專利名稱：一種直流高壓隔離采樣電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及直流采樣電路技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種直流高壓隔離采樣電路。
背景技術(shù)：
在各種電子設(shè)備中，經(jīng)常需要對具有直流高壓的母線進(jìn)行電壓或者電流采樣。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常直流高壓采樣首先經(jīng)過電阻分壓為幾十毫伏的電壓信號，再經(jīng)過隔離運(yùn)放輸出幾伏的電壓信號，之后經(jīng)過濾波、放大以及保護(hù)電路，最終送入CPU的A/D轉(zhuǎn)換器，從而實(shí)現(xiàn)高壓直流的隔離測量和數(shù)模轉(zhuǎn)換，同時(shí)為了提高直流系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，采樣電路用光耦隔離或電壓霍爾隔離對主電路和控制電路進(jìn)行電氣隔離。對于這種采樣電路，一方面由于需經(jīng)過兩級放大，光耦隔離、濾波以及保護(hù)等處理，中間處理環(huán)節(jié)較多，影響采樣電路的精度且不能反映高壓直流的較小電壓波動(dòng)，為了提高采樣精度，一般采取換用性能更加優(yōu)越的器件，如線性光耦等，這大大的提高了成本，但對于精度的提高作用有限，而如果采用霍爾元件則雖然可提高精度，但是成本高且需要提高雙電源，增加了電路的復(fù)雜性；另一方面，由于CPU內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換器只有10位，如果單純依靠CPU自帶的A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換精度受限制，再加上之前處理環(huán)節(jié)的干擾，A/D轉(zhuǎn)換的精度大大降低。另外，由于CPU的端口資源有限，當(dāng)需采樣點(diǎn)比較多時(shí)，其端口資源常常不能滿足需求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種處理環(huán)節(jié)少、采樣精度和A/D轉(zhuǎn)換精度高的直流高壓隔離采樣電路。本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):提供了一種直流高壓隔離采樣電路，包括設(shè)置于待采樣的母線的正母線和負(fù)母線之間串接有分壓采樣電路，還包括A/D轉(zhuǎn)換電路、光耦隔離電路和信號處理單元，其特征在于:所述的分壓采樣電路的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端，所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接光耦隔離電路的輸入端，所述光耦隔離電路的輸出端連接信號處理單元。其中，所述待采樣的母線數(shù)量不少于兩路，各路母線上的分壓采樣電路與A/D轉(zhuǎn)換電路之間分別設(shè)置有可由信號處理單元控制其導(dǎo)通/截止的開關(guān)。其中，所述多個(gè)開關(guān)在采樣過程中至多有一個(gè)開關(guān)導(dǎo)通。其中，所述開關(guān)為光電繼電器。其中，所述信號處理單元通過多路采樣控制電路以控制各個(gè)開關(guān)的導(dǎo)通/截止。其中，所述的的分壓采樣電路包括依次串接于母線的正母線和負(fù)母線之間的分壓電阻Rl和分壓電阻R2，所述分壓電阻Rl和分壓電阻R2的連接點(diǎn)作為分壓采樣電路的輸出端。其中，所述的A/D轉(zhuǎn)換電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADSl118。本實(shí)用新型的有益效果:提供一種多路直流高壓采樣電路，在分壓采樣電路的輸出端設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換電路，將分壓采樣電路獲取的低壓信號直接進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)而將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進(jìn)行光耦隔離后輸送給CPU單元，因此對于采樣信號無需進(jìn)行運(yùn)放、保護(hù)等處理，減少其中間處理環(huán)節(jié)，大大提高了采樣的精度。同時(shí)由于采用獨(dú)立的A/D轉(zhuǎn)換電路，提高了 A/D轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換性能，且沒有中間處理環(huán)節(jié)的干擾，因此大大提高了 A/D轉(zhuǎn)換精度。另一方面電路也得到簡化，減少了器件，且由于對實(shí)質(zhì)性好進(jìn)行隔離，對光耦的要求大大減低，從而節(jié)約了電路成本。

