專利名稱：折線展開式電壓測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電壓測量裝置技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及的是一種折線展開式電壓測量裝置。
目前，電壓測量裝置的結(jié)構(gòu)形式較多，但對以模擬量輸出或指示的電壓測量裝置來說，普遍應(yīng)用的結(jié)構(gòu)形式為一、對直流電壓被測量，其輸入電壓經(jīng)衰減(或放大)后，由模擬量輸出電路模擬輸出或指示；二、對交流電壓被測量，其輸入電壓經(jīng)整流、濾波、衰減(或放大)、電平校正后，由模擬量輸出電路模擬輸出或指示。因其在對被測電壓測量的過程中，對標(biāo)稱系統(tǒng)電壓波動偏移量反映的靈敏度低，部分交流電壓測量儀表中增加了展開電路來提高其靈敏度。但其準(zhǔn)確度沒有因靈敏度的提高而提高，且當(dāng)被測電壓低于相對較高的儀表下限值時(shí)(如測量范圍為300－450伏的交流展開電壓表的下限值為300伏)，被測電壓不能被正確指示。
本實(shí)用新型的目的即由此產(chǎn)生。旨在提供一種即能提高對圍繞某一標(biāo)稱電壓的特定變化區(qū)間內(nèi)的被測電壓測量的靈敏度、且有高的準(zhǔn)確度，又能使起點(diǎn)至低于該區(qū)間下限的被測電壓得以測量輸出指示的折線展開式電壓測量裝置。
本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的其是在現(xiàn)有由輸入電路、模擬量輸出電路構(gòu)成的模擬輸出或指示的電壓測量裝置結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在所述的輸入電路輸出電路間設(shè)置有以運(yùn)算放大器為中心的，由運(yùn)算放大器、穩(wěn)壓器、二極管及電阻組成的折線展開電路，接成分壓電路的兩電阻從其接點(diǎn)處連接在運(yùn)算放大器的反向輸入端，兩電阻中一電阻的另一端為折線展開電路的輸入端，二極管的正極連接在運(yùn)算放大器的反向輸入端、負(fù)極連接在輸出端，穩(wěn)壓器及給其提供工作電流的電阻從其接點(diǎn)處連接在運(yùn)算放大器的同向輸入端。
由于其在現(xiàn)有模擬輸出或指示的電壓測量裝置結(jié)構(gòu)中增設(shè)了折線展開電路，從而使折線展開式電壓測量裝置在其測量范圍內(nèi)，輸入被測電壓與輸出或指示的對應(yīng)關(guān)系在折點(diǎn)處一分為二，呈折線對應(yīng)關(guān)系。在折點(diǎn)至測量范圍上限設(shè)定區(qū)間內(nèi)，即測量折線的工作段，輸出指示的靈敏度大大提高。且具有從起點(diǎn)向上述區(qū)間折線過渡的特性，保證了在較低電壓，即測量折線的過渡段(對標(biāo)稱電壓而言，通常為超范圍故障電壓)的測量輸出指示。由于在折線展開電路中，運(yùn)算放大器、穩(wěn)壓器、二極管及電阻連接成所述的電路結(jié)構(gòu)，從而使該折線展開電路的輸入電壓與電流呈折線對應(yīng)關(guān)系，且各折線段線性度好、折點(diǎn)尖銳清晰。
所述的折線展開電路從其輸入端，最好連接在構(gòu)成電壓電流轉(zhuǎn)換器的另一運(yùn)算放大器的反向輸入端，該運(yùn)算放大器的同向輸入端接輸入電壓，輸出端與反向輸入端之間接輸出負(fù)載，且折線展開電路的運(yùn)算放大器與這一運(yùn)算放大器，兩者最好采用相同的型號及結(jié)構(gòu)特性。由此，從而使折線展開電路引入的誤差很小。
本實(shí)用新型有如下附圖附

圖1為本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)原理圖。
附圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1電路原理圖。
附圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2電路原理圖。
結(jié)合附圖，給出本實(shí)用新型的實(shí)施例如下實(shí)施例1
如圖1、圖2所示本實(shí)施例為一測量范圍為ac．0－－120v，輸出為dc．0－－5v，折點(diǎn)設(shè)在輸入被測電壓為ac．80v、輸出電壓為dc．1．6v的折線展開式工頻交流電壓變送器。
