本實(shí)用新型涉及在通訊行業(yè)的動力環(huán)境監(jiān)控領(lǐng)域需要監(jiān)測電源電壓，且輸入電源和輸出信號需要隔離的電壓監(jiān)測領(lǐng)域，特別涉及一種兼容交流和直流的監(jiān)測電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，在工業(yè)領(lǐng)域，交流電源電壓范圍一般為：AC(alternating current，交流電)165V～265V，如需要監(jiān)測交流電源電壓，且為了避免輸入交流電源對監(jiān)測系統(tǒng)造成干擾和一些安全因素的考慮，輸入交流電源必須和輸出信號做電氣隔離。
目前針對這種需要有一些方案，但交流電源電壓的監(jiān)測電路和直流電壓的監(jiān)測電路差異較大。但是在通訊行業(yè)的動力環(huán)境監(jiān)控領(lǐng)域，越來越多的通訊基站或者戶外拉遠(yuǎn)基站的動力電源采用高壓直流遠(yuǎn)供電源，而不是僅用交流電源，如需安裝動力環(huán)境監(jiān)控設(shè)備，在現(xiàn)有技術(shù)，需要預(yù)先了解該基站使用的動力電源是交流電源還是高壓直流遠(yuǎn)供電源，然后再使用相應(yīng)的交流或直流電壓監(jiān)測設(shè)備。對于監(jiān)控設(shè)備的生產(chǎn)廠家來說，也需區(qū)分兩種不同的設(shè)備。
如此，由于要求輸入電源和輸出信號做電氣隔離，導(dǎo)致交流電源電壓監(jiān)測電路不能監(jiān)測直流電源電壓值，反之，直流電源電壓監(jiān)測電路不能監(jiān)測交流電源電壓值。在通訊行業(yè)的動力環(huán)境監(jiān)控領(lǐng)域，通訊基站或者戶外拉遠(yuǎn)基站存在兩種動力電源，如需安裝動力環(huán)境監(jiān)控設(shè)備，在現(xiàn)有技術(shù)，需要預(yù)先了解該基站使用的動力電源是交流電源還是高壓直流遠(yuǎn)供電源，然后再使用相應(yīng)的交流或直流電壓監(jiān)測設(shè)備，對用戶來說造成很多麻煩，以及造成一些不必要的人力和物力上的資源浪費(fèi)。對于監(jiān)控設(shè)備的生產(chǎn)廠家來說，也需區(qū)分兩種不同的設(shè)備，不方便生產(chǎn)和管理。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實(shí)用新型提出了一種兼容交流和直流的監(jiān)測電路，用以克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷。
具體的，本實(shí)用新型提出了以下具體的實(shí)施例：
本實(shí)用新型實(shí)施例提出了一種兼容交流和直流的監(jiān)測電路，包括：用于將輸入的交流電和/或直流電進(jìn)行分壓，并產(chǎn)生分壓后對應(yīng)電信號的信號接入端、用于輸入信號和輸出信號的電氣隔離，以及耦合交流信號或直流信號的隔離模塊、對輸入的信號進(jìn)行差分放大的差分放大模塊、整流及濾波模塊、信號轉(zhuǎn)換模塊、信號檢測端；其中，
所述信號接入端連接所述隔離模塊；
所述隔離模塊連接所述差分放大模塊；
所述差分放大模塊連接所述整流及濾波模塊；
所述整流及濾波模塊連接所述信號轉(zhuǎn)換模塊；
所述信號轉(zhuǎn)換模塊連接所述信號檢測端。
在一個具體的實(shí)施例中，所述信號接入端包括分壓電路，其中，所述信號接入端用于將所接入的交流電源或者直流電源進(jìn)行分壓處理。
在一個具體的實(shí)施例中，所述分壓電路包括電阻，其中，所述電阻用于對輸入的電信號進(jìn)行分壓處理。
在一個具體的實(shí)施例中，所述隔離模塊包括：隔離運(yùn)算放大器。
在一個具體的實(shí)施例中，所述差分放大模塊包括：差分放大器。
在一個具體的實(shí)施例中，所述整流及濾波模塊，包括：整流及濾波模塊；其中，所述全波整流電路連接所述濾波電路。
在一個具體的實(shí)施例中，所述全波整流電路包括：運(yùn)算放大器。
在一個具體的實(shí)施例中，所述濾波電路為由運(yùn)算放大器構(gòu)成的RC有源平滑濾波電路。
在一個具體的實(shí)施例中，所述信號轉(zhuǎn)換模塊為：A/D轉(zhuǎn)換器。
在一個具體的實(shí)施例中，所述信號檢測端為：單片機(jī)MCU。
