[19]中华人民共和国国家知识产权局
[12]实用新型专利说明书专利号 ZL
200620056273.9
[51]Int.CI.
G01R 19/00 (2006.01)G01R 19/25 (2006.01)
[45]授权公告日2007年7月4日[22]申请日2006.03.15[21]申请号200620056273.9
[73]专利权人宋益群
地址510380广东省广州市荔湾区芳村龙溪大道
蟠龙工业区23号C区2栋广州汉光电气有限公司
共同专利权人宋晓峰[72]设计人宋益群
[11]授权公告号CN 2919261Y
权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页
[54]实用新型名称
采用交流采样的交流电流、电压测量电路
[57]摘要
一种采用交流采样的交流电流、电压测量电路，该电路包括取样电路、比较电路和单片机；取样电路将待检回路的交流信号转换为具确定比例关系的待检交流信号输出；比较电路对所述的待检交流信号的频率进行测量并将该频率信号输出至单片机中采样；单片机中设有A/D转换电路，A/D转换电路对待检交流信号进行A/D转换并输出至单片机的CPU，单片机上的CPU根据比较电路输入的频率信号，决定对交流信号采样的频率，计算交流信号的大小并输出计算结果。直接对交流信号进行采样，测量的实时性好，测量的精度高，反应速度快，电路结构简单，生产成本更低，效率更高。
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权 利 要 求 书
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1、一种采用交流采样的交流电流、电压测量电路，其特征在于：该电路包括取样电路、比较电路和单片机；取样电路将待检回路的交流信号转换为具确定比例关系的待检交流信号输出；比较电路对所述的待检交流信号的频率进行测量并将该频率信号输出至单片机中采样；单片机中设有A/D转换电路，A/D转换电路对待检交流信号进行A/D转换并输出至单片机的CPU，单片机上的CPU根据比较电路输入的频率信号，决定对交流信号采样的频率，计算交流信号的大小并输出计算结果。
2、根据权利要求1所述的采用交流采样的交流电流、电压测量电路，其特征在于：所述的取样电路由线性转换电路和电压基准电路组成，线性转换电路将待检回路的交流电流信号转换成为具确定比例关系的待检交流电压信号输出，线性转换电路的低电平输出端与电压基准电路的基准电压端连接，以使取样电路输出的负半周信号在零点以上。
3、根据权利要求1或2所述的采用交流采样的交流电流、电压测量电路，其特征在于：在取样电路的高电平输出端连接有限压电路，用以将取样电路的高电平输出端的电压值控制在一定的范围内。
4、根据权利要求1或2所述的采用交流采样的交流电流、电压测量电路，其特征在于：所述的单片机采用MSP430F系列单片机。
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说 明 书
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采用交流采样的交流电流、电压测量电路
1、技术领域：
本实用新型涉及一种交流电流、电压的测量电路，尤其涉及一种采用交流采样的交流电流、电压的测量电路。 2、背景技术：
传统用于测量交流电参数的仪器一般是采用电磁式、电动式或静电式仪表进行测量，其缺点是直观性差，精度低，功能单一，受频率谐波的，对失真度较大的谐波的交流信号无准确性可言。
目前，较为先进的测量方法是通过一系列的模拟转换电路，将交流信号转换型相应的直流信号，再对该直流信号进行A/D转换，但是这样的方法仍然不能对波形畸变的信号进行准确的测量，而且由于模拟芯片的准确度会随时间及温度的变化发生漂移，因而稳定性比较差，测量数据的实时性还要受模拟芯片响应速度的影响。在实际的生产实践中，这种方案的产品成本较高、线路复杂。 3、发明内容：
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种采用交流采样的交流电流、电压的测量电路，它通过直接对交流信号进行采样，使测量的实时性好，测量的精度高。
本实用新型是通过如下技术方案来实现的：它包括取样电路、比较电路和单片机；取样电路将待检回路的交流信号转换为具确定比例关系的待检交流信号输出；比较电路对所述的待检交流信号的频率进行测量并将该频率信号输出至单片机中采样；单片机中设有A/D转换电路，A/D转换电路对待检交流信号进行A/D转换并输出至单片机的CPU，单片机上的CPU根据比较电路输入的频率信号，决定对交流信号采样的频率，计算交流信号的大小并输出计算结果。