其是在現(xiàn)有輸入衰減電路(R1、R2)，整流濾波電路(U1、U2、D1、D2、C2、C3)，電壓電流轉(zhuǎn)換光電隔離電路(U3、U6)及模擬量輸出電路(U7、Q)等結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在構(gòu)成電壓電流轉(zhuǎn)換器的運(yùn)算放大器U3的反向輸入端連接有所述的由運(yùn)算放大器U4、穩(wěn)壓器U5、二極管D3及電阻R14、R15、R16(圖中R14’R14”之和為R14、R15’R15”之和為R15)組成的折線展開電路。運(yùn)算放大器U3的同向輸入端經(jīng)電阻R12、R11電容C3組成的輸出濾波電路與運(yùn)算放大器U2的輸出端連接，給模擬量輸出電路提供輸入電壓信號的光電耦合器U6的輸入端跨接在運(yùn)算放大器的輸出端與反向輸入端之間。電阻R14、R15接成分壓電路，從其接點(diǎn)連接在運(yùn)算放大器U4的反向輸入端，電阻R14的另一端經(jīng)阻抗調(diào)整電阻R13連接在運(yùn)算放大器U3的反向輸入端。二極管D3的正極連接在運(yùn)算放大器U4的反向輸入端、負(fù)極連接在其輸出端。穩(wěn)壓器U5由電阻R16提供工作電流，連接在運(yùn)算放大器U4的同向輸入端。
折線展開電路從其輸入端，連接在構(gòu)成電壓電流轉(zhuǎn)換器的另一運(yùn)算放大器U3的反向輸入端，該運(yùn)算放大器U3的同向輸入端接輸入電壓，輸出端與反向輸入端之間接輸出負(fù)載，且折線展開電路的運(yùn)算放大器U4與這一運(yùn)算放大器U3，兩者最好采用相同的型號及結(jié)構(gòu)特性的作用為一、因其輸入阻抗高，減小了折線展開電路對輸入電路的影響。二、在將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電流的同時(shí)，減小了與后續(xù)輸出負(fù)載電路間的影響。三、兩者的同向漂移可得到相互補(bǔ)償，減小了折線展開電路引入的誤差。
本實(shí)施例在使用時(shí)，當(dāng)輸入為0－－80v的小于設(shè)定折點(diǎn)的工頻交流被測電壓經(jīng)衰減、整流濾波后，給構(gòu)成電壓電流轉(zhuǎn)換器的運(yùn)算放大器U3提供一個(gè)較為平滑的直流電壓信號。R14、R15的分壓值小于穩(wěn)壓器U5的穩(wěn)壓值，運(yùn)算放大器U4輸出為正，二極管D3反向偏置。運(yùn)算放大器U3的輸出電流經(jīng)光電耦合器U6提供給模擬量輸出電路(U7、Q)，輸出0－－1．6v的直流電壓信號。敏度與電阻R14、R15之和的倒數(shù)成正比。此時(shí)，測量裝置處于測量折線的過渡段。當(dāng)輸入為80－－120v的大于設(shè)定折點(diǎn)的工頻交流被測電壓經(jīng)衰減、整流濾波后，給運(yùn)算放大器U3提供一個(gè)較為平滑的直流電壓信號。R14、R15的分壓值大于穩(wěn)壓器U5的穩(wěn)壓值，運(yùn)算放大器U4輸出為負(fù)，吸收電流，使其反向輸入端的電壓值穩(wěn)定在設(shè)定的數(shù)值上。運(yùn)算放大器U3的輸出電流經(jīng)光電耦合器U6提供給模擬量輸出電路(U7、Q)，輸出1．6－－5v的直流電壓信號。靈敏度與電阻R14的倒數(shù)成正比。此時(shí)，測量裝置處于測量折線的工作段，模擬輸出量被展開，靈敏度大大提高。
實(shí)施例2如圖1、圖3所示本實(shí)施例為一測量范圍為dc．0－－250v的直流折線展開式電壓表。其輸出－－儀表線圈工作電流的范圍為dc．0－－1mA。折點(diǎn)設(shè)在輸入被測電壓為dc．160v、儀表指示在儀表線圈的工作電流為dc．0．3mA處。
本實(shí)施例是在現(xiàn)有由衰減電阻R1、R9’、R9”、儀表線圈M1組成的直流電壓測量裝置結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在衰減電阻R1、R9’、R9”與儀表線圈M1之間設(shè)置有運(yùn)算放大器U3、U4、穩(wěn)壓器U5、二極管D3及電阻R14、R15、R16(圖中R14’R14”之和為R14、R15’R15”之和為R15)。其連接結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1。只是工作電流為0－－1mA的儀表線圈M1直接連接在運(yùn)算放大器U3的輸出端與反向輸入端之間，驅(qū)動儀表測量機(jī)構(gòu)輸出指示。