以此，本實(shí)用新型提出了一種兼容交流和直流的監(jiān)測電路，包括：用于將輸入的交流電和/或直流電進(jìn)行分壓，并產(chǎn)生分壓后對應(yīng)電信號的信號接入端、用于輸入信號和輸出信號的電氣隔離，以及耦合交流信號或直流信號的隔離模塊、對輸入的信號進(jìn)行差分放大的差分放大模塊、整流及濾波模塊、信號轉(zhuǎn)換模塊、信號檢測端；其中，所述信號接入端連接所述隔離模塊；所述隔離模塊連接所述差分放大模塊；所述差分放大模塊連接所述整流及濾波模塊；所述整流及濾波模塊連接所述信號轉(zhuǎn)換模塊；所述信號轉(zhuǎn)換模塊連接所述信號檢測端。以此，通過隔離模塊實(shí)現(xiàn)了輸入電源和輸出信號的電氣隔離，又能滿足耦合交流信號和直流信號，可以完全兼容交流電源電壓和直流電源電壓的監(jiān)測，當(dāng)輸入直流電源時就無需區(qū)分正，負(fù)極性，當(dāng)正，負(fù)極接線錯誤時，經(jīng)本提案的整流模塊部分，輸出仍然為正電壓，提高了安裝接線的方便性，避免接線錯誤。
附圖說明
為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本實(shí)用新型的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提出的一種兼容交流和直流的監(jiān)測電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提出的一種兼容交流和直流的監(jiān)測電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖例說明：
1：信號接入端 2：隔離模塊
3：差分放大模塊 4：整流及濾波模塊
5：信號轉(zhuǎn)換模塊 6：信號檢測端
具體實(shí)施方式
在下文中，將更全面地描述本公開的各種實(shí)施例。本公開可具有各種實(shí)施例，并且可在其中做出調(diào)整和改變。然而，應(yīng)理解：不存在將本公開的各種實(shí)施例限于在此公開的特定實(shí)施例的意圖，而是應(yīng)將本公開理解為涵蓋落入本公開的各種實(shí)施例的精神和范圍內(nèi)的所有調(diào)整、等同物和/或可選方案。
在下文中，可在本公開的各種實(shí)施例中使用的術(shù)語“包括”或“可包括”指示所公開的功能、操作或元件的存在，并且不限制一個或更多個功能、操作或元件的增加。此外，如在本公開的各種實(shí)施例中所使用，術(shù)語“包括”、“具有”及其同源詞僅意在表示特定特征、數(shù)字、步驟、操作、元件、組件或前述項(xiàng)的組合，并且不應(yīng)被理解為首先排除一個或更多個其它特征、數(shù)字、步驟、操作、元件、組件或前述項(xiàng)的組合的存在或增加一個或更多個特征、數(shù)字、步驟、操作、元件、組件或前述項(xiàng)的組合的可能性。
在本公開的各種實(shí)施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一個”包括同時列出的文字的任何組合或所有組合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一個”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。
在本公開的各種實(shí)施例中使用的表述(諸如“第一”、“第二”等)可修飾在各種實(shí)施例中的各種組成元件，不過可不限制相應(yīng)組成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的順序和/或重要性。以上表述僅用于將一個元件與其它元件區(qū)別開的目的。例如，第一用戶裝置和第二用戶裝置指示不同用戶裝置，盡管二者都是用戶裝置。例如，在不脫離本公開的各種實(shí)施例的范圍的情況下，第一元件可被稱為第二元件，同樣地，第二元件也可被稱為第一元件。
應(yīng)注意到：如果描述將一個組成元件“連接”到另一組成元件，則可將第一組成元件直接連接到第二組成元件，并且可在第一組成元件和第二組成元件之間“連接”第三組成元件。相反地，當(dāng)將一個組成元件“直接連接”到另一組成元件時，可理解為在第一組成元件和第二組成元件之間不存在第三組成元件。
在本公開的各種實(shí)施例中使用的術(shù)語“用戶”可指示使用電子裝置的人或使用電子裝置的裝置(例如，人工智能電子裝置)。
在本公開的各種實(shí)施例中使用的術(shù)語僅用于描述特定實(shí)施例的目的并且并非意在限制本公開的各種實(shí)施例。如在此所使用，單數(shù)形式意在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否則在這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本公開的各種實(shí)施例所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的含義相同的含義。所述術(shù)語(諸如在一般使用的詞典中限定的術(shù)語)將被解釋為具有與在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的語境含義相同的含義并且將不被解釋為具有理想化的含義或過于正式的含義，除非在本公開的各種實(shí)施例中被清楚地限定。
