一種雙通道非接觸式1000v以下電壓測量裝置的製造方法
2023-10-09 10:59:34 1
一種雙通道非接觸式1000v以下電壓測量裝置的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種雙通道非接觸式1000V以下電壓測量裝置，電路包括傳感器、運放電路、差分電路、測量電路、電壓信號觀測器、數據存儲於輸出模塊，所述傳感器的輸出端依次通過電流迴路、差分電路、測量電路進而與電壓信號觀測器的輸入端連接，電壓信號觀測器的輸出端數據存儲於輸出模塊的輸入端連接。本實用新型避免了由於需要建立電氣連接所花費的人力物力，採用非接觸式的電壓檢測技術，極大的簡化了電壓採集裝置的安裝過程。同時結合ZigBee無線通信模塊，使得該裝置支持遠距離、寬範圍、多檢測點的無線遠程監控功能，具備高效性和直觀性等諸多優點，方便電力部門實時掌握低壓配電網的運行狀態，具有廣泛的社會效益。
【專利說明】
一種雙通道非接觸式10OOV以下電壓測量裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及電力電子測量儀器領域，尤其涉及一種雙通道非接觸式1000V以下電壓測量裝置。
【背景技術】
[0002]電能作為當前廣泛使用的清潔能源，在城市家居生活和工業生產中都起著舉足輕重的作用。隨著我國進入新型工業化時代，用電需求在不斷加大，低壓配電網的規模也隨之逐年擴大，供電的穩定性就顯得尤為重要。
[0003]然而大量非線性功率設備的不正規接入和電弧爐等衝擊性負載的使用，直接導致供電電壓波動，電壓波形發生畸變，嚴重降低了低壓配電網運行的穩定性。這使得供電部門需要採集低壓配電網的電壓參數進行分析並作出判決響應，最大限度地減小外界對配電網的汙染。
[0004]但是，當前的電壓檢測設備多為接觸式測量，即要求將導線引出來接入設備進行電壓測量，這種測量方法存在以下問題:
[0005]1、安裝非常不方便，布設檢測點的成本較高；
[0006]2、被測導線與測試設備之間存在電氣接觸，如果操作失誤，可能會造成短路或觸電事故；
[0007]3、導線引出來需要破壞輸電線絕緣層，產生安全隱患。
【實用新型內容】
[0008]為了解決上述技術問題，本實用新型的目的是:提供一種安裝方便、有一定測量精度且可以支持無線遠程監控的雙通道非接觸式低電壓測量裝置。
[0009]本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是:
[0010]—種雙通道非接觸式1000V以下電壓測量裝置，包括:
[0011 ]微小信號檢測器:用於檢測數量級為μΑ的微小電流信號，並對其進行放大及差分運算；
[0012]電壓信號觀測器:用於將微小信號檢測器輸出的電壓信號進行處理，利用微小電流與待測電壓的數量關係得到待測導線中的電壓有效值；
[0013]數據存儲和輸出模塊:將電壓信號觀測器輸出的數據進行存儲，並通過有線或無線的方式進行數據輸出。
[0014]進一步地，所述微小信號檢測器包括:
[0015]傳感器:包括第一金屬板和第二金屬板，所述第一金屬板直接連接運放電路輸入端，第二金屬板粘貼厚度一定且介電常數已知的雲母片後與運放電路另一輸入端連接，所述第一金屬板和第二金屬板並排置於一個鉗子上，使用時通過鉗子固定於待測導線上，為微小的洩漏電流提供通路；
[0016]運放電路:用於將流過所述傳感器的兩個微小電流信號放大並轉換為電壓信號；
[0017]差分電路:用於抵消共同受到的外界幹擾，將運放電路得到的2個電壓信號進行相減；
[0018]測量電路:用於將差分電路輸出的電壓之差進行測量並進行模數轉換。
[0019]進一步地，所述的運放電路採用LM324。
[0020]進一步地，所述差分電路由採樣電阻和減法電路組成，所述減法電路由運算放大器、電阻和電容組成。
[0021 ]進一步地，所述數據存儲和輸出模塊包括ZigBee無線通信模塊。
