一种多功能电量在线监测装置的制作方法

本发明涉及电源，特别是涉及一种多功能电量在线监测装置。

背景技术：

1、在现有的电源电量供应技术领域中，对用电设备工作参数的要求越来越高，而电源电量的正常供应，成为了后续用电设备正常工作的基础保障。现代社会信息化程度不断提高，利用信息化技术实现电量实时监测的需求也不断增加。目前很多电量监测仪在电力电子行业中广泛应用。但是，大部分电量监测仪只能实现对电量的监测功能，当监测信号存在干扰信号时不能正确对所监测的电量信号进行数据处理。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种多功能电量在线监测装置，可有效提高电量监测的准确性并进行电量的可视化显示。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种多功能电量在线监测装置，包括：盖板、外壳以及pcb板；

4、所述pcb板设置在所述盖板和所述外壳构成的密闭腔体中；对所述盖板和所述外壳构成的密闭腔体的外表面做黑色阳极氧化处理；

5、所述pcb板上设置有雷电间接效应防护电路、冲击电流抑制电路、浪涌抑制电路、emc滤波电路、电压转换电路、电压传感器采集电路、电流传感器采集电路以及数据处理电路；所述雷电间接效应防护电路的输入端连接直流电源信号，用于将直流电源信号两端电压钳位在安全范围内；所述冲击电流抑制电路的输入端连接所述雷电间接效应防护电路的输出端，用于对直流电源信号产生的冲击电流进行抑制；所述浪涌抑制电路的输入端连接所述冲击电流抑制电路的输出端，用于将直流电源信号两端电压限制在预设范围内；所述emc滤波电路的输入端连接所述浪涌抑制电路的输出端，用于抑制直流电源信号产生的干扰信号；所述emc滤波电路的输出端通过母线连接负载；

6、所述电压转换电路的输入端连接所述emc滤波电路的输出端，用于提供所述电压传感器采集电路和所述电流传感器采集电路所需的电压；所述电压传感器采集电路用于实时采集母线上的电压信号；所述电流传感器采集电路用于实时采集流经负载的负载电流信号；所述数据处理电路分别连接所述电压传感器采集电路和所述电流传感器采集电路；所述数据处理电路用于将电压信号和负载电流信号转换处理为数字信号并进行电量的可视化显示。

7、可选地，所述盖板和所述外壳的材料均为铝材。

8、可选地，所述雷电间接效应防护电路包括：双向tvs管d1和双向tvs管d2；

9、所述双向tvs管d1的一端连接正直流电源信号vin+；所述双向tvs管d2的一端连接负直流电源信号vin-；所述双向tvs管d1的另一端和所述双向tvs管d2的另一端均接机壳地earth；所述双向tvs管d1的一端产生信号vin1+；所述双向tvs管d2的一端产生信号vin1-。

10、可选地，所述冲击电流抑制电路包括：电阻r1、电阻r2、电阻r3、电容c1、电容c2、单向tvs管d3以及nmos管q1；

11、所述电阻r1的一端以及所述电容c2的一端均连接所述信号vin1+；所述电阻r1的另一端分别连接所述电容c1的一端、所述单向tvs管d3的阴极以及所述电阻r2的一端；所述电容c1的另一端、所述单向tvs管d3的阳极、所述nmos管q1的源极以及所述电阻r3的一端均连接所述信号vin1-；所述电阻r2的另一端连接所述nmos管q1的栅极；所述电阻r3的另一端以及所述电容c2的另一端均与所述nmos管q1的漏极连接；所述电容c2两端产生信号vin2+和信号vin2-。

12、可选地，所述浪涌抑制电路包括：浪涌抑制芯片u1、电阻r4、电阻r5、电容c8、nmos管q2以及nmos管q3；

13、所述浪涌抑制芯片u1的引脚8、引脚9、引脚10以及所述nmos管q2的漏极均连接所述信号vin2+；所述浪涌抑制芯片u1的引脚11和所述电容c8的一端均连接所述信号vin2-；所述电容c8的另一端连接所述浪涌抑制芯片u1的引脚15；所述浪涌抑制芯片u1的引脚6连接所述nmos管q2的栅极；所述浪涌抑制芯片u1的引脚5分别连接所述nmos管q2的源极和所述nmos管q3的源极；所述浪涌抑制芯片u1的引脚4连接所述nmos管q3的栅极；所述nmos管q3的漏极分别与所述浪涌抑制芯片u1的引脚2、引脚1以及所述电阻r4的一端连接；所述电阻r4的另一端分别连接所述浪涌抑制芯片u1的引脚16和所述电阻r5的一端；所述电阻r5的另一端连接所述电容c8的一端，连接点信号为vin3-；所述浪涌抑制芯片u1的引脚1处信号为vin3+。