實(shí)施例1
本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種兼容交流和直流的監(jiān)測電路，如圖1所示，包括：用于將輸入的交流電和/或直流電進(jìn)行分壓，并產(chǎn)生分壓后對應(yīng)電信號的信號接入端1、用于輸入信號和輸出信號的電氣隔離，以及耦合交流信號和直流信號的隔離模塊2、對輸入的信號進(jìn)行差分放大的差分放大模塊3、整流及濾波模塊4、信號轉(zhuǎn)換模塊5、信號檢測端6；其中，
所述信號接入端1連接所述隔離模塊2；
所述隔離模塊2連接所述差分放大模塊3；
所述差分放大模塊3連接所述整流及濾波模塊4；
所述整流及濾波模塊4連接所述信號轉(zhuǎn)換模塊5；
所述信號轉(zhuǎn)換模塊5連接所述信號檢測端6。
在一個具體的實(shí)施例中，如圖2所示，所述信號接入端包括分壓電路，其中，所述信號接入端用于將所接入的交流電源或者直流電源進(jìn)行分壓處理。
在實(shí)際的應(yīng)用場景中，所述分壓電路包括電阻，其中，所述電阻用于對輸入的電信號進(jìn)行分壓處理。具體的，如圖2所示，包括電阻R1和電阻R2。
在一個具體的實(shí)施例中，如圖2所示，所述隔離模塊包括：隔離運(yùn)算放大器。具體的在圖2中隔離運(yùn)算放大器為電阻R1和電阻R2之后，電阻R3和電阻R4之前的部分。
具體的，隔離運(yùn)算放大器既能實(shí)現(xiàn)輸入信號和輸出信號的電氣隔離，又能滿足耦合交流信號或者直流信號，當(dāng)輸入為交流電源時，輸出為交流小信號，當(dāng)輸入為直流電源時，輸出為直流小信號。其中，由于前述有分壓電路，使得輸出端的電信號的電壓會小于原始的從信號輸入端接收到的電信號；具體的交流小信號為電壓小于原始輸入的交流電的電壓的交流電信號；與之對應(yīng)的是，直流小信號為電壓小于原始輸入的直流電的電壓的直流電信號。
而現(xiàn)有技術(shù)中如要監(jiān)測交流電源電壓值，采用電壓互感器進(jìn)行電氣隔離，如要監(jiān)測高壓直流遠(yuǎn)供電源電壓，采用線性光耦進(jìn)行電氣隔離，兩種電路不能兼容。
在一個具體的實(shí)施例中，所述差分放大模塊包括：差分放大器。
差分放大器是能把兩個輸入電壓的差值加以放大的電路；具體的，是一種能把兩個輸入電壓的差值加以放大的電路，也稱差動放大器。是一種零點(diǎn)漂移很小的直接耦合放大器，常用于直流放大。它可以是平衡(術(shù)語“平衡”意味著差分)輸入和輸出，也可以是單端(非平衡)輸入和輸出，常用來實(shí)現(xiàn)平衡與不平衡電路的相互轉(zhuǎn)換。
在一個具體的實(shí)施例中，所述整流及濾波模塊，包括：全波整流電路和濾波電路；其中，所述全波整流電路連接所述濾波電路。
其中，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，所述全波整流電路包括：運(yùn)算放大器。
采用運(yùn)算放大器構(gòu)成精密全波整流電路，相比由二極管構(gòu)成的整流電路，由于二極管存在體內(nèi)壓降，對于微小的交流信號，整流電路的輸出波形在零區(qū)附近存在非常明顯的失真，而采用運(yùn)算放大器構(gòu)成的精密全波整流電路可對微小的交流信號進(jìn)行整流，整流后波形不失真。同理，全波整流電路的輸入為直流小信號時，輸出仍然為不失真的直流信號。
在實(shí)際的應(yīng)用中，所述濾波電路為由運(yùn)算放大器構(gòu)成的RC(Resistance-Capacitance，相移)有源平滑濾波電路。
以此，通過由運(yùn)算放大器構(gòu)成的RC有源平滑濾波電路作為濾波電路可以將整流電路部分輸出信號的有效值轉(zhuǎn)換為平均值。
在一個具體的實(shí)施例中，所述信號轉(zhuǎn)換模塊為：A/D轉(zhuǎn)換器。
具體的，A/D轉(zhuǎn)換器即模數(shù)轉(zhuǎn)換器，或簡稱ADC，通常是指一個將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號的電子元件。通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個輸入電壓信號轉(zhuǎn)換為一個輸出的數(shù)字信號。由于數(shù)字信號本身不具有實(shí)際意義，僅僅表示一個相對大小。故任何一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要一個參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)，比較常見的參考標(biāo)準(zhǔn)為最大的可轉(zhuǎn)換信號大小。而輸出的數(shù)字量則表示輸入信號相對于參考信號的大小。
