本實(shí)用新型涉及工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種多路電氣隔離電流/電壓采集器。

背景技術(shù)：

在工業(yè)自動(dòng)化控制中各類傳感器輸出的模擬量需要變換為數(shù)據(jù)量，這些模擬量可以是電壓或電流，其信號(hào)的強(qiáng)度都較弱小，一般都是采用AD專用芯片，專用芯片的分辨率和速度越高價(jià)格就越高，而且模擬量和數(shù)據(jù)量不隔離，抗干擾性能差，如果將這些模擬量直接或經(jīng)放大后進(jìn)行隔離，電路復(fù)雜成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而設(shè)計(jì)的一種多路電氣隔離電流/電壓采集器，采用自帶隔離的AD轉(zhuǎn)換器和電壓變頻專用芯片，將模擬量經(jīng)芯片內(nèi)電器隔離后變?yōu)轭l率，利用CPU內(nèi)特有的高速門控計(jì)數(shù)功能，通過(guò)中斷以格林碼算法方式，對(duì)各通道進(jìn)行分時(shí)切換，由多路模擬開(kāi)關(guān)進(jìn)行采集，使得電流、電壓輸入全獨(dú)立，充分利用所選擇CPU內(nèi)部提供的強(qiáng)大指令系統(tǒng)，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行遞推性平滑、濾波和計(jì)算，完成多路小信號(hào)電流或電壓采集，電路邏輯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾性能好，性能穩(wěn)定、可靠，精度高，可維護(hù)性好，生產(chǎn)成本低。

本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種多路電氣隔離電流/電壓采集器，其特點(diǎn)是該采集器由A傳感器、B傳感器、A多路模擬開(kāi)關(guān)、B多路模擬開(kāi)關(guān)、電流輸入源、跟隨器取樣電路、電壓輸入源、帶電氣隔離AD轉(zhuǎn)換器、通道選擇輸入源、CPU主控電路和帶電氣隔離通訊收發(fā)器組成，所述A傳感器和B傳感器將現(xiàn)場(chǎng)采集的模擬量根據(jù)CPU主控電路發(fā)出的控制信號(hào)由電流輸入源和通道選擇輸入源進(jìn)行電流信號(hào)的采集或由電壓輸入源和通道選擇輸入源進(jìn)行電壓信號(hào)的采集；所述A多路模擬開(kāi)關(guān)和B多路模擬開(kāi)關(guān)將A傳感器和B傳感器采集的電流或電壓信號(hào)分路后輸入跟隨器取樣電路；所述跟隨器取樣電路將取樣后的模擬量輸入帶電氣隔離AD轉(zhuǎn)換器；所述帶電氣隔離AD轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的頻率后輸入CPU主控電路；所述CPU主控電路將輸入的一組頻率值根據(jù)通道選擇所采集的電流或電壓值進(jìn)行門控計(jì)數(shù)以及分路存儲(chǔ)、遞推性平滑、濾波和運(yùn)算轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并由帶電氣隔離通訊收發(fā)器以MODBUS通訊協(xié)議進(jìn)行發(fā)送，實(shí)現(xiàn)多路電氣隔離的小信號(hào)電流或電壓采集。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有電路邏輯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定、可靠，抗干擾能力強(qiáng)，精度高，可維護(hù)性好，成本低，便于企業(yè)推廣應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

參閱附圖1，本實(shí)用新型由A傳感器1、B傳感器2、A多路模擬開(kāi)關(guān)3、B多路模擬開(kāi)關(guān)4、電流輸入源5、跟隨器取樣電路6、電壓輸入源7、帶電氣隔離AD轉(zhuǎn)換器8、通道選擇輸入源9、CPU主控電路10和帶電氣隔離通訊收發(fā)器11組成，所述A傳感器1和B傳感器2將現(xiàn)場(chǎng)采集的模擬量根據(jù)CPU主控電路10發(fā)出的控制信號(hào)由電流輸入源5和通道選擇輸入源9進(jìn)行電流信號(hào)的采集或由控制電壓輸入源7和通道選擇輸入源9進(jìn)行電壓信號(hào)的采集；所述A多路模擬開(kāi)關(guān)3和B多路模擬開(kāi)關(guān)4將A傳感器1和B傳感器2采集的電流或電壓信號(hào)分路后輸入跟隨器取樣電路6；所述跟隨器取樣電路6將取樣后的模擬量輸入帶電氣隔離AD轉(zhuǎn)換器8；所述帶電氣隔離AD轉(zhuǎn)換器8將模擬量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的頻率后輸入CPU主控電路10；所述CPU主控電路10將輸入的一組頻率值根據(jù)通道選擇所采集的電流或電壓值進(jìn)行門控計(jì)數(shù)以及分路存儲(chǔ)、遞推性平滑、濾波和運(yùn)算轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并由帶電氣隔離通訊收發(fā)器11以MODBUS通訊協(xié)議進(jìn)行發(fā)送，實(shí)現(xiàn)多路電氣隔離的小信號(hào)電流或電壓采集。