本實(shí)施例在使用時(shí)，當(dāng)輸入為0－－160v的小于設(shè)定折點(diǎn)的直流被測電壓經(jīng)衰減后，給運(yùn)算放大器U3提供一個(gè)平滑的直流電壓信號。R14、R15的分壓值小于穩(wěn)壓器U5的穩(wěn)壓值，運(yùn)算放大器U4輸出為正，二極管D3反向偏置。運(yùn)算放大器U3提供給儀表線圈M1的輸出電流為0－－0．3mA，靈敏度與電阻R14、R15之和的倒數(shù)成正比。此時(shí)，儀表指示在儀表線圈工作電流為0－－0．3mA所對應(yīng)的刻度，對本實(shí)施例來說即為0－－160v刻度之間。測量裝置處于測量折線的過渡段。當(dāng)輸入為160－－250v的大于設(shè)定折點(diǎn)的直流被測電壓經(jīng)衰減后，給運(yùn)算放大器U3提供一個(gè)平滑的直流電壓信號。R14、R15的分壓值大于穩(wěn)壓器U5的穩(wěn)壓值，運(yùn)算放大器U4輸出為負(fù)，吸收電流，使其反向輸入端的電壓值穩(wěn)定在設(shè)定的數(shù)值上。運(yùn)算放大器U3提供給儀表線圈M1的輸出電流為0．3－－1mA，靈敏度與電阻R14成正比。此時(shí)，儀表指示在儀表線圈工作電流為0．3－－1mA所對應(yīng)的刻度，對本實(shí)施例來說即為160－－250v刻度之間。測量裝置處于折線的工作段。模擬輸出量被展開，靈敏度大大提高。
穩(wěn)壓器U5最好采用穩(wěn)定度較高的基準(zhǔn)電源電路，以減少溫差。
權(quán)利要求1.一種折線展開式電壓測量裝置，包括輸入電路、模擬量輸出電路，其特征在于在所述的輸入電路輸出電路間設(shè)置有以運(yùn)算放大器(U4)為中心的，由運(yùn)算放大器(U4)、穩(wěn)壓器(U5)、二極管(D3)及電阻(R14、R15、R16)組成的折線展開電路，接成分壓電路的兩電阻(R14、R15)從其接點(diǎn)處連接在運(yùn)算放大器(U4)的反向輸入端，兩電阻(R14、R15)中一電阻(R14)的另一端為折線展開電路的輸入端，二極管(D3)的正極連接在運(yùn)算放大器(U4)的反向輸入端、負(fù)極連接在輸出端，穩(wěn)壓器(U5)及給其提供工作電流的電阻(R16)從其接點(diǎn)處連接在運(yùn)算放大器(U4)的同向輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的折線展開式電壓測量裝置，其特征在于所述的折線展開電路從其輸入端，連接在構(gòu)成電壓電流轉(zhuǎn)換器的另一運(yùn)算放大器(U3)的反向輸入端，該運(yùn)算放大器(U3)的同向輸入端接輸入電壓，輸出端與反向輸入端之間連接輸出負(fù)載。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的折線展開式電壓測量裝置，其特征在于所述的穩(wěn)壓器(U5)采用的是穩(wěn)定度較高的基準(zhǔn)電源電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的折線展開式電壓測量裝置，其特征在于所述的折線展開電路的運(yùn)算放大器(U4)與構(gòu)成電壓電流轉(zhuǎn)換器的運(yùn)算放大器(U3)采用相同的型號及結(jié)構(gòu)特性。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種折線展開式電壓測量裝置,其是在現(xiàn)有的模擬輸出或指示的電壓測量裝置結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,在輸入電路輸出電路間設(shè)置有由運(yùn)算放大器(U
文檔編號G01R15/00GK2414420SQ9924606
公開日2001年1月10日 申請日期1999年10月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月9日
發(fā)明者劉寶林 申請人:劉寶林