其中，A/D轉(zhuǎn)換器的工作具體存在有三種方法：逐次逼近法、雙積分法、電壓頻率轉(zhuǎn)換法、
其中，逐次逼近法轉(zhuǎn)換的時間為微秒級；而雙積分法是將輸入電壓變換成與其平均值成正比的時間間隔，再把此時間間隔轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，屬于間接轉(zhuǎn)換。
還一種是電壓頻率轉(zhuǎn)換法。具體的工作過程是：當(dāng)模擬電壓Vi加到V/F的輸入端，便產(chǎn)生頻率F與Vi成正比的脈沖，在一定的時間內(nèi)對該脈沖信號計(jì)數(shù)，時間到，統(tǒng)計(jì)到計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值正比于輸入電壓Vi，從而完成A/D轉(zhuǎn)換。
具體的，可以選用以上任意一種工作方式的A/D轉(zhuǎn)換器。且可以根據(jù)需要以及具體的使用環(huán)境選用其他工作方式的A/D轉(zhuǎn)換器，在實(shí)際的應(yīng)該過程中進(jìn)行隨時調(diào)整。
在一個具體的實(shí)施例中，所述信號檢測端為：單片機(jī)MCU。
微控制單元(Microcontroller Unit；MCU)，又稱單片微型計(jì)算機(jī)(Single Chip Microcomputer)或者單片機(jī)，是把中央處理器(Central Process Unit；CPU)的頻率與規(guī)格做適當(dāng)縮減，并將內(nèi)存(memory)、計(jì)數(shù)器(Timer)、USB、A/D轉(zhuǎn)換、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅(qū)動電路都整合在單一芯片上，形成芯片級的計(jì)算機(jī)，為不同的應(yīng)用場合做不同組合控制。諸如手機(jī)、PC外圍、遙控器，至汽車電子、工業(yè)上的步進(jìn)馬達(dá)、機(jī)器手臂的控制等，都可見到MCU的身影。以此，采用A/D轉(zhuǎn)換器，結(jié)合MCU即可采集到該平均值，然后根據(jù)交流信號有效值和平均值的比例關(guān)系，即可監(jiān)測輸入交流電源的有效值。對于直流信號，經(jīng)平滑濾波電路后，直流信號的有效值就是平均值。
本實(shí)用新型提出了一種兼容交流和直流的監(jiān)測電路，包括：用于將輸入的交流電和/或直流電進(jìn)行分壓，并產(chǎn)生分壓后對應(yīng)電信號的信號接入端、用于輸入信號和輸出信號的電氣隔離，以及耦合交流信號或直流信號的隔離模塊、對輸入的信號進(jìn)行差分放大的差分放大模塊、整流及濾波模塊、信號轉(zhuǎn)換模塊、信號檢測端；其中，所述信號接入端連接所述隔離模塊；所述隔離模塊連接所述差分放大模塊；所述差分放大模塊連接所述整流及濾波模塊；所述整流及濾波模塊連接所述信號轉(zhuǎn)換模塊；所述信號轉(zhuǎn)換模塊連接所述信號檢測端。以此，通過隔離模塊實(shí)現(xiàn)了輸入電源和輸出信號的電氣隔離，又能滿足耦合交流信號和直流信號，可以完全兼容交流電源電壓和直流電源電壓的監(jiān)測，當(dāng)輸入直流電源時就無需區(qū)分正，負(fù)極性，當(dāng)正，負(fù)極接線錯誤時，經(jīng)本提案的整流模塊部分，輸出仍然為正電壓，提高了安裝接線的方便性，避免接線錯誤。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個優(yōu)選實(shí)施場景的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實(shí)施本實(shí)用新型所必須的。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解實(shí)施場景中的裝置中的模塊可以按照實(shí)施場景描述進(jìn)行分布于實(shí)施場景的裝置中，也可以進(jìn)行相應(yīng)變化位于不同于本實(shí)施場景的一個或多個裝置中。上述實(shí)施場景的模塊可以合并為一個模塊，也可以進(jìn)一步拆分成多個子模塊。
上述本實(shí)用新型序號僅僅為了描述，不代表實(shí)施場景的優(yōu)劣。
以上公開的僅為本實(shí)用新型的幾個具體實(shí)施場景，但是，本實(shí)用新型并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。