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)過隔離運放輸出幾伏的電壓信號，之后經(jīng)過濾波、放大以及保護電路，最終送入CPU的A/D轉(zhuǎn)換器，從而實現(xiàn)高壓直流的隔離測量和數(shù)模轉(zhuǎn)換，同時為了提高直流系統(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，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，當需采樣點比較多時，其端口資源常常不能滿足需求。
發(fā)明內(nèi)容本實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。本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案實現(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，所述多個開關(guān)在采樣過程中至多有一個開關(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行A/D轉(zhuǎn)換，進而將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進行光耦隔離后輸送給CPU單元，因此對于采樣信號無需進行運放、保護等處理，減少其中間處理環(huán)節(jié)，大大提高了采樣的精度。同時由于采用獨立的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，且由于對實質(zhì)性好進行隔離，對光耦的要求大大減低，從而節(jié)約了電路成本。

圖1是本實用新型種多路直流高壓采樣電路的實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型種多路直流高壓采樣電路的實施例的分壓采樣電路和開關(guān)的電路不意圖。圖3是本實用新型種多路直流高壓采樣電路的實施例的A/D轉(zhuǎn)換電路電路圖。圖4是本實用新型種多路直流高壓采樣電路的實施例的多路采樣控制電路電路圖。圖5是本實用新型種多路直流高壓采樣電路的實施例的光耦隔離電路電路圖。
具體實施方式
結(jié)合以下實施例對本實用新型作進一步描述。本實用新型一種多路直流高壓采樣電路的具體實施方式
，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的連接點為輸出端。以最簡單的方式實現(xiàn)分壓采樣的目的。當然也可在母線的正母線和負母線之間串、并聯(lián)更多的電子器件以實現(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進行轉(zhuǎn)換，將該模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號，進而將信號經(jīng)過光耦隔離電路2后送至信號處理單元3進行處理。因此，對于一個采樣信號來說僅僅經(jīng)過三個必要環(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，本實用新型因為直接將容易受干擾的小信號進行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，本實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，同時該光耦價格低廉，有效降低了電路的總體成本。如圖1所示，在本實施例中，包括N路待采樣的母線，有N個光電繼電器(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)分別控制多個光電繼電器(S1、S2……SN)的導(dǎo)通/截止。在采樣過程中，N個光電繼電器SI和S2僅有一個導(dǎo)通，例如當光電繼電器SI導(dǎo)通時，其他光電繼電器(S2、S3……SN)截止，此時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，當光電繼電器S2導(dǎo)通時，其他光電繼電器(S1、S3……SN)截止，此時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進行功能擴展。當然，在采樣過程中也可以根據(jù)可用的I/O接口資源適當?shù)卣{(diào)整光電繼電器的導(dǎo)通數(shù)量，只需適當擴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)當說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對本實用新型保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型作了詳細地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的實質(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:所述多個開關(guān)在采樣過程中至多有一個開關(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，本實用新型對信號的處理環(huán)節(jié)少，提高了采樣的精度。同時由于采用獨立的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，且由于對實質(zhì)性好進行隔離，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