相耦接，用于将所述信号条理电路传送的电压模拟信号，转换为对应的二进制数字信号并传送至所述处理器； 所述处理器，与所述模拟-数字转换器相耦接，用于接收所述模拟-数字转换器传送的二进制数字信号，进行数据运算得出电压值； 进一步的，所述电容隔离电路，包括:第一继电器、电容器和第二继电器，其中， 所述第一继电器，分别与所述分压电路和电容器相耦接，第一继电器设有第一开关和第二开关，第一开关、电容器和第二开关顺序连接构成回路； 所述电容器，分别与所述第一继电器和第二继电器相耦接； 所述第二继电器，分别与所述电容器和所述信号条理电路相耦接，所述第二继电器设有第三开关和第四开关，所述第三开关、电容器和第四开关顺序连接构成回路。
2.根据权利要求1所述的直流电压隔离测量装置，其特征在于，所述第一继电器设有第一开关和第二开关，所述第一开关、电容器和第二开关顺序连接构成回路； 所述第二继电器设有第三开关和第四开关，所述第三开关、电容器和第四开关顺序连接构成回路。
3.根据权利要求1所述的直流电压隔离测量装置，其特征在于，所述模拟-数字转换器，进一步为八/0转换器。
【文档编号】G01R19/25GK104360150SQ201410751996
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年12月10日 优先权日:2014年12月10日
【发明者】赵凤阳, 梁东, 马勇, 秦玉杰, 崔海顺 申请人:北京易艾斯德科技有限公司