一種直流電壓隔離測量裝置的製作方法

2023-05-22 15:41:21

本實用新型涉及一種電壓測量裝置，特別涉及用來測量直流電壓的裝置。

背景技術：

傳統的直流測量電路一般是把直流電壓採樣電路獲得的電壓值由壓頻轉換電路變為頻率信號，然後直接輸送給數位訊號處理電路，具體的為，先將直流電壓通過壓控振蕩晶片轉換成頻率信號，再將頻率信號通過磁隔離器件間接傳遞至後級整流、補償、調理電路，頻率信號經過整流、補償、調理後再次轉變成電壓信號。將該電壓信號提供給模擬-數字轉換器轉換為對應的二進位數位訊號後傳送給處理器進行數據的運算，進而得到電壓值。這種電路由於沒有將控制電路和直流電路部分進行分離，兩個電路會互相影響、互相干擾、導致電路穩定性降低，可靠性不高，而且測試電路的電結構很複雜，成本高。

技術實現要素：

針對現有技術中的缺陷，本實用新型的目的在於克服上述現有技術中的不足之處，提供一種直流電壓隔離測量裝置，解決成本高且測量可靠性不高的技術問題，本實用新型中測量電路的電結構簡單，工作可靠性高。

本實用新型的目的是這樣實現的：一種直流電壓隔離測量裝置，包括V/F轉換器，直流電壓Vin輸入給V/F轉換器，所述V/F轉換器將直流電壓轉換成第一頻率並將其輸出給光纖傳輸器，所述光纖傳輸器將第一頻率進行信號處理後輸出第二頻率並傳輸給F/V轉換器，F/V轉換器輸出與直流電壓Vin呈線性的測量電壓Vout。

為了使傳輸第一頻率信號時更加穩定，所述光纖傳輸器包括光碟機動單元，所述V/F轉換器將直流電壓轉換成第一頻率並將其輸出給光碟機動單元，所述光碟機動單元驅動光發送單元工作，所述光發送單元將第一頻率進行信號處理後通過光纖傳輸給光接收單元，所述光接收單元輸出第二頻率並將第二頻率信號傳輸給F/V轉換器，所述光接收單元的供電電壓源與光發送單元的供電電壓源不同。

與現有技術相比，本實用新型的技術效果在於：本實用新型通過光纖傳輸器傳輸頻率信號更加穩定，工作可靠；電路連接結構簡單，成本低。

附圖說明

圖1為本實用新型的測量原理圖。

圖2為本實用新型的V/F轉換器的結構圖。

圖3為本實用新型的光纖傳輸器的結構圖。

圖4為本實用新型的F/V轉換器的結構圖。

具體實施方式

如圖1～4所示的一種直流電壓隔離測量裝置，包括V/F轉換器，直流電壓Vin輸入給V/F轉換器， V/F轉換器將直流電壓轉換成第一頻率並將其輸出給光纖傳輸器，光纖傳輸器將第一頻率進行信號處理後輸出第二頻率並傳輸給F/V轉換器；V/F轉換器、光纖傳輸器和F/V轉換器集成於一體；為了使傳輸第一頻率信號時更加穩定，光纖傳輸器包括光碟機動單元，V/F轉換器將直流電壓轉換成第一頻率並將其輸出給光碟機動單元，光碟機動單元驅動光發送單元工作，光發送單元將第一頻率進行信號處理後通過光纖傳輸給光接收單元，光接收單元輸出第二頻率並將第二頻率信號傳輸給F/V轉換器。

