线路电压频率监测仪电路

　　查抄交换路线频次和电压的长时间变迁。这是一个设置装备摆设路线电压频次监测仪的项目。它不是一个残缺的仪器，而是一个简略的丈量，旨在嵌入到带有 PC 或微控制器的某些丈量体系中。

　　图1表现了内置路线电压频次监测器的原理图。它不需求任何内部电源，由于它由被测交换路线供电。丈量电路仅损耗几毫安的电流，是以电源由电抗降压器（别名电容电源）构成，平日用于低功率使用。电抗降压器是一种并联稳压器，其不使用电阻而是应用电抗作为降压器元件。它可以降低电压，而降压器元件不会丧失能量。
　　道理图中的 C1 是降压 ，抉择其电容来配置高于负载电流的电流（由 Vin/Xc 肯定）。D1和D2用于半波整流，典范情况下不是全波整流，由于它需要将地电位流动到交换线路上以举行电压丈量。半波整流所需的降压电容值是全波整流的两倍。齐纳 D1是一个并联元件，用于限定输入电压，跨越的电流经由过程 旁路。R1是维护电阻，限定开机时的浪涌电流。假如输出断开时没有放电门路，则需要对C1举行高电阻放电，以避免触电。
　　U2 是 Microchip ATtiny45 微控制器。输出电压经由电阻分压后输出到 ADC，无需缓冲 。这不会成为题目，由于依据戴维南定理，源阻抗约为 2.5 kΩ。为了排除校准，参考电压（LDO）和分压器（Ra/Rb/Rc）均接纳1%高精度元件。　　丈量数据以恒定隔断作为串行数据传输。串行接口经由过程光隔离器 U3 举行断绝，以便应用非断绝电源。当目的是微控制器时，应用几 kΩ 的上拉电阻将光隔离器输入连接到 UART RXD。

　　输出波形以 9.6 ksps 采样。因为ATtiny45 中没有UART，是以肯定了采样频次的值，从而肯定了软件完成串行传输的时序。
　　频次丈量
　　在每次 AD 值过零时，都会在触发器中丈量交换路线频次。交换路线频次的变迁局限平日为标称值±200 mHz，而且至多需要以几mHz的分辨率举行丈量。间接计数法频次丈量的分辨率为1/Tg Hz，此中Tg为触发计数的门控时候。当以 5 秒为隔断丈量频次时，分辨率变成 200 mHz。这根本不敷。
　　关于低频丈量，平日接纳倒数法。它丈量触发周期时候T ，而后经由过程f = 1/T计较频次。倒数法的频次分辨率为t/T? Hz，此中t是周期时候T的时候分辨率。在此项目中，t为 1/9.6k，输出频次为 50 Hz 时分辨率变成 200 mHz。这依然不敷。然而，倒数要领的实践完成丈量周期数ncyc作为输出频次，分辨率变成t/T?/ncyc赫兹。在这个项目中，以5秒的隔断举行丈量，分辨率在50Hz时约为1mHz，在60Hz时约为1.25mHz。
　　电压丈量
　　电压经由过程“均方根”取得，用于真正的 RMS 丈量。片上ADC的分辨率仅为10位，理论分辨率为400 mV。然而，100 mV 的分辨率是经由过程意思处置和输出噪声惹起的颤动效应完成的。