本实用新型具体涉及一种供电采样电路及其制成的故障指示器。
背景技术：
随着国家经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。
在电力系统中，大量的设备(比如故障指示器等)均需要同时在电网中进行取电和采样：在电网中取电的目的在于获取自身所需要的电能，从而保证设备自身的运行能源提供；而对电网的电能信号进行采样的目的则在于获取电网中电能的实时数据信号，从而对电网的电能质量等进行监控。
目前，设备在电网中进行取电和采样的技术方案，一般采用的是双CT(电流互感器)取样的方式进行：其中一个CT用于从电力系统取电并提供电源供应，另一个CT则用于电网电能信号的采样。但是，双CT取样的方式，不但增加了物料成本，而且对结构的设计也有要求，而且取电CT随着负载的变化会对采样CT的磁路产生影响，导致采样的失真。
技术实现要素：
本实用新型的目的之一在于提供一种成本低廉、而且只采用一个电流互感器即可进行取电和采样的供电采样电路。
本实用新型的目的之二在于提供一种包括所述供电采样电路的故障指示器。
本实用新型提供的这种供电采样电路，包括电流互感器、整流模块、稳压模块、采样模块、减法电路模块和叠加电路模块；电流互感器的输入端连接电网，电流互感器的输出端与采样模块、整流模块和稳压模块依次串联，同时采样模块的输出端还与减法电路模块、叠加电路模块依次串联；电流互感器的输出端通过采样模块采样后分成两路信号，第一路信号通过整流模块和稳压模块输出供电电能，第二路信号通过减法电路模块和叠加电路模块输出电网的电能信号采样数据。
所述的整流模块与稳压模块之间串接有保护模块；保护模块用于对稳压模块提供电保护。
所述的采样模块为电阻采样电路。
所述的整流模块为全桥整流模块。
所述的全桥整流模块为由四个二极管构成的全桥整流模块。
所述的电流互感器的输出端与采样模块、整流模块依次串联，具体为电流互感器的输出端一端输出第一信号，第一信号通过串联的采样电阻后输出第二信号；电流互感器的输出端另一端连接全桥整流模块第四二极管的阴极，第四二极管的阳极接地；第二信号同时连接全桥整流模块第一二极管的阳极和全桥整流模块第二二极管的阴极；全桥整流模块第二二极管的阳极接地；全桥整流模块第一二极管的阴极为全桥整流模块的输出端，同时也连接全桥整流模块第三二极管的阴极，全桥整流模块第三二极管的阳极连接全桥整流模块第四二极管的阴极。
所述的叠加电路模块为由运算放大器构成的加法电路。
所述的减法电路模块为由运算放大器构成的减法电路。
本实用新型还公开了一种故障指示器，所述故障指示器包括上述的供电采样电路。
本实用新型提供的这种供电采样电路，只采用一个电流互感器即可实现对电力系统的取电和采样，不仅能够为后续的设备提供电源供给，也能够为后续的设备提供基础的采样数据信息，而且本实用新型只采用一个电流互感器，成本低廉，可靠性高。
附图说明
图1为本实用新型的供电采样电路的功能模块图。
图2为本实用新型的供电采样电路的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示为本实用新型的供电采样电路的功能模块图：本实用新型提供的这种供电采样电路，包括电流互感器、整流模块、保护模块、稳压模块、采样模块、减法电路模块和叠加电路模块；电流互感器的输入端连接电网，电流互感器的输出端与采样模块、整流模块、保护模块和稳压模块依次串联，同时采样模块的输出端还与减法电路模块、叠加电路模块依次串联；电流互感器的输出端通过采样模块采样后分成两路信号，第一路信号通过整流模块、保护模块和稳压模块输出供电电能，第二路信号通过减法电路模块和叠加电路模块输出电网的电能信号采样数据。
其中，电流互感器用于从电力系统获取所需要的电能；采样模块用于对电流互感器获取的电能进行采样；整流模块用于对采样后的电能进行整流，然后通过保护模块进行输出端的稳压保护，再输入到稳压模块输出最终的稳定电源信号对外供电；而减法电路则用于将采样模块输出的信号进行减法运算，再将减法运算后的信号与基准电压信号在叠加电路模块进行加法计算，从而获取最终有用的，能够直接被控制器模块使用的电力系统的基础采样信息数据。
