[发明专利]电容式光伏电池电压电流采集装置

摘要

本发明提供一种电容式光伏电池电压电流采集装置，包括采样模块、电压信号测量模块、电流信号测量模块、MCU信号处理模块和手动选档模块；手动选档模块用于根据被测光伏电池参数选择测量档位，选档信号经MCU信号处理模块发送给电压信号测量模块和电流信号测量模块确定测量档位；采样模块将采集的光伏电池的输出端的电压电流信号进行采样并分别传输给电压信号测量模块和电流信号测量模块进行放大、滤波处理，经处理的信号发送到MCU信号处理模块处理后上传给上级监控设备使用。本发明电路结构简单、成本较低、采样精度较高、采样周期短、操作方便且工作稳定性好。

主权项

 一种电容式光伏电池电压电流采集装置，其特征在于：包括采样模块、电压信号测量模块、电流信号测量模块、MCU信号处理模块和手动选档模块；所述的采样模块设有第一信号输入端、第二信号输入端、第一控制信号输入端、第二控制信号输入端、电压信号输出端和电流信号输出端；电压信号测量模块设有电压信号输入端、第一选档信号输入端、第二选档信号输入端和电压信号输出端；电流信号测量模块设有电流信号输入端、第一选档信号输入端、第二选档信号输入端和电流信号输出端；MCU信号处理模块设有第一控制端、第二控制端、第一选档信号输出端、第二选档信号输出端、第三选档信号输出端、第四选档信号输出端、电压信号输入端、电流信号输入端、选档信号输入端和电压电流信号输出端；手动选档模块设有信号输出端和电源端；采样模块的第一信号输入端和第二信号输入端使用时分别对应与被测光伏电池的正极和负极电连接；采样模块的第一控制信号输入端和第二控制信号输入端分别对应与MCU信号处理模块的第一控制端和第二控制端信号电连接；电压信号测量模块的电压信号输入端与采样模块的电压信号输出端信号电连接；电压信号测量模块的第一选档信号输入端和第二选档信号输入端分别对应与MCU信号处理模块的第一选档信号输出端和第二选档信号输出端信号电连接；MCU信号处理模块的电压信号输入端与电压信号测量模块的电压信号输出端信号电连接；电流信号测量模块的电流信号输入端与采样模块的电流信号输出端信号电连接；电流信号测量模块的第一选档信号输入端和第二选档信号输入端分别对应与MCU信号处理模块的第三选档信号输出端和第四选档信号输出端信号电连接；MCU信号处理模块的电流信号输入端与电流信号测量模块的电流信号输出端信号电连接；MCU信号处理模块的选档信号输入端与手动选档模块的选档信号输出端信号电连接；手动选档模块的电源端使用时接+5V直流电源；MCU信号处理模块的电压电流信号输出端使用时与上级监控设备信号电连接；所述的采样模块包括电解电容C、场效应管S₁、场效应管S₂和采样电流电阻R；所述的电解电容C的正级与场效应管S₂的漏极因共线而形成一个公共接点，该公共接点即为所述的采样模块的第一信号输入端，同时也为所述的采样模块的电压信号输出端；电解电容C的负极、场效应管S₂的源极以及场效应管S₁的漏级共线；场效应管S₁的漏极与采样电流电阻R的一端因共线而形成一个公共接点，该公共接点即为所述的采样模块的电流信号输出端；采样电流电阻R的另一端既为所述的采样模块的第二信号输入端；场效应管S₂的栅极即为采样模块的第一控制信号输入端；场效应管S₁的栅极即为采样模块的第二控制信号输入端；所述的电压信号测量模块包括多路选择器U1、反向比例运算放大器T1、分压电阻R₁、分压电阻R₂、分压电阻R₃、分压电阻R₄、电阻R₅、电阻Rf1和滤波电容C1；多路选择器U1设有第一选择输入端、第二选择输入端、第三选择输入端、第一地址口A₀、第二地址口A₁和信号输出端；多路选择器U1的第一地址口A₀即为所述的电压信号测量模块的第一选档信号输入端；多路选择器U1的第二地址口A₁即为所述的电压信号测量模块的第二选档信号输入端；分压电阻R₁的一端即为所述的电压信号测量模块的电压信号输入端；分压电阻R₁的另一端、分压电阻R₂的一端以及多路选择器U1的第一选择输入端共线；分压电阻R₂的另一端、分压电阻R₃的一端以及多路选择器U1的第二选择输入端共线；分压电阻R₃的另一端、分压电阻R₄的一端以及多路选择器U1的第三选择输入端共线；电阻R₅的一端与多路选择器U1的信号输出端电连接；电阻R₅的另一端、电阻Rf1的一端以及反向比例运算放大器T1的反相输入端共线；反向比例运算放大器T1的输出端、电阻Rf1的一端以及滤波电容C1的一端因共线而形成一个公共接点，该公共接点即为所述的电压信号测量模块的电压信号输出端；反向比例运算放大器T1的正相、分压电阻R₄的另一端以及滤波电容C1的另一端均接地；所述的电流信号测量模块包括多路选择器U2、反向比例运算放大器T2、电阻R₆、电阻R₇、电阻R₈、电阻R₉、电阻R₁₀、电阻Rf2和滤波电容C2；多路选择器U2设有第一选择输入端、第二选择输入端、第三选择输入端、第一地址口A₂、第二地址口A₃和信号输出端；多路选择器U2的第一地址口A₂即为所述的电流信号测量模块的第一选档信号输入端；多路选择器U2的第二地址口A₃即为所述的电流信号测量模块的第二选档信号输入端；电阻R₆的一端即为所述的电流信号测量模块的电流信号输入端；电阻R₆的另一端、电阻R₇的一端以及多路选择器U2的第一选择输入端共线；电阻R₇的另一端、电阻R₈的一端以及多路选择器U2的第二选择输入端共线；电阻R₈的另一端、电阻R₉的一端以及多路选择器U2的第三选择输入端共线；电阻R₁₀的一端与多路选择器U2的信号输出端电连接；电阻R₁₀的另一端、电阻Rf2的一端以及反向比例运算放大器T2的反相输入端共线；反向比例运算放大器T2的输出端、电阻Rf2的一端以及滤波电容C2的一端因共线而形成一个公共接点，该公共接点即为所述的电流信号测量模块的电流信号输出端；反向比例运算放大器T2的正相、电阻R₉的另一端以及滤波电容C2的另一端均接地；所述的手动选档模块包括拔码开关、电阻R₁₁、电阻R₁₂、电阻R₁₃和电阻R₁₄；所述的拔码开关为LJV型号的旋转编码器；拔码开关具有A、B、C、L、R接线脚；拔码开关的A接线脚、B接线脚、电阻R₁₁的一端以及电阻R₁₂的一端因共线而形成一个公共接点，该公共接点即为前述的手动选档模块的电源端；拔码开关的L接线脚、电阻R₁₁的另一端以及电阻R₁₃的一端共线；拔码开关的R接线脚、电阻R₁₂的另一端以及电阻R₁₄的一端共线；拔码开关的C接线脚、电阻R₁₃的另一端以及电阻R₁₄的另一端因共线而形成一个公共接点，该公共接点即为前述的手动选档模块的选档信号输出端。