其中，如圖2所示，V/F轉換器包括轉換晶片一，直流電壓的輸出端子與轉換晶片一的引腳7之間串聯有輸入電阻Rin，轉換晶片一的引腳7接輸入電容Cin一端，輸入電容Cin另一端接地；轉換晶片一的引腳8上分別連接有給轉換晶片一供電的電源一Vcc和第一電阻R1一端，第一電阻R1另一端連接第一電容C1一端，第一電容C1另一端接地；轉換晶片一的引腳4接地，轉換晶片一的引腳2連接固定電阻Rs一端，固定電阻Rs另一端連接增益電阻Rs1一端，增益電阻Rs1另一端接地；轉換晶片一的引腳1上連接濾波電阻一RL一端，濾波電阻一RL並聯有濾波電容一CL，濾波電阻一RL另一端與第三電阻R3一端連接，第三電阻R3另一端接地；轉換晶片一的引腳8和引腳3之間連接有第二電阻R2，轉換晶片一的引腳3輸出第一頻率；

第一頻率的計算公式為： （1）；

如圖3所示，光碟機動單元包括驅動晶片，驅動晶片的引腳2輸入第一頻率信號Fout1，驅動晶片的引腳8連接用來給驅動晶片供電的電源二Vcc1，驅動晶片的引腳8與驅動晶片的引腳1連接，驅動晶片的引腳4接地；光發送單元包括發送晶片，驅動晶片的引腳3和發送晶片的引腳2連接，電源二Vcc1和發送晶片的引腳1之間連接有濾波電阻二R205，電源二Vcc1連接濾波電容二C203一端，濾波電容二C203另一端接地；發送晶片的引腳2上連接第二電容C2一端，第二電容C2另一端與電源二Vcc1連接；光接收單元包括接收晶片，接收晶片的引腳3連接用來給接收晶片供電的電源三Vcc2，接收晶片的引腳2接地，接收晶片的引腳1和引腳4連接在一起並輸出第二頻率Fout2給F/V轉換器；

如圖4所示，F/V轉換器包括轉換晶片二，轉換晶片二的引腳8連接有用來給轉換晶片二供電的電源四Vcc3，轉換晶片二的引腳8和轉換晶片的引腳5之間通過第四電阻R4連接，轉換晶片二的引腳5連接第三電容C3一端，第三電容C3另一端接地，第二頻率信號Fout2從轉換晶片二的引腳6輸入，轉換晶片二的引腳3和引腳4均接地，轉換晶片二的引腳2連接第五電阻Rs2一端，第五電阻Rs2另一端接地；轉換晶片二的引腳1輸出測量電壓Vout，轉換晶片的引腳1連接第六電阻R5一端，第六電阻R5與第四電容C4並聯，第六電阻R5另一端接地；

通過F/V轉換器可得到測量電壓與第二頻率之間的關係，測量電壓的計算公式為：

（2）；

而光纖傳輸過程中，頻率信號不會失真，可以認為第一頻率與第二頻率為同等值，因此可將第一頻率代入公式（2）中，得到測量電壓Vout，見公式（3）

（3）。

從公式（1）～公式（3）可以看出，測量電壓Vout與直流電壓Vin呈比例，測得Vout的具體數值後按照公式（3）就可以計算出直流電壓值Vin；

另外，需要說明的是，電源二Vcc1和電源三Vcc2來源於不同的電壓源，即兩者隔離接入，轉換晶片一和轉換晶片二的型號均為LM331，驅動晶片的型號為SN75451B，發送晶片的型號為HFBR-1524，接收晶片的型號為HFBR-2524。

本實用新型與現有技術相比，具有的技術效果為，本實用新型將直流電壓轉換成第一頻率信號後經過光纖傳輸器將第一頻率信號進行信號調理後傳輸給F/V轉換器，不會失真，信號傳輸穩定，只要測量出轉換晶片二的引腳1上的電壓值即可換算出直流電壓值，電路結構簡單，工作可靠，成本低，可應用於直流電壓的隔離測量工作中。

本實用新型並不局限於上述實施例，在本實用新型公開的技術方案的基礎上，本領域的技術人員根據所公開的技術內容，不需要創造性的勞動就可以對其中的一些技術特徵作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本實用新型保護範圍內。