一种浮地测量电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种浮地测量电路。被测的两线制变送器通过光耦隔离电路与示波器连接，被测两线制变送器通过电流表A以及电阻RS与系统电源连接，光耦隔离电路、示波器分别与系统电源相连接；光耦隔离电路包括减法电路、电压反馈回路、电压跟随电路和光耦隔离芯片U3；系统电源包括直流电源I、直流电源II、交流电源。相对于现有技术而言，通过光耦隔离电路将被测两线制变送器与示波器及其供电电源隔离，使两线制变送器不受来自于示波器及其供电电源噪声的影响；通过控制光耦隔离电路的参数，可以使VOUT=VIN，准确的完成被测点相对于COM端的电压测量；同时，在浮地测量时保证了操作的安全性，易于实现，成本较低。
【专利说明】一种浮地测量电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及集成电路测量领域，特别涉及一种浮地测量电路。
【背景技术】
[0002]两线制变送器在工业中广泛应用。一般两线制变送器将物理量转换成Γ20πιΑ电流输出，同时Γ20πιΑ电流本身为变送器供电。但是由于导线电阻的存在，两线制变送器的参考地电平并不等于电源系统的地电平，这给两线制变送器的测量带来难度。
[0003]所有电压测量都是差分测量，电压测量分参考地电平测量和浮地测量(非参考地电平测量)两类。电压测量时，大多数传统示波器把“信号参考”端子连接到保护接地系统上，这样所有应用到示波器的信号或示波器提供的信号都会有一个公共连接点，这个公共连接点通常是示波器机箱，通过AC供电设备电源线中的第三条线接地，来保持在(或接近)零伏。浮地测量时不应该使用传统无源探头直接在参考地电平的示波器上进行浮地测量，视流经参考引线的电流数量，传统无源探头会开始变热，在电流足够高时，它会熔化断开。浮地测量技术有隔离输入示波器、差分探头、电压隔离装置等。
【发明内容】
[0004]鉴于现有技术的状况，本实用新型提供了一种浮地测量电路，使被测两线制变送器的浮地系统不受大地电性能的影响，提高使用示波器进行浮地测量的准确性和安全性。
[0005]本实用新型为实现上述技术目的，所采用的技术方案是:一种浮地测量电路，包括两线制变送器、示波器、系统电源，其特征在于:还包括光耦隔离电路，所述被测的两线制变送器通过所述光耦隔离电路与示波器连接，被测两线制变送器通过电流表A以及电阻民与系统电源连接，所述光耦隔离电路、示波器分别与系统电源相连接；所述光耦隔离电路包括减法电路、电压反馈回路、电压跟随电路和光耦隔离芯片U3 ;所述系统电源包括直流电源
1、直流电源I1、交流电源；
[0006]所述电压跟随电路包括可调电阻R7和运算放大器U2 ;所述电压反馈回路包含电阻R5、电阻R6、电容Cl ;所述减法电路包含电阻Rl、R2、R3、R4和运算放大器Ul ;具体电路连接为:电阻Rl —路接运算放大器Ul的2脚，另一路通过电阻R2接运算放大器Ul的I脚和5脚，电阻R3 —路接运算放大器Ul的3脚，另一路通过电阻R4接运算放大器Ul的4脚和参考地，运算放大器Ul的6脚接电阻R5、电容Cl的一端及光耦隔离芯片U3的4脚，电阻R5另一端接参考地，运算放大器Ul的7脚接电容Cl另一端、电阻R6的一端，运算放大器Ul的8脚接电源VI+，光耦隔离芯片U3的I脚接参考地，2脚接电阻R6的另一端，3脚接电源VI+，6脚接电源V2+，5脚接可调电阻R7 —端、运算放大器U2的3脚，可调电阻R7另一端接运算放大器U2的4脚及电路地，运算放大器U2的I脚、2脚为输出VQUT，8脚接电源V2+ ；
[0007]所述运算放大器U1、运算放大器U2的型号为0PA2180，光耦隔离芯片U3型号为TIL300。
[0008]本实用新型具有以下优点:本实用新型相对于现有技术而言，通过光耦隔离电路将被测两线制变送器与示波器及其供电电源隔离，使两线制变送器不受来自于示波器及其供电电源噪声的影响；通过控制光耦隔离电路的参数，可以使Vott=Vin,准确的完成被测点相对于COM端的电压测量；同时，本实用新型在浮地测量时保证了操作的安全性，易于实现，成本较低。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型测电路连接框图；
[0010]图2是本实用新型的电路原理图。
【具体实施方式】
[0011]下面将结合附图及具体实施例对本实用新型提供的电流测量电路作进一步详细说明。
[0012]如图1、图2所示，一种浮地测量电路，包括两线制变送器、示波器、系统电源，还包括光耦隔离电路，被测的两线制变送器通过所述光耦隔离电路与示波器连接，被测两线制变送器通过电流表A以及电阻Rs与系统电源连接，光耦隔离电路、示波器分别与系统电源相连接。
[0013]光耦隔离电路包括减法电路、电压反馈回路、电压跟随电路和光耦隔离芯片U3 ;系统电源包括直流电源1、直流电源I1、交流电源。
