今天為大家介紹一項國家發(fā)明授權(quán)專利——一種電壓變送器。該專利由寧波中車時代傳感技術(shù)有限公司申請，并于2016年8月24日獲得授權(quán)公告。

內(nèi)容說明

本發(fā)明涉及電壓變送器，尤其涉及單電源供電、帶有整流濾波電路的交流電壓變送器。

發(fā)明背景

電壓變送器是一種將被測交流電壓、直流電壓、脈沖電壓轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出直流電壓或直流電流并隔離輸出模擬信號或數(shù)字信號的裝置。

現(xiàn)有的電壓變送器可實現(xiàn)對高壓（500-1000V）電壓的精確測量，輸出標準的0-20mA直流電流信號，但存在的缺陷是：其中的電源供電電路為了后續(xù)器件、芯片選型方面比較通用，往往使用 15V電源產(chǎn)生-15V電源進行供電；在電流電壓（I/V）轉(zhuǎn)換方面使用小型電流傳感器進行隔離測量，存在需提供電源供電，且成本比較高；為了把I/V轉(zhuǎn)換來的交流電壓轉(zhuǎn)換為理想的直流電壓信號，大部分變送器都是用真有效值轉(zhuǎn)換芯片，成本較高；電壓電流（V/I）轉(zhuǎn)換部分通過分離元件搭接電路輸出0-20mA直流電流信號，在精度、溫度特性方面不可控。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供一種電壓變送器，可輸出精度高、可靠性強的直流電流信號，成本低。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為：所述電壓變送器包括單電源供電電路、交流電流電壓轉(zhuǎn)換電路、整流電路、濾波電路、直流電壓電流轉(zhuǎn)換電路：單電源供電電路為整流電路、濾波電路、直流電壓電流轉(zhuǎn)換電路提供電源；交流電流電壓轉(zhuǎn)換電路將被測回路中的交流電流信號轉(zhuǎn)換為交流電壓信號并輸出給整流電路；整流電路將交流電壓信號轉(zhuǎn)換為直流電壓信號；濾波電路的輸入端接整流電路的輸出端，濾波電路的輸入端依次接第一個電阻、第二個電阻、運算放大器的同相輸入端，其中第二個電阻的一端接電容、0V電源，第二個電阻的另一端接另一電容、0V電源；運算放大器的反相輸入端接第三個電阻、0V電源，運算放大器的輸出端為濾波電路的輸出端，在運算放大器的反相輸入端和輸出端之間接電壓增益電路，電壓增益電路為第四個電阻、電位器串聯(lián)后與第三個電容并聯(lián)；直流電壓電流轉(zhuǎn)換電路將直流電壓信號轉(zhuǎn)換為直流電流信號并輸出。

本發(fā)明電壓變送器的電路部件包括交流電流電壓轉(zhuǎn)換（I/V轉(zhuǎn)換）電路、整流濾波電路、直流電壓電流轉(zhuǎn)換（V/I轉(zhuǎn)換）電路、單電源供電電路。

本發(fā)明I/V轉(zhuǎn)換電路接入被測電壓的回路中，并串聯(lián)電阻R分壓限流，I/V轉(zhuǎn)換電路可將被測回路中的交流電流信號轉(zhuǎn)換為交流電壓信號并輸出給整流、濾波電路，整流、濾波電路將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓信號，直流電壓信號經(jīng)V/I轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后，輸出標準的直流電流信號。I/V轉(zhuǎn)換電路采用電壓互感器，只需在后端增加一個電阻就可以轉(zhuǎn)換為電壓信號，電壓互感器為無源器件，且成本低廉、輸出精度高。

在本發(fā)明中，整流電路的輸入端與0V之間串聯(lián)電阻R3、R4，整流電路輸入端與輸出端之間并聯(lián)反相比例運算電路和電壓跟隨電路。在整流、濾波電路中，電路設(shè)計簡單，便于電路印制板小型化，降低成本，并可輸出理想的直流信號。