电压测量装置及方法

技术领域

本公开涉及电压测量技术领域，尤其涉及电压测量装置及方法。

背景技术

现在市场上常见的电压测量方式有两种常见类型，第一种采用电压互感器进行隔离，然后串接电阻产生采样信号，其特点是虽然能够实现电压隔离，但是由于一般的互感器体积较大，在测量设备上占用的空间较大，；另一种是直接接入多个电阻进行分压，产生采样信号，其特点是在测量设备占用空间小，但是信号无法隔离，无法保证测量精度。

发明内容

本公开的目的是要提供电压测量装置及方法，可以解决上述现有技术问题中的一个或者多个。

根据本公开的一个方面，提供了电压测量装置，包括电压采样模块、电源转换模块、VREF参考电压模块、控制模块和TTL通讯隔离模块，电压采样模块和电源转换模块的输入端均与待测电压相连，电压采样模块的输出端与控制模块相连，电源转换模块的输出端分别与VREF参考电压模块和控制模块相连，VREF参考电压模块的输出端与电压采样模块相连，控制模块的输出端与TTL通讯隔离模块相连。

在一些实施方式中，电压采样模块包括三组串联电阻，三组串联电阻的一端分别连接待测电压的A相、B相和C相，另外一端作为三个输出端与控制模块相连接。

在一些实施方式中，每组串联电阻包括5个电阻。

在一些实施方式中，电源转换模块包括半波整流电路、场效应管Q1和型号为LR7533的芯片U4，半波整流电路包括二极管D1、二极管D2和二极管D3，二极管D1、二极管D2和二极管D3的正极分别连接待测电压的A相、B相和C相，二极管D1、二极管D2和二极管D3的负极连接在一起后与二极管D4的正极相连，二极管D4的负极通过电阻R5与场效应管Q1的漏极相连，场效应管Q1的栅极连接稳压二极管ZD1的负极，稳压二极管ZD1的正极接地，场效应管Q1的栅极通过串联连接的电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4与二极管D1、二极管D2和二极管D3的负极相连，场效应管Q1的源极与芯片U4的输入端相连，芯片U4的输出端分别连接VREF参考电压模块3和控制模块4。

在一些实施方式中，VREF参考电压模块包括型号为LMV321的芯片U2，芯片U2的电源输入端与芯片U4的输出端相连接，芯片U2的输出端与电压采样模块的输出端相连接，芯片U2的输出端与芯片U2的IN-引脚通过电阻R31相连。

在一些实施方式中，控制模块包括型号为HC32F005的芯片U3，芯片U3的电源输入端与芯片U4的输出端相连接，电压采样模块的三个输出端分别连接芯片U4的引脚P01、引脚P24和引脚P34，芯片U3的引脚P35作为信号输出端与TTL通讯隔离模块的输入端相连，芯片U3的引脚P36作为信号接收端与TTL通讯隔离模块的输出端相连。

在一些实施方式中，TTL通讯隔离模块包括型号均为EL357的光电耦合元件U1和光电耦合元件U5，光电耦合元件U1的引脚1连接芯片U4的输出端，光电耦合元件U1的引脚2连接芯片U3的引脚P35，光电耦合元件U1的引脚3通过电阻R33连接光电耦合元件U5的引脚1，光电耦合元件U1的引脚4连接光电耦合元件U5的引脚2，光电耦合元件U5的引脚3接地，光电耦合元件U5的引脚4连接芯片U3的引脚P36和芯片U4的输出端。

根据本公开的另一个方面，提供了电压测量方法，包括以下步骤，电压采样模块对待测电压进行采样并发送至控制模块，电源转换模块将待测电压转换成直流电，为VREF参考电压模块和控制模块供电，TTL通讯隔离模块将控制模块的输出信号进行隔离。

本公开提供的电压测量装置及方法，通过电压采样模块直接连接待测电压取电，通过控制模块进行运算后进行信号隔离后传输，既保证电压测量装置体积较小，减少所占空间，同时保证电压测量的精度，信号隔离后传输解决了共模干扰的问题，进一步提高电压测量的精度。

另外，在本公开技术方案中，凡未作特别说明的，均可通过采用本领域中的常规手段来实现本技术方案。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开一实施例提供的电压测量装置的结构示意图。

