用于浪涌保护器监测设备的装置以及包括该装置的监测设备制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种用于浪涌保护器监测设备的装置以及包括该装置的监测设备，包括：转换电路，感应待测浪涌电流并输出相应的电压信号；放大电路，将所述电压信号放大为待测电压信号，所述放大电路包括运算放大器；以及处理单元，所述处理单元连接到所述运算放大器的输出端，采集并输出所述待测电压信号；所述装置还包括量程切换电路，所述量程切换电路设置在所述转换电路和所述放大电路之间，并且所述量程切换电路包括开关元件，所述开关元件响应于所述处理单元的控制信号而断开或导通，以改变所述量程切换电路的阻抗，从而改变所述运算放大器的放大倍数。

【技术实现步骤摘要】
用于浪涌保护器监测设备的装置以及包括该装置的监测设备
本技术涉及电子检测领域，更具体地，本技术涉及一种用于浪涌保护器监测设备的装置以及包括该装置的监测设备。
技术介绍
目前，浪涌保护器(SurgeProtectionDevice,SPD)已经广泛应用于诸如雷电流防护等的领域。为了监测SPD中的浪涌电流以及SPD的使用寿命，采用智能附属设备来实现该功能。在智能附属设备中，集成了高精度的电子系统来测量电流、电压等信息。然而，需要测量浪涌电流的范围很广，例如为0至120kA。为了满足不同浪涌电流等级下高精度测量的要求，常用不同量程的多个测量装置(例如PCBA)来对应测量不同范围的浪涌电流。这带来了物料管理的不便、降低生产效率并且提高了生产成本。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种用于浪涌保护器监测设备的装置。该装置具有量程切换电路，可以根据测量需要切换不同的阻抗以改变运算放大器的放大倍数，从而得到不同的测量量程。只需要一个装置就可以满足不同浪涌电流量程范围的测量要求。本技术的实施例提供一种用于浪涌保护器监测设备的装置，包括：转换电路，感应待测浪涌电流并输出相应的电压信号；放大电路，将所述电压信号放大为待测电压信号，所述放大电路包括运算放大器；以及处理单元，所述处理单元连接到所述运算放大器的输出端，采集并输出所述待测电压信号；所述装置还包括量程切换电路，所述量程切换电路设置在所述转换电路和所述放大电路之间，并且所述量程切换电路包括开关元件，所述开关元件响应于所述处理单元的控制信号而断开或导通，以改变所述量程切换电路的阻抗，从而改变所述运算放大器的放大倍数。在一些示例中，所述量程切换电路的一端连接到所述转换电路的输出端，所述量程切换电路的另一端连接到所述运算放大器的输入端。在一些示例中，所述量程切换电路包括三个电阻对和三个相应的开关元件，所述三个电阻对分别为第一电阻对RH1,RH1、第二电阻对RM1,RM1和第三电阻对RL1,RL1，每个电阻对分别通过相应的开关元件接入所述转换电路和所述放大电路之间，并且在所述装置运行时，所述三个电阻对中的一个电阻对及其相应的开关元件与所述运算放大器和所述转换电路导通，其他两个电阻对及其相应的开关元件与所述运算放大器和所述转换电路保持断开或高阻抗，从而所述量程切换电路的阻抗在以下三种阻抗大小中择其一：RL1、RM1或RH1。在一些示例中，所述量程切换电路包括三个电阻对和一个开关元件，所述三个电阻对分别为第一电阻对RH2,RH2、第二电阻对RM2,RM2和第三电阻对RL2,RL2，所述三个电阻对依次串联连接到所述转换电路和所述运算放大器之间，所述开关元件与所述第一电阻对和所述第二电阻对并联，以在所述开关元件导通时将所述第一电阻对RH2,RH2和/或所述第二电阻对RM2,RM2短路，从而所述量程切换电路130的阻抗在以下四种阻抗大小中择其一：RL2、RL2+RM2、RL2+RH2或RL2+RM2+RH2。在一些示例中，所述量程切换电路包括两个电阻对和一个开关元件，所述两个电阻对分别为第一电阻对RH3,RH3和第二电阻对RM3,RM3，所述两个电阻对依次串联连接到所述转换电路和所述运算放大器之间，所述开关元件与所述第一电阻对RH3,RH3和所述第二电阻对RM3,RM3并联，以在所述开关元件导通时将所述第一电阻对RH3,RH3或所述第二电阻对RM3,RM3短路，从而所述量程切换电路的阻抗在以下三种阻抗大小中择其一：RM3、RH3或RM3+RH3。在一些示例中，所述运算放大器为全差分运算放大器，所述全差分运算放大器包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端和所述输出端之间的第一反馈阻抗与所述第二输入端和所述输出端之间的第二反馈阻抗的阻值相等，所述量程切换电路的每个电阻对中的两个电阻的阻值彼此相等，并且所述量程切换电路的不同电阻对之间的电阻的阻值彼此不同。在一些示例中，所述开关元件包括半导体开关芯片，其封装有四个半导体开关器件。在一些示例中，所述处理单元包括微控制单元MCU。在一些示例中，所述转换电路包括：感应线圈组件，设置在待测导体附近并且感应所述待测导体中的所述待测浪涌电流以产生微分电压信号；以及积分电路，将所述微分电压信号进行积分，以得到所述电压信号，所述电压信号的大小与所述浪涌电流的峰值或均值成比例。本技术的实施例还提供一种用于浪涌保护器的监测设备，包括如上所述的装置。本技术的技术方案的有益效果在于：针对不同的浪涌电流范围选择合适的量程，从而满足不同浪涌电流范围下高精度测量的要求。只使用一个装置即可实现多量程的浪涌电流测量，便于物料管理，有助于提高生产效率和降低生产成本，并且提高采用该装置的监测设备在不同工况下的适用性。附图说明为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。图1示出了根据本公开实施例的用于浪涌保护器监测设备的装置的模块示意图；图2示出了根据本公开实施例的用于浪涌保护器监测设备的装置的第一实施方式的硬件配置的结构图；图3示出了图2所示的实施方式中与第一电阻对相对应的开关元件的内部示意图；图4示出了根据本公开实施例的用于浪涌保护器监测设备的装置的第二实施方式的硬件配置的结构图；图5示出了图4所示的实施方式中的开关元件的内部示意图；图6示出了根据本公开实施例的用于浪涌保护器监测设备的装置的第三实施方式的硬件配置的结构图。附图标记列表100装置110转换电路111感应线圈组件120放大电路121运算放大器130量程切换电路140,141,142,143,140’,140”开关元件150处理单元200待测导体RH1,RH2,RH3第一电阻RM1,RM2,RM3第二电阻RL1,RL2第三电阻ZF,ZF1,ZF2反馈阻抗RF,RF1,RF2反馈电阻CF,CF1,CF2反馈电容K控制信号SW1,SW2,SW3,SW4半导体开关器件J1,J2,J3,J4接线端口J1’,J2’,J3’,J4’,J5’,J6’接线端口具体实施方式为了使得本公开的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本公开具体实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于浪涌保护器监测设备的装置，包括：/n转换电路(110)，感应待测浪涌电流并输出相应的电压信号；/n放大电路(120)，将所述电压信号放大为待测电压信号，所述放大电路(120)包括运算放大器(121)；以及/n处理单元(150)，所述处理单元(150)连接到所述运算放大器的输出端，采集并输出所述待测电压信号；/n其特征在于，/n所述装置还包括量程切换电路(130)，所述量程切换电路(130)设置在所述转换电路(110)和所述放大电路(120)之间，并且所述量程切换电路(130)包括开关元件(140)，所述开关元件(140)响应于所述处理单元(150)的控制信号(K)而断开或导通，以改变所述量程切换电路(130)的阻抗，从而改变所述运算放大器(121)的放大倍数。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于浪涌保护器监测设备的装置，包括：
转换电路(110)，感应待测浪涌电流并输出相应的电压信号；
放大电路(120)，将所述电压信号放大为待测电压信号，所述放大电路(120)包括运算放大器(121)；以及
处理单元(150)，所述处理单元(150)连接到所述运算放大器的输出端，采集并输出所述待测电压信号；
其特征在于，
所述装置还包括量程切换电路(130)，所述量程切换电路(130)设置在所述转换电路(110)和所述放大电路(120)之间，并且所述量程切换电路(130)包括开关元件(140)，所述开关元件(140)响应于所述处理单元(150)的控制信号(K)而断开或导通，以改变所述量程切换电路(130)的阻抗，从而改变所述运算放大器(121)的放大倍数。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述量程切换电路(130)的一端连接到所述转换电路(110)的输出端，所述量程切换电路(130)的另一端连接到所述运算放大器(121)的输入端。


