电压监测电路及设备的制作方法

[0001]
本申请涉及检测电路领域，特别是电压监测电路及设备。


背景技术：

[0002]
目前市场上电压采集装置的种类繁多，但是满足高精度宽量程的仪器缺失，在满足2％的精度0-2000v交流电压采集的条件下，没有适用的方案，往往在可调电源或者电源监测场合需要的高精度宽量程的电压采集时，由于缺少适用方案，导致监测麻烦，提高了使用者成本。


技术实现要素：

[0003]
鉴于所述问题，提出了本申请以便提供克服所述问题或者至少部分地解决所述问题的电压监测电路及设备，包括：
[0004]
一种电压监测电路，所述电路包括调节组件，电压采集组件，控制组件，以及警告组件，
[0005]
所述电压采集组件通过所述调节组件与待测目标连接，所述电压采集组件通过所述调节组件获取所述待测目标的测量电压，其中，所述调节组件用于调节传输至所述电压采集组件的采集电流；
[0006]
所述控制组件分别与所述调节组件，所述电压采集组件，以及所述警告组件连接，所述控制组件根据所述电压采集组件反馈的测量电压调整所述调节组件的阻值，使采集电流的电流值处于预设区间；
[0007]
在采集电压超过预设阈值的情况下，所述控制组件生成警告信号发送至所述警告组件。
[0008]
进一步地，所述调节组件包括开关切换组件，电流调节组件，以及选择开关，所述电流调节组件包括至少两个可单独调节内阻阻值的子组件，且所述子组件之间进行串连，
[0009]
所述电流调节组件一端通过所述选择开关与所述待测目标连接，另一端与所述电压采集组件连接，将调节后的采集电流传输至所述电压采集组件；
[0010]
所述开关切换组件与所述控制组件连接，并分别与所述选择开关，以及所述电流调节组件中的各个所述子组件连接；
[0011]
根据所述控制组件发送的信号调节所述子组件的内阻阻值，降低从电流调节组件传输至所述电压采集组件的采集电流的电流值。
[0012]
进一步地，所述子组件包括：继电器，以及驱动继电器开关组件，
[0013]
所述驱动继电器开关组件包括：继电器限流电阻r3，三极管驱动基极限流电阻r4，继电器反接二极管d1，继电器开关k1，继电器选取电阻r1，继电器选取电阻r2，以及三极管q1，
[0014]
所述继电器限流电阻r3的一端与内部电源连接，另一端与所述继电器的一端连接；
[0015]
所述继电器的另一端与所述三极管q1的集电极连接；
[0016]
所述继电器反接二极管d1的输出端连接于所述继电器限流电阻r3和所述继电器之间，所述继电器反接二极管d1的输入端连接于所述继电器和所述三极管q1的集电极之间；
[0017]
所述三极管q1的基极通过所述三极管驱动基极限流电阻r4与所述开关切换组件连接；
[0018]
所述继电器开关k1的固定端与所述选择开关或上一级所述驱动继电器开关组件连接，所述继电器开关k1的第一连接端与所述继电器选取电阻r1 的一端连接，所述继电器开关k1的第二连接端与继电器选取电阻r2的一端连接；
[0019]
所述继电器选取电阻r1的另一端与所述继电器选取电阻r2的另一端连接；
[0020]
所述电压采集组件或下一级所述驱动继电器开关组件连接与所述继电器选取电阻r1和所述继电器选取电阻r2之间；
[0021]
所述继电器控制根据所述开关切换组件传输的电平的高低，控制所述继电器开关k1接通所述第一连接端或第二连接端；其中，当所述第一连接端接通时，所述第二连接端断连；当所述第二连接端接通时，所述第一连接端断连。
[0022]
进一步地，所述电压采集组件包括电压互感器，以及电压采集电路，
[0023]
所述电压互感器的初级侧的一端通过所述电流调节组件与所述待测目标连接，所述电压互感器的初级侧的另一端与所述待测目标连接；接收通过电流调节组件降低电流值后的采集电流；
[0024]
所述电压互感器的次级侧与所述电压采集电路连接，将依据所述采集电流生成的互感电流传输至所述电压采集电路；
[0025]
所述电压采集电路与所述控制组件连接，根据所述互感电流生成数字信号，并将所述数字信号传输至所述控制组件。
[0026]