圖1是本實(shí)用新型種多路直流高壓采樣電路的實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型種多路直流高壓采樣電路的實(shí)施例的分壓采樣電路和開關(guān)的電路不意圖。圖3是本實(shí)用新型種多路直流高壓采樣電路的實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換電路電路圖。圖4是本實(shí)用新型種多路直流高壓采樣電路的實(shí)施例的多路采樣控制電路電路圖。圖5是本實(shí)用新型種多路直流高壓采樣電路的實(shí)施例的光耦隔離電路電路圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合以下實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。本實(shí)用新型一種多路直流高壓采樣電路的具體實(shí)施方式
，如圖1所示，包括:待采樣的母線，所述母線的正母線和負(fù)母線之間串接有分壓采樣電路，所述的的分壓采樣電路包括依次串接于母線的正母線和負(fù)母線之間的分壓電阻Rl和分壓電阻R2，所述分壓電阻Rl和分壓電阻R2的連接點(diǎn)為輸出端。以最簡單的方式實(shí)現(xiàn)分壓采樣的目的。當(dāng)然也可在母線的正母線和負(fù)母線之間串、并聯(lián)更多的電子器件以實(shí)現(xiàn)分壓采樣目的。還包括A/D轉(zhuǎn)換電路1、光耦隔離電路2和信號處理單元3，所述的分壓采樣電路的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換電路I的輸入端，所述A/D轉(zhuǎn)換電路I的輸出端連接光耦隔離電路的輸入端，所述光耦隔離電路的輸出端連接信號處理單元3。采樣過程中，分壓采樣電路將被測母線之間的高壓轉(zhuǎn)為低電壓信號，然后直接將該低壓信號傳輸至A/D轉(zhuǎn)換電路I進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將該模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號，進(jìn)而將信號經(jīng)過光耦隔離電路2后送至信號處理單元3進(jìn)行處理。因此，對于一個(gè)采樣信號來說僅僅經(jīng)過三個(gè)必要環(huán)節(jié):用于獲取低壓信號的分壓采樣環(huán)節(jié)、將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)以及用于實(shí)現(xiàn)主電路和信號處理單元3的電氣隔離、提高系統(tǒng)抗干擾能力和可靠性的光耦隔離環(huán)節(jié)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型因?yàn)橹苯訉⑷菀资芨蓴_的小信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，因此無需濾波、放大等對信號的中間處理環(huán)節(jié)，最大限度的減少了信號(特別是容易受干擾的小信號)可能的受到的干擾和衰減，提高采樣精度。同時(shí)，本實(shí)用新型中無需再采用信號處理單元3中的CPU內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換器，避免了 CPU內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換器，避免轉(zhuǎn)換精度受限制，大大提高A/D轉(zhuǎn)換的精度。如圖3所示，所述的A/D轉(zhuǎn)換電路I包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS1118。該16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器相比CPU自帶的10位A/D轉(zhuǎn)換精度大大提高，且溫度漂移低，功耗小，可支持高頻率的采樣，同時(shí)ADS1118可多路復(fù)用，方便不同傳感器提供的多重信號中采集數(shù)據(jù)。比如，可以將ADS1118的其中一路作為電壓信號采集，而將另一路作為電流信號采集。[0023]如圖5所示，所述光耦隔離電路2采用6N137型光耦，由于采樣信號先經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，信號抗干擾能力大大提高，對光耦隔離的要求大大降低，因此采用該光耦即可滿足隔離要求，同時(shí)該光耦價(jià)格低廉，有效降低了電路的總體成本。如圖1所示，在本實(shí)施例中，包括N路待采樣的母線，有N個(gè)光電繼電器(S1、S2……SN)分別設(shè)置于每路母線上的分壓采樣電路與A/D轉(zhuǎn)換電路I之間，如圖2所示。又如圖4所示，所述信號處理單元3輸出端連接有由芯片74HC595構(gòu)成的多路采樣控制電路，多路采樣控制電路根據(jù)信號處理單元3輸出的控制信號(VSl、VS2……VSN)分別控制多個(gè)光電繼電器(S1、S2……SN)的導(dǎo)通/截止。