[实用新型]直流电压隔离检测装置

说明书

本实用新型涉及采用数字测量技术测量电压的装置，进一步涉及一种主要应用于微型计算机控制系统及其它自动控制系统对不共地且无电直接连接的系统或单元中的直流电压进行隔离检测的装置。

在微型计算机控制系统及其它自动控制系统中，考虑到系统的抗干扰性、相互间电源的浮空状态及电平的不一致性，在检测外界电压值时，一般都需要采取电隔离方式。现有对直流电压隔离检测方式主要有“直一交一直”方式和采用霍尔元件方式，前者先将直流电压逆变为交流电压，通过隔离变压器后再将交流电压整流为直流电压，测量整流后的直流电压即可获得隔离前的直流电压值。这种隔离检测装置电路比较复杂，所需元器件多，可靠性及精度欠差，后者线路简单，工作可靠，但由于精度不高和体积较大等原因，目前已很少采用。

本实用新型的目的是提出一种主要应用于微机控制系统及其它自动控制系统的直流电压隔离检测装置。

本实用新型实质上是一种配有外壳的六端有源网络。该六端有源网络有两组共地输入端，一组是被检测电压输入端，跨接在被检测直流电压的两端，另一组是检测控制输入端，接至微机系统经过光电隔离的输出口，还有一组不共地测量输出端，接至微机系统A／D模数转换器的输入口，供采用数字测量技术测量电压。

该六端有源网络由开关三极管及其基极输入耦合电路，初级线圈串接在开关三极管集电极支路的隔离变压器，跨接在隔离变压器次级线圈两端的可变分压电阻，以及跨接在隔离变压器初级线圈两端的续流二极管，跨接在开关三极管集电极与发射极间的压敏电阻和跨接在、开关三极管基极与发射极间的保护二极管组成。

开关三极管发射极接至被检测电压输入端与检测控制输入端的共地端，即公共地端，串接在集电极支路的隔离变压器初级线圈的一端接至被检测电压输入端的另一端，由一端接至直流电源的分压电阻和隔直电容组成的开关三极管基极输入耦合电路两端分别接至检测控制输入端两端，跨接在隔离变压器次级线圈两端的可变分压电阻的一端及活动端分别接至不共地测量输出端两端。

当需要对直流电压进行检测时，或在检测周期内，微机系统经过光电隔离的输出口输出负方波检测控制信号，其宽度根据微机系统的A／D模数转换速度设定。检测控制输入端由低电平跳变为高电平即呈高阻状态后，开关三极管基极通过分压电阻和隔直电容从直流电源获得偏置电流，进入饱和导通状态。被检测电压输入端的直流电压由原来加在开关三极管的集电极与发射极间而变为全部加在隔离变压器的初级线圈上，在隔离变压器次级侧的可变分压电阻上感应出与被检测直流电压近似为线性正比例关系的电压，比例系数由隔离变压器的变压比确定。尽管可变分压电阻上的电压呈指数衰减，由于开关三极管导通瞬间至A／D模数转换启动时间是恒定的，并由微机系统软件严格设定，上述线性正比例关系可以近似成立。检测完毕后，检测控制输入端又跳变为低电平，隔直电容反向放电，开关三极管失去偏流又重新处于截止状态。隔直电容的重要作用是在检测控制输入端因故长期处于高阻状态时，可以防止由于开关三极管长期导通使隔离变压器初级线圈和开关三极管集电极与发射极间长期承受被检测直流电压而造成损坏。

本实用新型线路简单，采用元器件少，设有不共地测量输出端，可以实现对直流电压隔离检测，采用工作于远离磁化曲线饱和区的隔离变压器，由于其具有高精度的变压比和良好的线性度，且不受环境温度变化影响，因此，本实用新型具有测量精度高，线性度好和工作稳定可靠的特点。

附图为本实用新型的电原理图。

下面结合实施例并对照附图对本实用新型作出说明：

实施例是一个实用于直流镉镍蓄电池屏进行电池总电压为180－270伏和控制母线电压为220伏测量的直流电压隔离检测装置，微机系统主机为8031单片机，A／D数模转换芯片为0809。经过光电隔离的输出口输出宽度为5毫秒的负方波检测控制信号。

端子A1、B1是被检测电压输入端，端子A2、B2是检测控制输入端，其中端子B1、B2相互连接为公共地端。端子A3、B3是不共地测量输出端。

开关三极管BG采用2SD870，耐压1500伏；防止其集电极与发射极间出现意外过电压而造成损坏的压敏电阻YM选择参数为电压400伏、电流1000安；隔离变压器Tr采用普通电源变压器，容量5伏安、变压比为220／6.3、硅钢片铁芯带屏蔽层；保护二极管D1、续流二极管D2采用1N4001，可变分压电阻W采用1000欧、0.25瓦电位器；直流电源E为12伏，分压电阻R1、R2分别为88欧、39欧，隔直电容C采用10微法、耐压50伏电解电容。