进一步地，所述电压采集电路包括：第一测量组件，第二测量组件，以及第三测量组件，
[0027]
所述电压互感器的次级侧通过所述第一测量组件与所述第二测量组件连接；所述第二测量组件通过所述第三测量组件与所述控制组件连接；所述电压互感器生成所述互感电流传输至第一测量组件，通过所述第一测量组，第二测量组件，以及第三测量组件对所述互感电流进行放大以及滤波处理，将放大以及滤波处理后的互感电流发送至所述控制组件。
[0028]
进一步地，所述第一测量组件包括电阻r0，电阻r1，电阻r2，电阻r3，电阻r4，电容c2，双向瞬态抑制二极管tvs，以及信号放大器u2b
[0029]
所述电阻r1的一端与所述电压互感器初级侧的一端连接，所述电阻r1 的另一端与所述信号放大器u2b的反相输入端连接；
[0030]
所述电阻r0的一端连接于所述电阻r1与所述电压互感器初级侧的一端之间，另一端与所述电压互感器初级侧的另一端连接；
[0031]
所述双向瞬态抑制二极管tvs并联于所述电阻r0的两端，且与地线连接；
[0032]
所述信号放大器u2b的正相输入端通过电阻r3与地线连接，所述信号放大器u2b的输出端与所述第二测量组件连接；
[0033]
所述电阻r2的一端连接于所述电阻r1和所述信号放大器u2b的反相输入端之间，另一端连接于所述信号放大器u2b的输出端和所述电阻r4之间；
[0034]
所述电容c2并联于所述电阻r2的两端。
[0035]
进一步地，电阻r4，电阻r5，电阻r6，电阻r7，电阻r11，二极管 d1，二极管d2，以及信号放大器u2a，
[0036]
所述信号放大器u2a的正相输入端通过电阻r5与地线连接，所述信号放大器u2a的输出端与所述二极管d2的输出端连接；所述信号放大器u2a 的反相输入端通过所述电阻r4与所述第一测量组件连接；
[0037]
所述二极管d2的输入端通过电阻r7与所述第三测量组件连接；
[0038]
所述二极管d1的输出端连接于所述信号放大器u2a的反相输入端和所述电阻r4之间，所述二极管d1的输入端连接于所述信号放大器u2a的输出端和所述二极管d2的输出端之间；
[0039]
所述电阻r11的一端连接于所述二极管d2的输入端和电阻r7之间，另一端连接于所述二极管d1的输出端和所述电阻r4之间；
[0040]
电阻r6的一端连接于所述电阻r4和所述第一测量组件之间，另一端连接于所述电阻r7与所述第三测量组件之间。
[0041]
进一步地，电阻r8，电阻r9，电阻r10，电阻r12，电容c5，电容 c6，以及信号放大器u1a，
[0042]
所述信号放大器u1a的正相输入端通过电阻r10与地线连接，所述信号放大器u1a的输出端通过所述电阻r9与所述电阻r12的一端连接；所述信号放大器u1a的反相输入端与所述第二测量组件连接；
[0043]
所述电阻r12的另一端与所述控制组件连接；
[0044]
所述电容c5的一端连接与所述电阻r12和所述控制组件之间，另一端与所述电容c6的一端连接；
[0045]
所述电容c6的另一端连接于所述电阻r9和所述电阻r12之间，所述电容c5和所述电容c6之间设有地线；
[0046]
通过电阻r8的一端连接于所述信号放大器u1a的反相输入端和所述第二测量组件连接之间，另一端连接于所述信号放大器u1a的输出端个所述电阻r9之间。
[0047]
进一步地，还包括通信组件，所述通信组件与所述控制组件连接，接收所述控制组件发送的通信信号，并将所述通信信号发送至外部设备。
[0048]
一种设备，包括如上述任一项实施例所述的电压监测电路。
[0049]
本申请具有以下优点：
[0050]
在本申请的实施例中，所述电压采集组件通过所述调节组件与待测目标连接，所述电压采集组件通过所述调节组件获取所述待测目标的测量电压，其中，所述调节组件用于调节传输至所述电压采集组件的采集电流；所述控制组件分别与所述调节组件，所述电压采集组件，以及所述警告组件连接，所述控制组件根据所述电压采集组件反馈的测量电压调整所述调节组件的阻值，使采集电流的电流值处于预设区间；在采集电压超过预设阈值的情况下，所述控制组件生成警告信号发送至所述警告组件。电路结构简单稳定性强，采集精度高，量程区间大，成本低，体积小，使用简单，结构紧凑。