[0022 ]進一步地，所述數據存儲和輸出模塊包括USB輸出模塊。
[0023 ]進一步地，所述數據存儲和輸出模塊包括SD卡存儲模塊。
[0024]相比現有技術，本實用新型的有益效果是:
[0025]本實用新型提供的雙通道非接觸式低電壓測量裝置的安裝方便，只需將鉗子夾住待測導線，使傳感器緊緊貼合於導線之上即可，就可以得到線路的電壓數據，因為無需再建立電氣連接，設備的安裝和使用變得非常方便，可以以較低的人力成本布設大量的檢測點，並可以記錄各個時間點的電壓值；同時由於安裝有ZigBee無線通信模塊，所以該裝置支持遠距離、寬範圍、多檢測點的無線遠程監控功能，具備高效性和直觀性等諸多優點，方便電力部門實時掌握低壓配電網的運行狀態，具有廣泛的社會效益。
【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型一種雙通道非接觸式1000V以下電壓測量裝置的系統原理圖；
[0027]圖2為本實用新型一種雙通道非接觸式1000V以下電壓測量裝置的微小信號檢測器的構成。
[0028]圖3為本實用新型一種雙通道非接觸式1000V以下電壓測量裝置的數據存儲與輸出模塊的構成。
[0029]圖4為傳感器結構示意圖。
[0030]圖5為運放電路，差分電路的電路示意圖。
[0031 ]圖中所示為:1-第一金屬板;2-待測導線;3-鉗子;4-第二金屬板。
【具體實施方式】
[0032]下面通過具體實施例對本實用新型的目的作進一步詳細地描述，實施例不能在此一一贅述，但本實用新型的實施方式並不因此限定於以下實施例。
[0033]參照圖1和圖2所示，一種雙通道非接觸式1000V以下電壓測量裝置，包括微小信號檢測器、電壓信號觀測器、數據存儲和輸出模塊，所述微小信號檢測器的輸出端與電壓信號觀測器的輸入端連接，所述微小信號檢測器的電路在一個PCB板上實現，所述電壓信號觀測器與數據存儲和輸出模塊集成在一個FPGA板上。
[0034]所述微小信號檢測器包括:
[0035]傳感器:如圖4所不，傳感器包括第一金屬板I和第二金屬板4，所述第一金屬板直接連接運放電路輸入端，第二金屬板4粘貼厚度一定且介電常數已知的雲母片後與運放電路另一輸入端連接，所述第一金屬板I和第二金屬板4並排置於一個鉗子3上，使用時通過鉗子3固定於待測導線2上，為微小的洩漏電流提供通路；
[0036]運放電路:用於將流過傳感器的2個微小電流信號放大並轉換為電壓信號，由運放LM324實現；
[0037]差分電路:為抵消共同受到的外界幹擾，將運放電路得到的2個電壓信號進行相減；
[0038]測量電路:用於將差分電路輸出的電壓之差進行測量並進行模數轉換。
[0039]其中，圖中Co為導線與傳感器間固有等效電容，C1傳感器上的已知電容，也即雲母片。
[0040]如圖5所示，所述運放電路、差分電路由採樣電阻和減法電路組成，所述減法電路由運算放大器、電阻組成。
[0041 ]參照圖3，所述數據存儲和輸出模塊包括ZigBee無線通信模塊，USB輸出模塊，SD卡存儲模塊。
[0042]在本實用新型的一個實施例中，一種雙通道非接觸式1000V以下電壓測量裝置由微小信號檢測器、電壓信號觀測器、數據存儲和輸出模塊構成。
[0043]其中，微小信號檢測器測量出由待測導線與傳感器之間電壓差引起的微信電流信號，進行放大及差分運算，實現模數轉換;並把轉換後的數位訊號發送到電壓信號觀測器。電壓信號觀測器將接收到的數位訊號進行處理，根據微小電流信號與待測電壓的數量關係得到待測導線中的電壓有效值，並將數據發送到數據存儲和輸出模塊，所述數據存儲和輸出模塊將電壓信號觀測器輸出的數據存儲於SD卡。
[0044]在本實用新型的另一實施例中，一種雙通道非接觸式1000V以下電壓測量裝置由微小信號檢測器、電壓信號觀測器、數據存儲和輸出模塊構成。