图2为本公开一实施例提供的电压测量装置中的电压采样模块和电源转换模块的电路图。

图3为本公开一实施例提供的电压测量装置中的VREF参考电压模块的电路图。

图4为本公开一实施例提供的电压测量装置中的控制模块和TTL通讯隔离模块的电路图。

图5为本公开一实施例提供的电压测量方法的流程图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

实施例1：

在本实施例中，参考说明书附图1-4，提供了一种电压测量装置，包括电压采样模块1、电源转换模块2、VREF参考电压模块3、控制模块4和TTL通讯隔离模块5，电压采样模块1和电源转换模块2的输入端均与待测电压相连，电压采样模块1的输出端与控制模块4相连，电源转换模块2的输出端分别与VREF参考电压模块3和控制模块4相连，VREF参考电压模块3的输出端与电压采样模块1相连，控制模块4的输出端与TTL通讯隔离模块5相连。

在可选的实施例中，电压采样模块1包括三组串联电阻，三组串联电阻的一端分别连接待测电压的A相、B相和C相，另外一端作为三个输出端与控制模块4相连接。由此，串联的分压电阻采集电压信号发送至控制模块进行运算，提高测量精度。

在可选的实施例中，串联电阻均可以采用高精度电阻，进一步提高电压测量的精度。

在可选的实施例中，每组串联电阻包括5个电阻。

在可选的实施例中，电源转换模块2包括半波整流电路、场效应管Q1和型号为LR7533的芯片U4，半波整流电路包括二极管D1、二极管D2和二极管D3，二极管D1、二极管D2和二极管D3的正极分别连接待测电压的A相、B相和C相，二极管D1、二极管D2和二极管D3的负极连接在一起后与二极管D4的正极相连，二极管D4的负极通过电阻R5与场效应管Q1的漏极相连，场效应管Q1的栅极连接稳压二极管ZD1的负极，稳压二极管ZD1的正极接地，场效应管Q1的栅极通过串联连接的电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4与二极管D1、二极管D2和二极管D3的负极相连，场效应管Q1的源极与芯片U4的输入端相连，芯片U4的输出端分别连接VREF参考电压模块3和控制模块4。由此，待测电压经整流二极管后的电压经过限流电阻R1至R4后为场效应管的栅极供电、再经场效应管和稳压芯片U4后，用于为控制模块4供电。

在可选的实施例中，VREF参考电压模块3包括型号为LMV321的芯片U2，芯片U2的电源输入端与芯片U4的输出端相连接，芯片U2的输出端与电压采样模块1的输出端相连接，芯片U2的输出端与芯片U2的IN-引脚通过电阻R31相连。在可选的实施例中，芯片U2可提供1.65V的偏置电压。由此，芯片U2提供偏置电压，使电压信号为正，能够输入到控制模块中。

在可选的实施例中，控制模块4包括型号为HC32F005的芯片U3，芯片U3的电源输入端与芯片U4的输出端相连接，电压采样模块1的三个输出端分别连接芯片U4的引脚P01、引脚P24和引脚P34，芯片U3的引脚P35作为信号输出端与TTL通讯隔离模块5的输入端相连，芯片U3的引脚P36作为信号接收端与TTL通讯隔离模块5的输出端相连。

在可选的实施例中，TTL通讯隔离模块5包括型号均为EL357的光电耦合元件U1和光电耦合元件U5，光电耦合元件U1的引脚1连接芯片U4的输出端，光电耦合元件U1的引脚2连接芯片U3的引脚P35，光电耦合元件U1的引脚3通过电阻R33连接光电耦合元件U5的引脚1，光电耦合元件U1的引脚4连接光电耦合元件U5的引脚2，光电耦合元件U5的引脚3接地，光电耦合元件U5的引脚4连接芯片U3的引脚P36和芯片U4的输出端。由此，将需要传输的TTL电平信号进行隔离后再传输，解决了共模干扰的问题，信号传递失真小，隔离效果好，使测量和通讯隔离，提高信号可靠性。

本公开提供的电压测量装置，通过电压采样模块直接连接待测电压取电，通过控制模块运算后进行信号隔离后传输，既保证电压测量装置体积较小，减少所占空间，同时保证电压测量的精度，信号隔离后传输解决了共模干扰的问题，进一步提高电压测量的精度。

实施例2：

在本实施例中，参考说明书附图5，提供了一种电压测量方法，应用于上述产品实施例中任一的电压测量装置，包括以下步骤：

S101：电压采样模块对待测电压进行采样并发送至控制模块；

S102：电源转换模块将待测电压转换成直流电，为VREF参考电压模块和控制模块供电；

S103：TTL通讯隔离模块将控制模块的输出信号进行隔离。

本公开提供的电压测量方法，通过电压采样模块直接连接待测电压取电，通过控制模块运算后进行信号隔离后传输，既保证电压测量装置体积较小，减少所占空间，同时保证电压测量的精度，信号隔离后传输解决了共模干扰的问题，进一步提高电压测量的精度。

以上所述仅是本公开的可选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本公开的保护范围。