附图说明
[0051]
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对本申请的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申请的一些实施例，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。
[0052]
图1是本申请一实施例提供的一种电压监测电路的模块结构示意图；
[0053]
图2是本申请一实施例提供的一种电压监测电路的模块结构示意图；
[0054]
图3是本申请一实施例提供的一种电压监测电路的电路结构示意图；
[0055]
图4是本申请一实施例提供的一种电压监测电路的电压采集电路结构示意图。
具体实施方式
[0056]
为使本申请的所述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0057]
参照图1，示出了本申请一实施例提供的一种电压监测电路，所述电路包括调节组件110，电压采集组件120，控制组件130，以及警告组件140，
[0058]
所述电压采集组件120通过所述调节组件110与待测目标连接，所述电压采集组件120通过所述调节组件110获取所述待测目标的测量电压，其中，所述调节组件110用于调节传输至所述电压采集组件120的采集电流；
[0059]
所述控制组件130分别与所述调节组件110，所述电压采集组件120，以及所述警告组件140连接，所述控制组件130根据所述电压采集组件120 反馈的测量电压调整所述调节组件110的阻值，使采集电流的电流值处于预设区间；
[0060]
在采集电压超过预设阈值的情况下，所述控制组件130生成警告信号发送至所述警告组件140。
[0061]
在本申请的实施例中，所述电压采集组件120通过所述调节组件110与待测目标连接，所述电压采集组件120通过所述调节组件110获取所述待测目标的测量电压，其中，所述调节组件110用于调节传输至所述电压采集组件120的采集电流；所述控制组件130分别与所述调节组件110，所述电压采集组件120，以及所述警告组件140连接，所述控制组件130根据所述电压采集组件120反馈的测量电压调整所述调节组件110的阻值，使采集电流的电流值处于预设区间；在采集电压超过预设阈值的情况下，所述控制组件 130生成警告信号发送至所述警告组件140。电路结构简单稳定性强，采集精度高，量程区间大，成本低，体积小，使用简单，结构紧凑。
[0062]
参照图2，在一实施例中，所述调节组件110包括开关切换组件111，电流调节组件112，以及选择开关113，所述电流调节组件112包括至少两个可单独调节内阻阻值的子组件，且所述子组件之间进行串连，所述电流调节组件112一端通过所述选择开关113与所述待测目标连接，另一端与所述电压采集组件120连接，将调节后的采集电流传输至所述电压采集组件120；所述开关切换组件111与所述控制组件130连接，并分别与所述选择开关 113，以及所述电流调节组件112中的各个所述子组件连接；根据所述控制组件130发送的信
号调节所述子组件的内阻阻值，降低从电流调节组件112 传输至所述电压采集组件120的采集电流的电流值；
[0063]
参照图3，在一实施例中，所述子组件包括：继电器，以及驱动继电器开关组件，
[0064]
所述驱动继电器开关组件包括：继电器限流电阻r3，三极管驱动基极限流电阻r4，继电器反接二极管d1，继电器开关k1，继电器选取电阻r1，继电器选取电阻r2，以及三极管q1，
[0065]
所述继电器限流电阻r3的一端与内部电源连接，另一端与所述继电器的一端连接；
[0066]
所述继电器的另一端与所述三极管q1的集电极连接；
[0067]
