一种基于电容充放电和电阻分压的电压检测电路[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 108872693 A(43)申请公布日 2018.11.23

(21)申请号 201810615118.3(22)申请日 2018.06.14

(71)申请人 浙江威星智能仪表股份有限公司

地址 310015 浙江省杭州市拱墅区莫干山

路1418号-41号6号楼(72)发明人 赵涛　伍喆　林扬宣　李文华　

李祖光　(74)专利代理机构 杭州君度专利代理事务所

(特殊普通合伙) 33240

代理人 朱月芬(51)Int.Cl.

G01R 19/165(2006.01)G01R 31/02(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图2页

()发明名称

一种基于电容充放电和电阻分压的电压检测电路(57)摘要

本发明公开了一种基于电阻分压和电容充放电的电压检测电路。本发明包括一个单片机、一个晶振、一个防反接二极管、一个电压稳压器芯片、三个电阻、八个滤波电容、一个充放电电容、一个直流电源。电源提供3.6V至6V的电源，电压稳压器芯片输出3.3V。单片机控制输出脚PC0以1.5秒为周期循环由高电平状态转变为输出低电平50微秒，单片机通过检测输入脚PC2，读取PC2脚的电压值。本发明电路设计简单，节省了PCB面积有利于设备的小型化，降低了原材料成本；检测时间短，最长1.5秒便可检测到电源电压；采样时间极短，降低了设备整体功耗，可以提升一次性电源的仪表使用时间30％；检测不需要增加额外备用电源且检测准确率高。

CN 108872693 ACN 108872693 A

权　利　要　求　书

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1.一种基于电容充放电和电阻分压的电压检测电路,其特征在于包括一个单片机U2、一个晶振X1、一个防反接二极管D1、一个电压稳压器芯片U1，三个电阻R、R2和R3、一个充放电电容C1，八个滤波电容C2-C9，一个电源P1；

第一电阻R1一端与电源P1的正极、二极管D1的正极相连，第一电阻R1的另一端接第二电阻R2的一端和充放电电容C1的一端，第二电阻R2的另一端接单片机U2的53脚；电源P1的负极接地；充放电电容C1的另一端接单片机57脚；二极管D1的负极与第二滤波电容C2的一端、电压稳压器芯片U1的输入脚相接；第三滤波电容C3的一端与第四滤波电容C4的正极、电压稳压器芯片U1的输出脚连接后作为VCC电源输出端；第二滤波电容C2的另一端、第三滤波电容C3的另一端、第四滤波电容C4的负极、电压稳压器芯片U1的接地脚接地；晶振X1的一端与第五滤波电容C5的一端连接后接单片机的61脚；晶振X1的另一端与第六滤波电容C6的一端连接后接单片机的60脚；第五滤波电容C5的另一端、第六滤波电容C6的另一端接地；第三电阻R3的一端接VCC电源输出端，第三电阻R3的另一端与第七滤波电容C7的一端相连接同时接单片机U2的2脚，第七滤波电容C7的另一端接地；第八滤波电容C8的一端、第九电容C9的一端、单片机U2的11脚、单片机U2的12脚、单片机U2的13脚相连接后接VCC电源输出端；第八滤波电容C8的另一端、第九电容C9的另一端接地；单片机U2的29脚接VCC电源输出端，单片机U2的30脚接地；单片机U2采用型号为STM8R151L芯片。

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CN 108872693 A

说　明　书

一种基于电容充放电和电阻分压的电压检测电路

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技术领域

[0001]本发明属于仪表智能控制技术领域,涉及基于电容充放电和电阻分压的电压检测电路。

背景技术

[0002]随着微处理器，人工智能技术并行的发展，这给仪器仪表行业向智能化发展，也就是说智能化的机器人的仪器仪表，智能水平的提高而较快提高的速度，这将让人们的生活更加轻松。

[0003]仪表电子产品的工作环境通常比较恶劣，通常要求仪表主控板能够及时检测到外部电源电压，同时在外部电源电压过低时主控板仍然能进行相关功能动作。例如：数据保存、电机动作、备用电源切换等。[0004]当前，国家对仪表行业没有统一的标准。各地区燃气公司和仪表公司没有统一的方案，各个仪表公司纷纷推出自己的电压检测解决方案。当前主流的方案有电阻分压AD检测法，利用电压检测芯片检测法等，这些方案有诸如功耗大、电路复杂、可靠性不高等缺陷。因此，设计了基于电容充放电和电阻分压的电压检测电路，应用于低功耗低成本智能仪表，解决了类似应用中出现的功耗高，电路复杂，维护成本高的问题。发明内容