3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述量程切换电路(130)包括三个电阻对(RH1,RH1、RM1,RM1、RL1,RL1)和三个相应的开关元件(141,142,143)，所述三个电阻对(RH1,RH1、RM1,RM1、RL1,RL11)分别为第一电阻对(RH1,RH1)、第二电阻对(RM1,RM1)和第三电阻对(RL1,RL1)，每个电阻对分别通过相应的开关元件接入所述转换电路(110)和所述放大电路(120)之间，并且在所述装置运行时，所述三个电阻对中的一个电阻对及其相应的开关元件与所述运算放大器(121)和所述转换电路(110)导通，其他两个电阻对及其相应的开关元件与所述运算放大器(121)和所述转换电路(110)保持断开或高阻抗，从而所述量程切换电路(130)的每一路的阻抗在以下三种阻抗大小中择其一：RL1、RM1或RH1。


4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述量程切换电路(130)包括三个电阻对(RH2,RH2、RM2,RM2、RL2,RL2)和一个开关元件(140’)，所述三个电阻对(RH2,RH2、RM2,RM2、RL2,RL2)分别为第一电阻对(RH2,RH2)、第二电阻对(RM2,RM2)和第三电阻对(RL2,RL2)，所述三个电阻对(RL2,RL2、RM2,RM2、RH2,RH2)依次串联连接到所述转换电路(110)和所述运算放大器(121)之间，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭晓立，吕鹏，宋杨峰，陈荣，
申请(专利权)人：施耐德电器工业公司，
类型：新型
国别省市：法国;FR