如图2所示为本实用新型的供电采样电路的电路原理图：图中，XS6的1脚和2脚连接电流互感器的输出端两端；其中RV4为具有保护作用的压敏电阻，电阻R5为采样模块(电阻采样电路)，sig1(第一信号)和sig2(第二信号)即为采样模块输出的两路信号；二极管V25(全桥整流模块第一二极管)、二极管V26(全桥整流模块第二二极管)、二极管V19(全桥整流模块第三二极管)和二极管V20(全桥整流模块第四二极管)构成全桥整流模块，稳压二极管V2和V13构成保护电路；芯片U10为LDO芯片(稳压模块)；芯片U9为基准电压芯片；芯片U26为由运放构成的负电源供电电路并为运放U17提供负电源信号；运放U17、电容C54、电阻R148、R121、R143和R147构成减法电路模块；运放U27、电阻R233、R149、R151和R152构成加法器电路。
电流互感器的输出端一端输出第一信号sig1，第一信号通过串联的采样电阻R5后输出第二信号sig2；电流互感器的输出端另一端连接全桥整流模块第四二极管V20的阴极，第四二极管V20的阳极接地；第二信号同时连接全桥整流模块第一二极管V25的阳极和全桥整流模块第二二极管V26的阴极；全桥整流模块第二二极管V26的阳极接地；全桥整流模块第一二极管V25的阴极为全桥整流模块的输出端，同时也连接全桥整流模块第三二极管V19的阴极，全桥整流模块第三二极管V19的阳极连接全桥整流模块第四二极管V20的阴极；
第一信号通过分压电阻R52和R53进行分压后，通过电阻R143输入运放U17的正极，而第二信号则通过电阻R48和R51分压后，通过电阻R121输入到运放U17的负极，运放U17的正极还通过下拉电阻R147接地，而运放U17的负极还通过电阻R148连接自身的输出端；运放U17由于有正信号输入，也有负信号输入，因此运放U17还通过运放U26获取负电源信号；运放U26的正极通过电容C12连接自身的正极供电端，而运放U26的负极供电端则连接LDO芯片输出的供电信号，由于运放的输入/输出特性，可以知道运放U26在此电路连接下其输出端1脚应为负电源信号；而运放U17及其附属的电阻等构成的减法电路模块输出的信号再输入到运放U27的负极，运放27的正极通过下拉电阻R152接地，而运放U27的负极同时还通过电阻R149连接基准电源信号VREF，同时还通过电阻R151连接运放U27的输出端；运放U27的输出端通过π型滤波电路(电阻R150、电容C52和C72)进行滤波后，输出最终的基础的采样数据信息。
上述电路的工作过程如下：电流互感器输出的信号，通过电阻R5后，再通过全桥整流模块整流后，即可输出整流后的半波信号(图中所示VDD1)，半波信号通过电容C19和C24滤波后输入LDO芯片(比如型号为XC6206P312MR的LDO芯片)，即可输出最终的稳定的电源信号VMCU对外供电；电容C23也用于滤波；二极管D14和D15则用于保护电路，防止LDO芯片的信号倒灌进入前端电路；其中稳压二极管V2和V13则用于对整流模块输出的信号VDD1进行保护，从而防止输入LDO芯片的信号过大而损害LDO芯片。
采样电路R5两端的信号均输入到减法电路模块；其中，sig1信号在电阻R5和二极管V26的作用形成正半波大于负半波的正弦波型，而sig2由于稳压管的存在波型会很快上升到稳压管的动作电压，然后缓慢变化。无论线路电流方向如何变化，电流互感器感应出来的电流需要全部经过电阻R5，所以可以通过减法器来得到电阻R5两端的压差；由于sig1和sig2的电压在电网线路电流比较大的时候，电压值会比较高，所以需要进行分压(由电阻R48和R51对sig2分压，由电阻R52和R53对信号sig1分压)后送到减法器U17，由于sig1和sing2存在负电压，所以需要正负电源供电；运放U26组成的电路为电荷泵，负责负电源的提供，通过U17对信号sig1和sig2做减法处理，在U17的输出端会得到正负对称的正弦波，然后正弦波通过电阻R133接入U27的4脚，同时接入4脚的还有通过基准电压芯片U9产生的基准电压，两个信号通过U27进行叠加，从而得到以基准电压为中心，上下波动的正弦波；而最终得到的正弦波，通过滤波电路后得到最终的信号AD0；后续连接的处理器对这个AD0信号进行处理即可。
本申请提供的这种供电采样电路，可用于其他任何需要同时进行电网取电供电和对电网电能信息进行采样的电子设备，包括各类型的计量仪表(比如电能表、水表、燃气表、热量表等)、电能管理终端、配电终端、电能质量监控设备、电网自动化终端、采集终端、集中器、数据采集器、计量仪表、手抄器、故障指示器等。