CN203825065U - 一种用于放大智能控制器输入信号的电路 - Google Patents
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Abstract
一种用于放大智能控制器输入信号的电路,属于低压电器技术领域。包括积分电路、比例放大电路和微处理器，比例放大电路包括运算放大器、模拟开关、第一、第二及第三电阻，第一电阻的一端与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与第三电阻的一端及运算放大器的一输入端连接，运算放大器的另一输入端接积分电路的输出端，运算放大器的输出端与第一电阻的另一端连接，并连接微处理器的A/D输入口，模拟开关的控制端与微处理器的输出端连接，模拟开关的一输入端与第一及第二电阻的一端连接、另一输入端与第一或第二电阻的另一端连接，第三电阻的另一端接地。减少运算放大器的使用数量，节省A/D输入口资源，放大系数调节简单，成本低。
Description
技术领域
本实用新型属于低压电器技术领域，具体涉及一种用于放大智能控制器输入信号的电路，尤其涉及一种放大倍数可选的用于放大智能控制器输入信号的电路。
背景技术
断路器用智能控制器也称为过电流脱扣器，是智能断路器的核心部件，其主要功能是检测电网中的电流信号，经过逻辑分析判断后控制脱扣机构对过载、短路等故障现象进行保护。目前，智能控制器的输入信号一般来自Rogowski(简称罗氏)空心线圈，因此对该信号都要先进行积分处理，再经放大后送入A/D转换器，由此计算得到测量电流的大小。随着我国电力行业的高速发展，对低压电器技术指标的要求越来越高，断路器用智能控制器不仅要满足大电流时的保护功能，在小电流时也要求有一定的测量精度。为此，在对信号进行放大时，大电流和小电流对应的输入信号就要用不同的放大系数来处理。由于对积分后信号的放大是通过运算放大器实现的，因此为了实现两种不同的放大系数，一种现有方案是将多个具有不同放大系数的运算放大器在输入端并联连接，输出端分别接至不同的A/D输入口，根据输入电位的不同，经微处理器等来判断选择其中一路信号进行计算；另一种现有方案是将多个运算放大器串联连接，输出端分别连接不同的A/D输入口，同样根据输入电位的不同，通过微处理器等来判断选择其中一路信号进行计算。这两种方案共同存在的缺陷是运算放大器数量较多，且需要多个A/D输入口支持，因而使用成本较高。目前还有一种方案是将电阻与一开关串联，再共同并联到积分电容的两端，积分得到的信号经运算放大器放大后，通过微处理器控制所述开关来获得不同的放大系数，利用此方案中的两种不同系数放大得到的信号，其相位也会有所不同，这会增加后续计算的难度。
鉴于上述已有技术，有必要加以改进，为此，本申请人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本实用新型的任务在于提供一种设计简单合理、成本低廉、容易实现的用于放大智能控制器输入信号的电路。
为了完成所述的任务，本实用新型所提供的技术方案是：一种用于放大智能控制器输入信号的电路，包括一个积分电路、一个比例放大电路和一个微处理器(MCU)，积分电路的输入端接收需要检测的电流信号，积分电路的输出端连接比例放大电路，比例放大电路与微处理器连接，其特征在于：所述的比例放大电路包括运算放大器、模拟开关、第一电阻、第二电阻以及第三电阻，第一电阻的一端与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与第三电阻的一端以及运算放大器的一输入端连接，运算放大器的另一输入端作为比例放大电路的一输入端连接积分电路的输出端，运算放大器的输出端与第一电阻的另一端连接，并作为比例放大电路的输出端连接微处理器的A/D输入口，模拟开关的控制端作为比例放大电路的另一输入端与微处理器的输出端连接，模拟开关的一输入端与第一电阻的一端以及第二电阻的一端连接，模拟开关的另一输入端与第一电阻的另一端或第二电阻的另一端连接，第三电阻的另一端接地。
为了完成所述的任务，本实用新型所提供的技术方案是：一种用于放大智能控制器输入信号的电路，包括一个积分电路、一个比例放大电路和一个微处理器，积分电路的输入端接收需要检测的电流信号，积分电路的输出端连接比例放大电路，比例放大电路与微处理器连接，其特征在于：所述的比例放大电路包括运算放大器、模拟开关、第一电阻、第二电阻以及第三电阻，第一电阻的一端与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与第三电阻的一端以及运算放大器的一输入端连接，第三电阻的另一端与运算放大器的输出端连接，并作为比例放大电路的输出端连接微处理器的A/D输入口，运算放大器的另一输入端作为比例放大电路的一输入端连接积分电路的输出端，模拟开关的控制端作为比例放大电路的另一输入端与微处理器的输出端连接，模拟开关的一输入端与第一电阻的一端以及第二电阻的一端连接，模拟开关的另一输入端与第一电阻的另一端或第二电阻的另一端连接，第一电阻的另一端接地。