本实用新型是通过如下技术方案作进一步改进：
上述所述的所述的取样电路由线性转换电路和电压基准电路组成，线性转换电路将待检回路的交流电流信号转换成为具确定比例关系的待检交流电
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压信号输出，线性转换电路的低电平输出端与电压基准电路的基准电压端连接，以使取样电路输出的负半周信号在零点以上。
上述所述在取样电路的高电平输出端连接有限压电路，用以将取样电路的高电平输出端的电压值控制在一定的范围内。 上述所述的所述的单片机采用MSP430F系列单片机。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点：1)直接对交流信号进行采样，将一个完整的信号周期送到处理器取样，测量的实时性好，测量的精度高；2)利用单片机对被测信号进行处理，由于单片机的集成度高，性能强，稳定性好、功耗低，因此信号的测量准确度高，反应速度快，而且可使电路更为简单，生产成本更低，效率更高。 4、附图说明：
下面结合附图对本实用新型作详细的说明： 图1是本实用新型的原理框图； 图2是图1一种优选方案的实现电路图。 5、具体实施方式：
如图1、图2所示，本实用新型包括它包括取样电路1、比较电路2和单片机3；
取样电路1由线性转换电路11和电压基准电路12组成，线性转换电路11将待检回路的交流电流信号转换成为具确定比例关系的待检交流电压信号输出，线性转换电路11的低电平输出端与电压基准电路12的基准电压端VREF连接，以使取样电路1输出的负半周信号在零点以上，该线性转换电路11由交流互感器CT1、采样电阻R4、限流电阻R5和电容C1组成，实际应用中也可以采用分压电阻网络完成电压的变换，在取样电路1的高电平输出端ACA连接有限压电路4，该限压电路4由肖特基二极管D1和低压差稳压器IC3组成，用以将取样电路1的高电平输出端ACA的电压值控制在一定的范围内。
比较电路2采用LM358芯片的比较器，LM358比较器的正输入端(5脚)与取样电路1的高电平输出端ACA连接，LM358比较器的负输入端(6脚)与取样电路1的低电平输出端连接，通过比较的对待检信号的频率进行测量并将频率信号输出至单片机的CPU中采样；
单片机3为德州仪器生产的MSP430F135单片机，它内带有12位A/D转
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换电路31，A/D转换电路31对待检信号进行A/D转换并输出至单片机3的CPU 32中，单片机3中的CPU 32根据比较电路2输入的频率信号，决定对交流信号采样的频率，计算交流信号的大小并输出计算结果。 本实用新型的工作过程如下：大的交流电压、电流信号，经过线性转换电路12线性变换成峰值为2.5V的交流信号，因为线性转换电路12的低电平输出端与电压基准电路13的基准电压端VREF连接，其中基准电压端VREF的电压值为1.2v(相对于仪表电源的地)，选择适当的取样电阻R4，就可以使交流信号全部高于系统的地点平，这样就保证了一个完整的信号周期送给单片机3上的CPU 32采样，LM358比较器正输入端(5脚)的信号大于负输入端(6脚)的信号的时候，LM358比较器的输出端(7脚)输出高电平否则7脚输出低电平，比较电路2输出的是与被测交流信号同频率的方波信号PLUS，这个信号介入单片机3的36脚，通过单片机3上的CPU 32测量这个方波信号的频率，这样也就得到被测信号的频率，根据这个频率，决定对交流信号采样的频率；同时ACA这点的信号也接到单片机3的5脚，通过进行A/D转换电路31进行A/D转换，这样通过单片机3上的CPU 32就可以计算出交流信号的大小并可通过显示设备显示。
其中，限压电路4就是保护作用，前面的取样电路1如果出现问题，导致取样电路1的高电平输出端ACA这点的信号超出了一定的范围的时候，D1将导通，因此可将该点的信号钳制在0到3.3v的范围里，保护了后面的电路，电路的安全性更高。
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说 明 书 附 图
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