[实用新型]一种交流信号测量电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种交流信号测量电路，主要用于交流电信号的精确测量。

背景技术

当前飞行器上有大量的交流信号需要测量系统进行测量，传统的测量电路分为交流模拟量变换器及远置单元两个模块。交流模拟量变换器将交变信号转换为一个直流模拟量信号进行传输。由于需要经过整流滤波环节，当交流信号源出现短暂变化时，这种传统的检测电路不能及时发现。而且由于模拟量信号易受干扰，且不利于远距离传输。所以远置单元在对转换后的模拟量信号进行测量时，误差较大，且设备体积和质量都比较大。综上所述，传统的交流信号测量电路体积庞大，质量较重，测量误差较大。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种交流信号测量电路，通过采用电压比较和过零点计算代替现有技术中AD有效值变换的方式，提高了测量精度。

本实用新型的技术解决方案是：

一种交流信号测量电路，包括变压器、低通滤波器、过零检测电路和FPGA芯片，交流信号经过变压器之后输入到低通滤波器，低通滤波器的输出送入过零检测电路中，过零检测电路的输出送入FPGA芯片。

所述过零检测电路包括电阻R1、电阻R2和比较器，输入信号经过电阻R1之后连接比较器的同相端，电阻R2的一端接地，另一端连接比较器的同相端，参考电压输入到比较器的反向端。

所述电阻R1的阻值为20KΩ。

所述电阻R2的阻值为2KΩ。

所述参考电压为1.5V。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

(1)本实用新型交流信号测量电路经过变压器对交流信号进行隔离和变换后，不会对被测交流信号造成干扰，而且不再像现有技术中的实现方式一样对交流电信号的测量需要变换器和远置单元，本实用新型可以降低模拟信号在传输过程中的干扰，且降低了成本。

(2)本实用新型采用过零点测量的方式，可以避免信号在经过整流滤波环节造成的延时。当交流信号发生短暂变化时，可以迅速的计算出交流信号的有效值。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理示意图；

图2为本实用新型的过零检测电路示意图；

图3为本实用新型变压器输出的波形和门限设置波形示意图；

图4为本实用新型FPGA电路示意图。

具体实施方式

本实用新型的电路示意图如图1所示，包括变压器、低通滤波器、过零检测电路和FPGA芯片，交流信号经过变压器之后输入到低通滤波器，低通滤波器的输出送入过零检测电路中，过零检测电路的输出送入FPGA芯片，外系统交流信号经过变压器进行隔离、变换，输出0～5V的交流信号，之后由低通滤波器对信号进行滤波，将滤波之后的电信号输入过零检测电路，通过测量大于参考电压的时间，交流信号的周期来计算交流信号的有效电压。

过零检测电路包括电阻R1、电阻R2和比较器，输入信号经过电阻R1之后连接比较器的同相端，电阻R2的一端接地，另一端连接比较器的同相端，参考电压输入到比较器的反向端。电阻R1的阻值为20KΩ，电阻R2的阻值为2KΩ，所述参考电压为1.5V。

本实用新型采用变压器对交流信号进行隔离和变换，通过变压器不仅能够实现测量系统和被测系统间的隔离，而且可以通过调节线圈匝数改变输入输出电压的比值，滤波电路主要为一个低通滤波器，FPGA用于对交流信号电压比较后过零点时刻的计算。

过零检测电路主要测量交流信号经过零点的时刻和时间，电路示意图如图2所示。经过低通滤波器的滤波之后，输出信号输入到比较器的同相输入端，比较器的反向端连接参考电压V_ref＝1.5V。

交流信号的有效值为U，周期为T。交流信号经过变压器进行隔离和变换，变压器线圈匝数为N∶1，形成的ui输入比较器的同相端。基准电压V_ref输入比较器的反相端。设比较器输出低电平为V_L，高电平为V_H，再设ui上升到V_ref的时刻为t1，ui下降到V_ref的时刻为t2，且有0＜t＜t1＜T/4＜t2＜T，则比较器的输出电平：