本实用新型由于采用了上述结构，与现有技术相比，具有的有益效果是：可减少运算放大器的使用数量，节省A/D输入口资源，放大系数调节简单，易于实现，成本较低。
附图说明
图1为本实用新型的一实施例的电原理图。
图2为本实用新型的另一实施例的电原理图。
具体实施方式
申请人将在下面结合附图对本实用新型的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本实用新型构思作形式而非实质的变化都应当视为本实用新型的保护范围。
实施例1：
请参阅图1，本实用新型以智能控制器一路输入信号为例。一种用于放大智能控制器输入信号的电路，包括一个积分电路1、一个比例放大电路2和一个微处理器3，在该实施例中，采用Rogowski空心线圈10作为电流传感器来采集电网中的电流信号。积分电路1的输入端连接Rogowski空心线圈10，用于接收需要检测的电流信号，积分电路1的输出端连接比例放大电路2，比例放大电路2与微处理器3连接。
所述的积分电路1为RC积分电路，包括第四电阻R和电容C，第四电阻R的一端连接Rogowski空心线圈10，第四电阻R的另一端与电容C的一端连接，作为积分电路1的输出端连接比例放大电路2的一输入端，电容C的另一端接地。所述的比例放大电路2包括运算放大器4、模拟开关5、第一电阻6、第二电阻7以及第三电阻8。第一电阻6的一端与第二电阻7的一端连接，第二电阻7的另一端与第三电阻8的一端以及运算放大器4的一输入端连接，运算放大器4的另一输入端作为比例放大电路2的一输入端连接积分电路1的输出端，运算放大器4的输出端与第一电阻6的另一端连接，并作为比例放大电路2的输出端连接微处理器3的A/D输入口9，模拟开关5的控制端作为比例放大电路2的另一输入端与微处理器3的输出端连接，模拟开关5的一输入端与第一电阻6的一端以及第二电阻7的一端连接，模拟开关5的另一输入端与第一电阻6的另一端或第二电阻7的另一端连接，第三电阻8的另一端接地。在本实施例中，模拟开关5的另一输入端与第一电阻6的另一端连接，即模拟开关5的另一输入端与第一电阻6的另一端以及运算放大器4的输出端共同连接至微处理器3的A/D输入口9。其中，当模拟开关5的一输入端与第一电阻6的一端以及第二电阻7的一端连接，模拟开关5的另一输入端与第一电阻6的另一端连接时，此时第二电阻7可为零电阻。当模拟开关5的一输入端与第一电阻6的一端以及第二电阻7的一端连接，模拟开关5的另一输入端与第二电阻7的另一端连接时，此时第一电阻6可为零电阻。
请再参阅图1，对本实施例的工作原理作说明。Rogowski空心线圈10从电网采集的电流信号经过积分电路1积分后被送到比例放大电路2，积分电路1为RC积分电路，设置合适的R、C参数以保证测得的信号与电网电流同相位。为了使电流信号满足微处理器3的A/D转换口9的输入要求，同时保证较大量程范围内的测量精度及保护功能，需要将RC积分后的信号送到比例放大电路2以实现两种不同放大系数的放大处理。微处理器3通过控制比例放大电路2中的模拟开关5的断开与接通来改变比例放大电路2的放大系数。第一电阻6、第二电阻7以及第三电阻8为调节放大系数电阻，假设第一电阻6、第二电阻7以及第三电阻8的阻值分别为R6、R7、R8，比例放大电路2的放大系数为K，当微处理器3控制模拟开关5断开时，根据放大系数公式得到大的放大系数K，适用于小电流时的测量；当微处理器3控制模拟开关5接通时，由于第一电阻R6被模拟开关5短路，根据放大系数公式得到小的放大系数K，适用于大电流时的测量。微处理器3可循环断开与接通模拟开关5，采集两种不同放大系数下的信号，根据所采集到的信号的大小来判断并选择其中一个信号数据进行计算。当大放大系数下采集的信号小于设置的某个值时，就用大放大系数下采集的信号数据进行计算，否则采用小放大系数下采集的信号进行计算。在本实施例中，运算放大器4和微处理器3为市场现有产品，其中，微处理器3控制模拟开关5的开断操作、从A/D转换口9获得信号后的操作均为现有技术，此处不再赘述。
实施例2：
请参阅图2，本实用新型以智能控制器一路输入信号为例，所述的比例放大电路2包括运算放大器4、模拟开关5、第一电阻6、第二电阻7以及第三电阻8。第一电阻6的一端与第二电阻7的一端连接，第二电阻7的另一端与第三电阻8的一端以及运算放大器4的一输入端连接，第三电阻8的另一端与运算放大器4的输出端连接，并作为比例放大电路2的输出端连接微处理器3的A/D输入口9，运算放大器4的另一输入端作为比例放大电路2的一输入端连接积分电路1的输出端，模拟开关5的控制端作为比例放大电路2的另一输入端与微处理器3的输出端连接，模拟开关5的一输入端与第一电阻6的一端以及第二电阻7的一端连接，模拟开关5的另一输入端与第一电阻6的另一端或第二电阻7的另一端连接，第一电阻6的另一端接地。在本实施例中，模拟开关5的另一输入端与第一电阻6的另一端连接，即模拟开关5的另一输入端与第一电阻6的另一端共同接地。其余均同实施例1的描述。
