檢查交流線路頻率和電壓的長期變化。這是一個建設(shè)線路電壓頻率監(jiān)測儀的項目。它不是一個完整的儀器，而是一個簡單的測量適配器，旨在嵌入到帶有 PC 或微控制器的某些測量系統(tǒng)中。

　　圖1顯示了內(nèi)置線路電壓頻率監(jiān)測器的原理圖。它不需要任何外部電源，因為它由被測交流線路供電。測量電路僅消耗幾毫安的電流，因此電源由電抗降壓器（又名電容電源）組成，通常用于低功率應(yīng)用。電抗降壓器是一種并聯(lián)穩(wěn)壓器，其不使用電阻而是使用電抗作為降壓器元件。它可以降低電壓，而降壓器元件不會損失能量。
　　原理圖中的 C1 是降壓電容器，選擇其電容來設(shè)置高于負載電流的電流（由 Vin/Xc 確定）。D1和D2用于半波整流，典型情況下不是全波整流，因為它需要將地電位固定到交流線路上以進行電壓測量。半波整流所需的降壓電容值是全波整流的兩倍。齊納二極管D1是一個并聯(lián)元件，用于限制輸出電壓，超過的電流通過齊納二極管旁路。R1是保護電阻，限制開機時的浪涌電流。如果輸入斷開時沒有放電路徑，則需要對C1進行高電阻放電，以免觸電。
　　U2 是 Microchip ATtiny45 微控制器。輸入電壓經(jīng)過電阻分壓后輸入到 ADC，無需緩沖放大器。這不會成為問題，因為根據(jù)戴維南定理，源阻抗約為 2.5 kΩ。為了消除校準，參考電壓（LDO）和分壓器（Ra/Rb/Rc）均采用1%高精度元件?！　y量數(shù)據(jù)以恒定間隔作為串行數(shù)據(jù)傳輸。串行接口通過光隔離器 U3 進行隔離，以便使用非隔離電源。當(dāng)目標是微控制器時，使用幾 kΩ 的上拉電阻將光隔離器輸出連接到 UART RXD。

　　輸入波形以 9.6 ksps 采樣。由于ATtiny45 中沒有UART，因此確定了采樣頻率的值，從而確定了軟件實現(xiàn)串行傳輸?shù)臅r序。
　　頻率測量
　　在每次 AD 值過零時，都會在觸發(fā)器中測量交流線路頻率。交流線路頻率的變化范圍通常為標稱值±200 mHz，并且至少需要以幾mHz的分辨率進行測量。直接計數(shù)法頻率測量的分辨率為1/Tg Hz，其中Tg為觸發(fā)計數(shù)的門控時間。當(dāng)以 5 秒為間隔測量頻率時，分辨率變?yōu)?200 mHz。這根本不夠。
　　對于低頻測量，通常采用倒數(shù)法。它測量觸發(fā)周期時間T ，然后通過f = 1/T計算頻率。倒數(shù)法的頻率分辨率為t/T? Hz，其中t是周期時間T的時間分辨率。在此項目中，t為 1/9.6k，輸入頻率為 50 Hz 時分辨率變?yōu)?200 mHz。這仍然不夠。然而，倒數(shù)方法的實際實現(xiàn)測量周期數(shù)ncyc作為輸入頻率，分辨率變?yōu)閠/T?/ncyc赫茲。在這個項目中，以5秒的間隔進行測量，分辨率在50Hz時約為1mHz，在60Hz時約為1.25mHz。
　　電壓測量
　　電壓通過“均方根”獲得，用于真正的 RMS 測量。片上ADC的分辨率僅為10位，理論分辨率為400 mV。然而，100 mV 的分辨率是通過意義處理和輸入噪聲引起的抖動效應(yīng)實現(xiàn)的。