[0005]本发明的目的就是提供基于电容充放电和电阻分压的电压检测电路。[0006]一种基于电容充放电和电阻分压的电压检测电路,包括一个单片机U2、一个晶振X1、一个防反接二极管D1、一个电压稳压器芯片U1，三个电阻R、R2和R3、一个充放电电容C1，八个滤波电容C2-C9，一个电源P1。[0007]第一电阻R1一端与电源P1的正极、二极管D1的正极相连，第一电阻R1的另一端接第二电阻R2的一端和充放电电容C1的一端，第二电阻R2的另一端接单片机U2的53脚；电源P1的负极接地；充放电电容C1的另一端接单片机57脚；二极管D1的负极与第二滤波电容C2的一端、电压稳压器芯片U1的输入脚相接；第三滤波电容C3的一端与第四滤波电容C4的正极、电压稳压器芯片U1的输出脚连接后作为VCC电源输出端；第二滤波电容C2的另一端、第三滤波电容C3的另一端、第四滤波电容C4的负极、电压稳压器芯片U1的接地脚接地；晶振X1的一端与第五滤波电容C5的一端连接后接单片机的61脚；晶振X1的另一端与第六滤波电容C6的一端连接后接单片机的60脚；第五滤波电容C5的另一端、第六滤波电容C6的另一端接地；第三电阻R3的一端接VCC电源输出端，第三电阻R3的另一端与第七滤波电容C7的一端相连接同时接单片机U2的2脚，第七滤波电容C7的另一端接地；第八滤波电容C8的一端、第九电容C9的一端、单片机U2的11脚、单片机U2的12脚、单片机U2的13脚相连接后接VCC电源输出端；第八滤波电容C8的另一端、第九电容C9的另一端接地；单片机U2的29脚接VCC电源输出端，单片机U2的30脚接地；

[0008]单片机U2采用型号为STM8R151L芯片。

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CN 108872693 A[0009]

说　明　书

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电压稳压器1206B33，P1是四节碱性电池。

[0010]本发明工作过程：

[0011]电源P1提供一个3.6V至6V的电源，通过电压稳压器芯片U1输出3.3V。单片机开始工作后，单片机控制脚PC0设为开漏输出，每1.5秒由高电平状态转变为输出低电平50微秒，同时PC2脚设为浮空输入检测充放电电容C1的电压值，装置以1.5秒为周期循环检测。[0012]当P1有电源，而且PC0输出高电平时，由于PC0是开漏输出，PC0是高阻态，电阻R2与PC0相连处的电压是电源电压，电容C1两端电压为0V和电源电压；当PC0输出低电平时，电阻R2接地，由于电阻R1与R2是串联，电容C1两端电压瞬变为电源电压的1/2，通过PC2脚就能检测到电源电压。

[0013]本发明有益效果如下：[0014]本发明电路设计简单，节省了PCB面积有利于设备的小型化，降低了原材料成本；检测时间短，最长1.5秒便可检测电源电压；采样时间极短，降低了设备整体功耗，可以提升一次性电源的仪表使用时间30％；检测不需要增加额外备用电源且检测准确率高。附图说明

[0015]图1为本发明中基于电容充放电和电阻分压的电压检测电路；[0016]图2为本发明中控制脚电平状态示意图；[0017]图3为本发明中检测脚电平状态示意图；

具体实施方式

[0018]为详细说明本发明的技术内容、构造特点、所实现的效果，以下结合实施方式并配合附图详细说明。

[0019]如图1-3所示，一种基于电容充放电和电阻分压的电压检测电路,包括一个单片机U2、一个晶振X1、一个防反接二极管D1、一个电压稳压器芯片U1，三个电阻R、R2和R3、一个充放电电容C1，八个滤波电容C2-C9，一个电源P1。[0020]第一电阻R1一端与电源P1的正极、二极管D1的正极相连，第一电阻R1的另一端接第二电阻R2的一端和充放电电容C1的一端，第二电阻R2的另一端接单片机U2的53脚；电源P1的负极接地；充放电电容C1的另一端接单片机57脚；二极管D1的负极与第二滤波电容C2的一端、电压稳压器芯片U1的输入脚相接；第三滤波电容C3的一端与第四滤波电容C4的正极、电压稳压器芯片U1的输出脚连接后作为VCC电源输出端；第二滤波电容C2的另一端、第三滤波电容C3的另一端、第四滤波电容C4的负极、电压稳压器芯片U1的接地脚接地；晶振X1的一端与第五滤波电容C5的一端连接后接单片机的61脚；晶振X1的另一端与第六滤波电容C6的一端连接后接单片机的60脚；第五滤波电容C5的另一端、第六滤波电容C6的另一端接地；第三电阻R3的一端接VCC电源输出端，第三电阻R3的另一端与第七滤波电容C7的一端相连接同时接单片机U2的2脚，第七滤波电容C7的另一端接地；第八滤波电容C8的一端、第九电容C9的一端、单片机U2的11脚、单片机U2的12脚、单片机U2的13脚相连接后接VCC电源输出端；第八滤波电容C8的另一端、第九电容C9的另一端接地；单片机U2的29脚接VCC电源输出端，单片机U2的30脚接地；单片机U2采用型号为STM8R151L芯片。[0021]本发明工作过程如下：

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CN 108872693 A[0022]

说　明　书

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如图2所示，电源P1提供一个3.6V至6V的电源，通过电压稳压器芯片U1输出3.3V。

单片机开始工作后，单片机控制脚PC0设为开漏输出，每1.5秒由高电平状态转变为输出低电平50微秒，同时PC2脚设为浮空输入检测充放电电容C1的电压值，装置以1.5秒为周期循环检测。

[0023]如图3所示，当P1有电源，而且PC0输出高电平时，由于PC0是开漏输出，PC0是高阻态，电阻R2与PC0相连处的电压是电源电压，电容C1两端电压为0V和电源电压；当PC0输出低电平时，电阻R2接地，由于电阻R1与R2是串联，电容C1两端电压瞬变为电源电压的1/2，通过PC2脚就能检测到电源电压。

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CN 108872693 A

说　明　书　附　图

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图1

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CN 108872693 A

说　明　书　附　图

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图2

图3

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