14、可选地，所述emc滤波电路包括：差模电感电路和共模电感电路；所述差模电感电路包括差模电感l1、差模电感l3以及电容c3；所述共模电感电路包括共模电感l2以及电容c4；

15、所述电容c3的一端以及所述差模电感l1的一端均与信号vin3+连接；所述电容c3的另一端以及所述差模电感l3的一端均与信号vin3-连接；所述差模电感l1的另一端以及所述电容c4的一端均与所述共模电感l2的第一引脚连接；所述差模电感l3的另一端以及所述电容c4的另一端均与所述共模电感l2的第二引脚连接；所述共模电感l2的第三引脚和第四引脚分别产生信号vin4+和信号vin4-。

16、可选地，所述电压转换电路包括：第一电源模块、第二电源模块以及第三电源模块；

17、所述第一电源模块的输入端和所述第二电源模块的输入端均与所述emc滤波电路的输出端信号vin4连接；所述第一电源模块用于将信号vin4的电压转换为±15v电源电压；所述第二电源模块用于将信号vin4的电压转换为+5v电源电压；所述第三电源模块的输入端连接所述第二电源模块的输出端；所述第三电源模块用于将+5v电源电压转换为+3.3v电源电压。

18、可选地，所述电压传感器采集电路包括：电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、运算放大器u5、第一磁环以及第一磁敏芯片；

19、所述电阻r6的一端连接所述信号vin4+；所述电阻r6的另一端连接所述电阻r7的一端；所述电阻r8的一端连接所述信号vin4-；所述电阻r8的另一端连接所述电阻r7的另一端；所述电阻r6、所述电阻r7和所述电阻r8将信号vin4+按预设比例线性转换为电流信号i1，所述电流信号i1穿过所述第一磁环；所述第一磁敏芯片垂直放置于所述第一磁环的气隙中；所述第一磁敏芯片的一端连接所述电阻r9的一端；所述第一磁敏芯片的另一端连接所述电阻r10的一端；所述电阻r9的另一端分别与所述电阻r12的一端以及所述运算放大器u5的第一输入端连接；所述电阻r12的另一端连接所述运算放大器u5的输出端；所述电阻r10的另一端分别与所述电阻r11的一端以及所述运算放大器u5的第二输入端连接；所述电阻r11的另一端接地；所述运算放大器u5的正电源端连接+15v电源电压；所述运算放大器u5的负电源端连接-15v电源电压；所述运算放大器u5的输出端产生信号vpa0。

20、可选地，所述电流传感器采集电路包括：电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r17、运算放大器u6、第二磁环以及第二磁敏芯片；

21、所述负载电流信号穿过所述第二磁环；所述第二磁敏芯片垂直设置在所述第二磁环的气隙中；所述第二磁敏芯片与所述电阻r13的一端连接；所述电阻r13的另一端连接所述运算放大器u6的正相输入端；所述电阻r16的一端连接+5v电源电压；所述电阻r16的另一端分别与所述电阻r14的一端以及所述电阻r15的一端连接；所述电阻r15的另一端接地；所述电阻r14的另一端以及所述电阻r17的一端均与所述运算放大器u6的反相输入端连接；所述电阻r17的另一端连接所述运算放大器u6的输出端；所述运算放大器u6的正电源端连接+15v电源电压；所述运算放大器u6的负电源端连接-15v电源电压；所述运算放大器u6的输出端产生信号vpa1。

22、可选地，所述数据处理电路包括：a/d数据转换电路以及通信电路；

23、所述a/d数据转换电路的输入端分别连接信号vpa1和信号vpa0；所述a/d数据转换电路用于将信号vpa1和信号vpa0转换处理为数字信号；所述a/d数据转换电路的输出端连接所述通信电路的输入端；所述通信电路用于将数字信号进行可视化显示。

24、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

25、本发明提供了一种多功能电量在线监测装置，包括盖板、外壳以及pcb板；通过pcb板上设置的雷电间接效应防护电路、冲击电流抑制电路、浪涌抑制电路、emc滤波电路、电压转换电路、电压传感器采集电路、电流传感器采集电路以及数据处理电路使得本发明提供的多功能电量在线监测装置能够实时测量电压信号以及负载电流信号，并具有全面可靠的抗干扰能力以及通信功能。因此，本发明提供的多功能电量在线监测装置可有效提高电量监测的准确性并进行电量的可视化显示。