所述继电器反接二极管d1的输出端连接于所述继电器限流电阻r3和所述继电器之间，所述继电器反接二极管d1的输入端连接于所述继电器和所述三极管q1的集电极之间；
[0068]
所述三极管q1的基极通过所述三极管驱动基极限流电阻r4与所述开关切换组件111连接；
[0069]
所述继电器开关k1的固定端与所述选择开关113或上一级所述驱动继电器开关组件连接，所述继电器开关k1的第一连接端与所述继电器选取电阻r1的一端连接，所述继电器开关k1的第二连接端与继电器选取电阻r2 的一端连接；
[0070]
所述继电器选取电阻r1的另一端与所述继电器选取电阻r2的另一端连接；
[0071]
所述电压采集组件120或下一级所述驱动继电器开关组件连接与所述继电器选取电阻r1和所述继电器选取电阻r2之间；
[0072]
所述继电器控制根据所述开关切换组件111传输的电平的高低，控制所述继电器开关k1接通所述第一连接端或第二连接端；其中，当所述第一连接端接通时，所述第二连接端断连；当所述第二连接端接通时，所述第一连接端断连
[0073]
参照图2，在一实施例中，所述电压采集组件120包括电压互感器122，以及电压采集电路121，
[0074]
所述电压互感器122的初级侧的一端通过所述电流调节组件112与所述待测目标连接，所述电压互感器122的初级侧的另一端与所述待测目标连接；接收通过电流调节组件112降低电流值后的采集电流；
[0075]
所述电压互感器122的次级侧与所述电压采集电路121连接，将依据所述采集电流生成的互感电流传输至所述电压采集电路121；
[0076]
所述电压采集电路121与所述控制组件130连接，根据所述互感电流生成数字信号，并将所述数字信号传输至所述控制组件130。
[0077]
在一实施例中，所述电压采集电路121包括：第一测量组件，第二测量组件，以及第三测量组件，
[0078]
所述电压互感器122的次级侧通过所述第一测量组件与所述第二测量组件连接；所述第二测量组件通过所述第三测量组件与所述控制组件130连接；所述电压互感器122生成所述互感电流传输至第一测量组件，通过所述第一测量组，第二测量组件，以及第三测量组件对所述互感电流进行放大以及滤波处理，将放大以及滤波处理后的互感电流发送至所述控制组件130。
[0079]
参照图4，在一实施例中，所述第一测量组件包括电阻r0，电阻r1，电阻r2，电阻r3，电阻r4，电容c2，双向瞬态抑制二极管tvs，以及信号放大器u2b
[0080]
所述电阻r1的一端与所述电压互感器122初级侧的一端连接，所述电阻r1的另一端与所述信号放大器u2b的反相输入端连接；
[0081]
所述电阻r0的一端连接于所述电阻r1与所述电压互感器122初级侧的一端之间，另一端与所述电压互感器122初级侧的另一端连接；
[0082]
所述双向瞬态抑制二极管tvs并联于所述电阻r0的两端，且与地线连接；
[0083]
所述信号放大器u2b的正相输入端通过电阻r3与地线连接，所述信号放大器u2b的输出端与所述第二测量组件连接；
[0084]
所述电阻r2的一端连接于所述电阻r1和所述信号放大器u2b的反相输入端之间，另一端连接于所述信号放大器u2b的输出端和所述电阻r4之间；
[0085]
所述电容c2并联于所述电阻r2的两端。
[0086]
参照图4，在一实施例中，电阻r4，电阻r5，电阻r6，电阻r7，电阻r11，二极管d1，二极管d2，以及信号放大器u2a，
[0087]
所述信号放大器u2a的正相输入端通过电阻r5与地线连接，所述信号放大器u2a的输出端与所述二极管d2的输出端连接；所述信号放大器u2a 的反相输入端通过所述电阻r4与所述第一测量组件连接；
[0088]
所述二极管d2的输入端通过电阻r7与所述第三测量组件连接；
[0089]
所述二极管d1的输出端连接于所述信号放大器u2a的反相输入端和所述电阻r4之间，所述二极管d1的输入端连接于所述信号放大器u2a的输出端和所述二极管d2的输出端之间；
[0090]
所述电阻r11的一端连接于所述二极管d2的输入端和电阻r7之间，另一端连接于所述二极管d1的输出端和所述电阻r4之间；