所述帶電氣隔離AD轉(zhuǎn)換器8采用電壓變頻率專用芯片AD7401A，將模擬量經(jīng)芯片內(nèi)電氣隔離后變?yōu)轭l率輸入CPU主控電路10；所述CPU主控電路10采用C8051F314處理器，并利用CPU主控電路10內(nèi)特有的高速門控計(jì)數(shù)功能，通過(guò)中斷以格林碼算法方式，對(duì)各通道進(jìn)行分時(shí)切換，然后由A多路模擬開(kāi)關(guān)3和B多路模擬開(kāi)關(guān)4進(jìn)行采集；所述A多路模擬開(kāi)關(guān)3和B多路模擬開(kāi)關(guān)4采用CD4051進(jìn)行分路采集，使得電流和電壓輸入全獨(dú)立，而高精度取樣電阻只要一個(gè)，成本大大降低，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，充分利用所選擇CPU主控電路10內(nèi)部提供的強(qiáng)大指令系統(tǒng)，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行遞推性平滑、濾波和計(jì)算，完成多路小信號(hào)電流或電壓采集，采用這種方式不僅成本低，抗干擾性能好。

下面以設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)采集的8路電流信號(hào)和8路電壓信號(hào)的具體實(shí)施對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集電流的A傳感器1，以0~20mA電流輸入A多路模擬開(kāi)關(guān)3，A多路模擬開(kāi)關(guān)3根據(jù)CPU主控電路10發(fā)出的CS1和A2-0控制信號(hào)，指定控制輸入源5和通道選擇輸入源9進(jìn)行分路采集后輸入跟隨器取樣電路6，跟隨器取樣電路6將取樣后的模擬量輸入帶電氣隔離AD轉(zhuǎn)換器8，帶電氣隔離AD轉(zhuǎn)換器8將模擬量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的頻率后輸入CPU主控電路10，CPU主控電路10將輸入的一組頻率值根據(jù)A2-0和CS1通道選擇所采集的電流值進(jìn)行門控計(jì)數(shù)以及分路存儲(chǔ)、遞推性平滑、濾波和運(yùn)算轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并由帶電氣隔離通訊收發(fā)器11以MODBUS通訊協(xié)議進(jìn)行發(fā)送，實(shí)現(xiàn)多路電氣隔離的小信號(hào)電流采集。

實(shí)施例2

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集電流的B傳感器2，以0~200mV電壓輸入B多路模擬開(kāi)關(guān)4，B多路模擬開(kāi)關(guān)4根據(jù)CPU主控電路10發(fā)出的CS2和A2-0控制信號(hào)，指定電壓輸入源7和通道選擇輸入源9進(jìn)行分路采集后輸入跟隨器取樣電路6，跟隨器取樣電路6將取樣后的模擬量輸入帶電氣隔離AD轉(zhuǎn)換器8，帶電氣隔離AD轉(zhuǎn)換器8將模擬量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的頻率后輸入CPU主控電路10，CPU主控電路10將輸入的一組頻率值根據(jù)A2-0和CS2通道選擇所采集的電壓值進(jìn)行門控計(jì)數(shù)以及分路存儲(chǔ)、遞推性平滑、濾波和運(yùn)算轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并由帶電氣隔離通訊收發(fā)器11以MODBUS通訊協(xié)議進(jìn)行發(fā)送，實(shí)現(xiàn)多路電氣隔離的小信號(hào)電壓采集。本實(shí)用新型采用帶隔離AD轉(zhuǎn)換和CPU特有的高速門控計(jì)數(shù)技術(shù)，通過(guò)中斷進(jìn)行分時(shí)采集，充分利用軟件手段對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行遞推性平滑、濾波和計(jì)算，既保證了所采集數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，又不影響采集相應(yīng)速度，達(dá)到多路電流或電壓采集，電路邏輯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，可維護(hù)性好，使企業(yè)效益和社會(huì)效益達(dá)到最佳。

以上只是對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明，并非用以限制本專利，凡為本實(shí)用新型等效實(shí)施，均應(yīng)包含于本專利的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。