在采樣過程中，N個(gè)光電繼電器SI和S2僅有一個(gè)導(dǎo)通，例如當(dāng)光電繼電器SI導(dǎo)通時(shí)，其他光電繼電器(S2、S3……SN)截止，此時(shí)A/D轉(zhuǎn)換電路I獲取與光電繼電器SI連接的分壓采樣電路所獲取的電壓信號，將該電壓信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后經(jīng)光耦隔離輸送給信號處理單元3。同理，當(dāng)光電繼電器S2導(dǎo)通時(shí)，其他光電繼電器(S1、S3……SN)截止，此時(shí)A/D轉(zhuǎn)換電路I獲取與光電繼電器S2連接的分壓采樣電路所獲取的電壓信號，將該電壓信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后經(jīng)光耦隔離輸送給信號處理單元3。因此在采樣過程中，信號處理單元3始終僅獲取一路母線的信號，信號處理單元3僅需提供一個(gè)I/O接口。避免在多路采樣過程中I/O端不足以使用的情況，節(jié)約了 I/O接口資源，利于信號處理單元3進(jìn)行功能擴(kuò)展。當(dāng)然，在采樣過程中也可以根據(jù)可用的I/O接口資源適當(dāng)?shù)卣{(diào)整光電繼電器的導(dǎo)通數(shù)量，只需適當(dāng)擴(kuò)展多路采樣控制電路和A/D轉(zhuǎn)換電路1并調(diào)整控制策略即可。最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求1.一種直流高壓隔離采樣電路，包括設(shè)置于待采樣的母線的正母線和負(fù)母線之間串接有分壓采樣電路，還包括A/d轉(zhuǎn)換電路、光耦隔離電路和信號處理單元，其特征在于:所述的分壓采樣電路的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端，所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接光耦隔離電路的輸入端，所述光耦隔離電路的輸出端連接信號處理單元。
2.如權(quán)利要求1所述的一種直流高壓隔離采樣電路，其特征在于:所述待采樣的母線數(shù)量不少于兩路，各路母線上的分壓采樣電路與A/D轉(zhuǎn)換電路之間分別設(shè)置有可由信號處理單元控制其導(dǎo)通/截止的開關(guān)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種直流高壓隔離采樣電路，其特征在于:所述多個(gè)開關(guān)在采樣過程中至多有一個(gè)開關(guān)導(dǎo)通。
4.如權(quán)利要求2所述的一種直流高壓隔離采樣電路，其特征在于:所述開關(guān)為光電繼電器。
5.如權(quán)利要求2所述的一種直流高壓隔離采樣電路，其特征在于:所述信號處理單元通過多路采樣控制電路以控制各個(gè)開關(guān)的導(dǎo)通/截止。
6.如權(quán)利要求1所述的一種直流高壓隔離采樣電路，其特征在于:所述的的分壓采樣電路包括依次串接于母線的正母線和負(fù)母線之間的分壓電阻Rl和分壓電阻R2，所述分壓電阻Rl和分壓電阻R2的連接點(diǎn)作為分壓采樣電路的輸出端。
7.如權(quán)利要求1所述的一種直流高壓隔離采樣電路，其特征在于:所述的A/D轉(zhuǎn)換電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADSl 118。
專利摘要本實(shí)用新型涉及直流采樣電路技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種直流高壓隔離采樣電路，包括待采樣的母線，所述母線的正母線和負(fù)母線之間串接有分壓采樣電路，還包括A/D轉(zhuǎn)換電路、光耦隔離電路和信號處理單元，所述的分壓采樣電路的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端，所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接光耦隔離器的輸入端，所述光耦隔離器的輸出端連接信號處理單元，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型對信號的處理環(huán)節(jié)少，提高了采樣的精度。同時(shí)由于采用獨(dú)立的A/D轉(zhuǎn)換電路，提高了A/D轉(zhuǎn)換精度。另一方面電路也得到簡化，減少了器件，且由于對實(shí)質(zhì)性好進(jìn)行隔離，對光耦的要求大大減低，從而節(jié)約了電路成本。
文檔編號G01R15/22GK203011986SQ201220562820
公開日2013年6月19日 申請日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者王長華, 梁云龍, 邵攀峰, 張士兵 申請人:廣東易事特電源股份有限公司