[0014]具体电路连接为:电压跟随电路包括可调电阻R7和运算放大器U2 ;电压反馈回路包含电阻R5、电阻R6、电容Cl ;减法电路包含电阻R1、R2、R3、R4和运算放大器Ul ;具体电路连接为:电阻Rl —路接运算放大器Ul的2脚，另一路通过电阻R2接运算放大器Ul的I脚和5脚，电阻R3 —路接运算放大器Ul的3脚，另一路通过电阻R4接运算放大器Ul的4脚和参考地，运算放大器Ul的6脚接电阻R5、电容Cl的一端及光耦隔离芯片U3的4脚，电阻R5另一端接参考地，运算放大器Ul的7脚接电容Cl另一端、电阻R6的一端，运算放大器Ul的8脚接电源VI+，光耦隔离芯片U3的I脚接参考地，2脚接电阻R6的另一端，3脚接电源VI+，6脚接电源V2+，5脚接可调电阻R7 —端、运算放大器U2的3脚，可调电阻R7另一端接运算放大器U2的4脚及电路地，运算放大器U2的I脚、2脚为输出VQUT，8脚接电源V2+0
[0015]运算放大器U1、运算放大器U2的型号为0PA2180，光耦隔离芯片U3型号为TIL300。
[0016]可调电阻R7为精密可调电阻，其最大阻值为电阻R5的1.5倍。
[0017]电阻町、1?2、1?3、1?4满足1?1=1?2，R3=R4。
[0018]直流电源I和直流电源II提供的最高电压为48V，交流电源提供220V交流电。实际应用中直流电源I和直流电源II可选用开关电源。
[0019]实际应用中由于电阻民的存在，Vot不等于V r，如果需要测量的是被测两线制变送器的被测点电压相对于COM端的电压，若不使用隔离，直接使用示波器进行测量时，容易将外部大地的干扰引入被测两线制变送器；若直接使用示波器进行浮地测量(即地线不与大地相连)，测量时有可能损坏电路或影响人身安全。本实用新型采用光耦隔离电路简便的解决了这个问题。
[0020]减法电路的输入端分别接被测两线制变送器的COM端和被测点，减法电路的输出Vou/ =(R4/R3)*(Vin-Vot);而Vin-Vot是需要测量的被测两线制变送器的被测点电压相对于COM端的电压，调节相应电阻值使VQUT’ =Vin-Vcqm。
[0021]反馈回路的作用是保持光耦隔离电路中发光二极管的亮度稳定，跟随器U2使Vo端的驱动能力加强；光親隔离电路最终的输出V O11/，即V通过调节可调电阻R7的阻值，可使VOT=VIN-VOT。
[0022]运算放大器U1、U2可以由双路运算放大器0PA2180实现，U3由光耦隔离芯片TIL300实现；直流电源可以采用24V开关电源；通过调节以上所述电路参数，使光耦隔离电路的输出Vott等于被测两线制变送器的被测点电压相对于COM端的电压，示波器可以准确的测量该电压值，还可以测量相应波形以及时间等参数。
[0023]测量原理
[0024]图1中两线制变送器为被测仪器，COM端为两线制变送器的参考电平(浮地)，需要测量出被测点相对于COM端的电压。光耦隔离电路的一个输入端Vot连接两线制变送器的COM端，光耦隔离电路的另一输入端Vin连接两线制变送器的被测点。直流电源I为两线制变送器供电，也为光耦隔离电路靠近两线制变送器的部分供电，如图V1+、V1-所示。光耦隔离电路的输出端Vott连接示波器的测试点CH，交流电源为示波器供电，直流电源II为光耦隔离电路的靠近示波器的部分供电，如图V2+、V2-所示。直流电源II的V2-端与交流电源的GND (大地)连接。
[0025]两线制变送器工作时，需要测量出被测点的相对于COM端的电压，如果直接用示波器测量，示波器的GND端会引入来自于大地的干扰，影响测量出的被测点电压的准确性。而光耦隔离电路可以使输出电压与被测点的电压相等，即Vott=Vin，而且光耦隔离芯片的使用，使两线制变送器与大地隔离开，不受噪声干扰。应用光耦隔离电路以后，由于Vott=Vin，示波器测出Vott即为被测点相对于COM端的电压。
【权利要求】
1.一种浮地测量电路，包括两线制变送器、示波器、系统电源，其特征在于:还包括光耦隔离电路，所述被测的两线制变送器通过所述光耦隔离电路与示波器连接，被测两线制变送器通过电流表A以及电阻民与系统电源连接，所述光耦隔离电路、示波器分别与系统电源相连接；所述光耦隔离电路包括减法电路、电压反馈回路、电压跟随电路和光耦隔离芯片U3 ;所述系统电源包括直流电源1、直流电源I1、交流电源； 所述电压跟随电路包括可调电阻R7和运算放大器U2 ;所述电压反馈回路包含电阻R5、电阻R6、电容Cl ;所述减法电路包含电阻R1、R2、R3、R4和运算放大器Ul ;具体电路连接为:电阻Rl —路接运算放大器Ul的2脚，另一路通过电阻R2接运算放大器Ul的I脚和5脚，电阻R3 —路接运算放大器Ul的3脚，另一路通过电阻R4接运算放大器Ul的4脚和参考地，运算放大器Ul的6脚接电阻R5、电容Cl的一端及光耦隔离芯片U3的4脚，电阻R5另一端接参考地，运算放大器Ul的7脚接电容Cl另一端、电阻R6的一端，运算放大器Ul的8脚接电源VI+，光耦隔离芯片U3的I脚接参考地，2脚接电阻R6的另一端，3脚接电源VI+，6脚接电源V2+，5脚接可调电阻R7 —端、运算放大器U2的3脚，可调电阻R7另一端接运算放大器U2的4脚及电路地，运算放大器U2的I脚、2脚为输出VQUT，8脚接电源V2+ ； 所述运算放大器U1、运算放大器U2的型号为0PA2180，光耦隔离芯片U3型号为TIL300。
【文档编号】G01R19/00GK204214936SQ201420690925
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】刘翠翠, 陈维琨, 杨硕, 冯玲 申请人:中环天仪股份有限公司