[0091]
电阻r6的一端连接于所述电阻r4和所述第一测量组件之间，另一端连接于所述电阻r7与所述第三测量组件之间。
[0092]
参照图4，在一实施例中，电阻r8，电阻r9，电阻r10，电阻r12，电容c5，电容c6，以及信号放大器u1a，
[0093]
所述信号放大器u1a的正相输入端通过电阻r10与地线连接，所述信号放大器u1a的输出端通过所述电阻r9与所述电阻r12的一端连接；所述信号放大器u1a的反相输入端与所述第二测量组件连接；
[0094]
所述电阻r12的另一端与所述控制组件130连接；
[0095]
所述电容c5的一端连接与所述电阻r12和所述控制组件130之间，另一端与所述电容c6的一端连接；
[0096]
所述电容c6的另一端连接于所述电阻r9和所述电阻r12之间，所述电容c5和所述电容c6之间设有地线；
[0097]
通过电阻r8的一端连接于所述信号放大器u1a的反相输入端和所述第二测量组件连接之间，另一端连接于所述信号放大器u1a的输出端个所述电阻r9之间。
[0098]
在一实施例中，还包括通信组件，所述通信组件与所述控制组件130连接，接收所述控制组件130发送的通信信号，并将所述通信信号发送至外部设备，其中，所述通信组件
为rs485通信电路。
[0099]
在测量的情况下，打开测量选择开关113，通过对继电器选择的电阻进行切换改变电阻的串联关系，使得子组件中的阻值进行调节从而调节电流，使流入电压互感器122的电流值在最准确的区间范围，在本实施例中区间范围可以为0.5-3.5ma，其中，电阻的阻值在1欧至1m欧之间。电压互感器 122通过流进的采集电流生成互感电流发送至电压采集电路121，通过电压采集电路121将信号放大后，将信号发送至控制组件130进行计算从而得出被测量的电压值。
[0100]
测量完成后，关断测量选择开关113，开关动作由控制组件130控制实现，灵活性高，可测量量程为0-2000v ac。
[0101]
需要说明的是，应用电压互感器122的工作原理，初级侧电流与次级侧电流一致的原理，改变初级侧电阻值，在小电阻到大电阻的变化，来调节初级侧电流，通过计算，计算出初级侧电压，
[0102]
v＝r
×
i
[0103]
式中，r为初级侧电阻，i为初测电流，v为初级侧电压。
[0104]
通过继电器进行切换初级侧串联电阻，采集次级侧电压计算出初级侧的电流值，可以计算出初级侧电压，通过多个继电器的切换来实现电阻值的变化，基于单片机原理，由单片机控制继电器的状态进行切换，启用单片机进行adc采集，计算出次级侧电流。
[0105]
通过开关选择电阻的范围在1欧姆至1m欧姆，其中，电路中电阻的各个数值都不一样，并且其中一路电阻为1/n欧姆(n为开关数量)，另一组电阻则在1欧姆至1m欧姆中分布排列，当开关数量n足够多时，测量的精度和量程会提高。优选地，所述开关数量n可以为1-200个，需要说明的是，根据实际测试精度要求所述开关数量n可以大于200个，且大于200 个的部分方案亦为本方案的保护范围内。
[0106]
在对电阻选择时，在被测电压很高时候，电阻选取的阻值较大，为满足功率要求，因此选用多电阻串并联来增加电阻的功率，以防止损坏。如：当被测电压超过10kv以上时，选用多电阻串并联来增加电阻的功率，阻值的选取根据测试时的精度要求而定。
[0107]
本申请还公开了一实施例的一种设备，包括如上述任一项实施例所述的电压监测电路。
[0108]
尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。
[0109]
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
[0110]
以上对本申请所提供的电压监测电路及设备，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申
请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。