[0045]其中，微小信號檢測器測量出由待測導線與傳感器之間電壓差引起的微信電流信號，進行放大及差分運算，實現模數轉換。並把轉換後的數位訊號發送到電壓信號觀測器。電壓信號觀測器將接收到的數位訊號進行處理，根據微小電流信號與待測電壓的數量關係得到待測導線中的電壓有效值，並將數據發送到數據存儲和輸出模塊。數據存儲和輸出模塊將電壓信號觀測器輸出的數據通過USB有線方式傳輸出去。
[0046]在本實用新型的另一實施例中，一種雙通道非接觸式1000V以下電壓測量裝置由微小信號檢測器、電壓信號觀測器、數據存儲和輸出模塊構成。
[0047]其中，微小信號檢測器測量出由待測導線與傳感器之間電壓差引起的微信電流信號，進行放大及差分運算，實現模數轉換。並把轉換後的數位訊號發送到電壓信號觀測器。電壓信號觀測器將接收到的數位訊號進行處理，根據微小電流信號與待測電壓的數量關係得到待測導線中的電壓有效值，並將數據發送到數據存儲和輸出模塊。數據存儲和輸出模塊將電壓信號觀測器輸出的數據通過Zigbee無線方式傳輸出去。
[0048]其中，微小信號檢測器的工作原理如下:
[0049]包含2個金屬板的傳感器通過鉗子3固定於待測導線2上，由於傳感器與待測導線間存在電壓差，金屬板上將流過數量級為μΑ的微小電流;運放電路將2個金屬板上流過電流信號放大並轉換為電壓信號;再通過差分電路將2個電壓信號相減以抵消共同受到的外界幹擾;最後由測量電路對差分電路輸出的電壓之差進行測量。
[0050]上述實施例的實現不涉及對程序或協議的改進，均通過硬體及已有功能模塊實現。
[0051]本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而並非是對本實用新型的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型權利要求的保護範圍之內。
【主權項】
1.一種雙通道非接觸式100V以下電壓測量裝置，其特徵在於，包括: 微小信號檢測器:用於檢測數量級為μΑ的微小電流信號，並對其進行放大及差分運算； 電壓信號觀測器:用於將微小信號檢測器輸出的電壓信號進行處理，利用微小電流與待測電壓的數量關係得到待測導線中的電壓有效值； 數據存儲和輸出模塊:將電壓信號觀測器輸出的數據進行存儲，並通過有線或無線的方式進行數據輸出。2.根據權利要求1所述的一種雙通道非接觸式1000V以下電壓測量裝置，其特徵在於，所述微小信號檢測器包括: 傳感器:包括第一金屬板和第二金屬板，所述第一金屬板直接連接運放電路輸入端，第二金屬板粘貼厚度一定且介電常數已知的雲母片後與運放電路另一輸入端連接，所述第一金屬板和第二金屬板並排置於一個鉗子上，使用時通過鉗子固定於待測導線上，為微小的洩漏電流提供通路； 運放電路:用於將流過所述傳感器的兩個微小電流信號放大並轉換為電壓信號； 差分電路:用於抵消共同受到的外界幹擾，將運放電路得到的2個電壓信號進行相減； 測量電路:用於將差分電路輸出的電壓之差進行測量並進行模數轉換。3.根據權利要求2所述的一種雙通道非接觸式1000V以下電壓測量裝置，其特徵在於:所述的運放電路採用LM324。4.根據權利要求2所述的一種雙通道非接觸式1000V以下電壓測量裝置，其特徵在於:所述差分電路由採樣電阻和減法電路組成，所述減法電路由運算放大器、電阻和電容組成。5.根據權利要求1所述的一種雙通道非接觸式1000V以下電壓測量裝置，其特徵在於:所述數據存儲和輸出模塊包括ZigBee無線通信模塊。6.根據權利要求1所述的一種雙通道非接觸式1000V以下電壓測量裝置，其特徵在於:所述數據存儲和輸出模塊包括USB輸出模塊。7.根據權利要求1所述的一種雙通道非接觸式1000V以下電壓測量裝置，其特徵在於:所述數據存儲和輸出模塊包括SD卡存儲模塊。
【文檔編號】G01R19/02GK205720386SQ201620605132
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月16日
【發明人】劉希喆, 陳臻, 郭嘉華
【申請人】華南理工大學