请再参阅图2，对本实施例的工作原理作说明。Rogowski空心线圈10从电网采集的电流信号经过积分电路1积分后被送到比例放大电路2，积分电路1为RC积分电路，设置合适的R、C参数以保证测得的信号与电网电流同相位。为了使电流信号满足微处理器3的A/D转换口9的输入要求，同时保证较大量程范围内的测量精度及保护功能，将RC积分后的信号送到比例放大电路2以实现两种不同放大系数的放大处理。微处理器3通过控制比例放大电路2中的模拟开关5的断开与接通来改变比例放大电路2的放大系数。同实施例1，第一电阻6、第二电阻7以及第三电阻8为调节放大系数电阻，假设第一电阻6、第二电阻7以及第三电阻8的阻值分别为R6、R7、R8，比例放大电路2的放大系数为K，当微处理器3控制模拟开关5断开时，根据放大系数公式得到小的放大系数K，适用于大电流时的测量；当微处理器3控制模拟开关5接通时，由于电阻R6被模拟开关5短路，根据放大系数公式得到大的放大系数K，适用于小电流时的测量。微处理器3可循环断开与接通模拟开关5，采集两种不同放大系数下的信号，根据所采集到的信号的大小来判断并选择其中一个信号数据进行计算。当大放大系数下采集的信号小于设置的某个值时，就用大放大系数下采集的信号数据进行计算，否则采用小放大系数下采集的信号进行计算。在本实施例中，运算放大器4和微处理器3为市场现有产品，其中，微处理器3控制模拟开关5的开断操作、从A/D转换口9获得信号后的计算均为现有技术，此处不再赘述。
Claims (2)
1.一种用于放大智能控制器输入信号的电路，包括一个积分电路(1)、一个比例放大电路(2)和一个微处理器(3)，积分电路(1)的输入端接收需要检测的电流信号，积分电路(1)的输出端连接比例放大电路(2)，比例放大电路(2)与微处理器(3)连接，其特征在于：所述的比例放大电路(2)包括运算放大器(4)、模拟开关(5)、第一电阻(6)、第二电阻(7)以及第三电阻(8)，第一电阻(6)的一端与第二电阻(7)的一端连接，第二电阻(7)的另一端与第三电阻(8)的一端以及运算放大器(4)的一输入端连接，运算放大器(4)的另一输入端作为比例放大电路(2)的一输入端连接积分电路(1)的输出端，运算放大器(4)的输出端与第一电阻(6)的另一端连接，并作为比例放大电路(2)的输出端连接微处理器(3)的A/D输入口(9)，模拟开关(5)的控制端作为比例放大电路(2)的另一输入端与微处理器(3)的输出端连接，模拟开关(5)的一输入端与第一电阻(6)的一端以及第二电阻(7)的一端连接，模拟开关(5)的另一输入端与第一电阻(6)的另一端或第二电阻(7)的另一端连接，第三电阻(8)的另一端接地。
2.一种用于放大智能控制器输入信号的电路，包括一个积分电路(1)、一个比例放大电路(2)和一个微处理器(3)，积分电路(1)的输入端接收需要检测的电流信号，积分电路(1)的输出端连接比例放大电路(2)，比例放大电路(2)与微处理器(3)连接，其特征在于：所述的比例放大电路(2)包括运算放大器(4)、模拟开关(5)、第一电阻(6)、第二电阻(7)以及第三电阻(8)，第一电阻(6)的一端与第二电阻(7)的一端连接，第二电阻(7)的另一端与第三电阻(8)的一端以及运算放大器(4)的一输入端连接，第三电阻(8)的另一端与运算放大器(4)的输出端连接，并作为比例放大电路(2)的输出端连接微处理器(3)的A/D输入口(9)，运算放大器(4)的另一输入端作为比例放大电路(2)的一输入端连接积分电路(1)的输出端，模拟开关(5)的控制端作为比例放大电路(2)的另一输入端与微处理器(3)的输出端连接，模拟开关(5)的一输入端与第一电阻(6)的一端以及第二电阻(7)的一端连接，模拟开关(5)的另一输入端与第一电阻(6)的另一端或第二电阻(7)的另一端连接，第一电阻(6)的另一端接地。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN105305594A (zh) * | 2015-11-18 | 2016-02-03 | 深圳供电局有限公司 | 一种用于采集母线电流的电路及站用电应急备自投装置 |
| CN109164287A (zh) * | 2018-10-08 | 2019-01-08 | 深圳市艾华迪技术有限公司 | 一种空芯线圈交流电流传感器 |
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