本實用新型涉及磁致伸縮位移傳感器領(lǐng)域，特別是涉及一種磁致伸縮位移傳感器的多總線接口電路。

背景技術(shù)：

磁致伸縮位移傳感器是利用磁致伸縮效應(yīng)研制的傳感器,常用于較高精度的位移檢測場合，在工業(yè)領(lǐng)域使用非常廣泛。目前的磁致伸縮位移傳感器對外輸出一般以模擬的工業(yè)變送信號為主，如0—5V、4—20mA等，或者對外輸出單一的總線接口。模擬信號在環(huán)境惡劣的工業(yè)應(yīng)用場合容易受到外界干擾源的干擾，造成模擬輸出信號的波動，抗干擾性能不強(qiáng)。在實際的應(yīng)用過程中，磁致伸縮位移傳感器主要用于現(xiàn)場位移量的數(shù)據(jù)采集，一般情況下需要和上位機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，而在不同的應(yīng)用系統(tǒng)中，上位機(jī)可以有多種選擇，如PLC，PC機(jī)、智能儀器儀表等，這些上位機(jī)基本上都具有常用的對外數(shù)據(jù)通信接口如RS232或RS485總線等，但不同的上位機(jī)對外的總線接口也可能不同，同時在某些應(yīng)用系統(tǒng)中，該類型的傳感器可能需要同時與多個上位機(jī)進(jìn)行通信，這時單一的數(shù)據(jù)通信接口則不能適應(yīng)該類應(yīng)用系統(tǒng)的要求。而磁致伸縮位移傳感器內(nèi)部的核心器件一般為MCU，可以充分利用該類型傳感器的MCU內(nèi)部資源，采用多總線的對外數(shù)據(jù)接口，一方面可避免模擬輸出信號在環(huán)境惡劣的工業(yè)場合抗干擾性能差的缺點，另一方面可適應(yīng)上位機(jī)總線接口類型多樣的實際情況，同時可滿足該類型傳感器與多個上位機(jī)通信的應(yīng)用場合，從而提高其適應(yīng)性。

然而，在目前的總線接口電路設(shè)計中，為了提高總線的工作穩(wěn)定性和MCU系統(tǒng)的抗干擾性能，一般采用隔離電路將MCU應(yīng)用系統(tǒng)與外部系統(tǒng)進(jìn)行電氣隔離，隔離電路的設(shè)計一般采用常用的隔離器件如光電耦合器等實現(xiàn)MCU應(yīng)用系統(tǒng)與外界的電氣隔離，同時在接口總線的保護(hù)上常采用分立器件如瞬態(tài)抑制管、感性元件等對接口電路進(jìn)行保護(hù)，采用該類型電氣隔離和總線接口電路保護(hù)的方式雖然有一定的效果，但是其電路的復(fù)雜性提高、集成度相對較低，可能對總線接口電路的工作穩(wěn)定性有一定程度的影響。

因此亟需提供一種新型的磁致伸縮位移傳感器的多總線接口電路來解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種集成度高的磁致伸縮位移傳感器的多總線接口電路，能夠提高接口電路的工作穩(wěn)定性和可靠性。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的一個技術(shù)方案是：提供一種磁致伸縮位移傳感器的多總線接口電路，磁致伸縮位移傳感器包括MCU模塊及磁致伸縮位移傳感器信號調(diào)理電路、電源模塊，MCU采用32位的ARM Cortex—M0芯片NUC130，其內(nèi)部包括時鐘振蕩器、三個UART控制器、一個CAN總線控制器；多總線接口電路包括RS232總線接口電路、RS485總線接口電路、CAN總線接口電路，其時鐘源由MCU的時鐘振蕩器提供；RS232總線接口電路包括單芯片隔離式收發(fā)器ADM3251E，總線控制器采用MCU的一個UART控制器；RS485總線接口電路包括半雙工隔離式收發(fā)器ADM2481，總線控制器采用MCU的一個UART控制器；CAN總線接口電路包括隔離式CAN收發(fā)器ADM3054，總線控制器采用MCU的CAN總線控制器；電源模塊采用隔離DC/DC模塊，分別為MCU模塊及磁致伸縮位移傳感器信號調(diào)理電路、多總線接口電路供電。

在本實用新型一個較佳實施例中，電源模塊包括DC/DC隔離模塊電源U1、LDO直流穩(wěn)壓芯片U2、U3、PWM型DC/DC變換器U4，DC/DC隔離模塊電源U1的輸出為6V的直流電源；LDO直流穩(wěn)壓芯片U2、U3的輸入端與DC/DC隔離模塊電源U1的輸出端并聯(lián)，LDO直流穩(wěn)壓芯片U2的輸出為3.3VCC1，LDO直流穩(wěn)壓芯片U3的輸出為5V的直流電源；PWM型DC/DC變換器U4的輸入為12—30VDC，輸出為5V的直流電源。電源模塊采用隔離DC/DC模塊實現(xiàn)MCU模塊及磁致伸縮位移傳感器的信號調(diào)理電路與多總線接口電路的電源隔離。

進(jìn)一步的，DC/DC隔離模塊電源U1的輸出電源及LDO直流穩(wěn)壓芯片U2、U3的輸出電源與MCU模塊及磁致伸縮位移傳感器信號調(diào)理電路相連；LDO直流穩(wěn)壓芯片U2的輸出電源還與多總線接口電路的輸入端相連，PWM型DC/DC變換器U4的輸出電源與多總線接口電路的輸出端相連。

本實用新型的有益效果是：本實用新型利用MCU內(nèi)部集成的各類總線控制器及高精度低漂移時鐘振蕩器，采用隔離DC/DC模塊實現(xiàn)MCU模塊及磁致伸縮位移傳感器的調(diào)理電路與多總線接口電路的電源隔離，各個總線接口電路分別采用高集成度的隔離型總線收發(fā)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)隔離，可明顯降低系統(tǒng)電路的復(fù)雜性，顯著提高了接口電路的工作穩(wěn)定性和可靠性。

附圖說明

圖1是本實用新型磁致伸縮位移傳感器的多總線接口電路的原理框圖；

圖2是所述電源模塊的電路圖；

圖3是所述MCU模塊的電路圖；

圖4是所述RS232總線接口電路的電路圖；

圖5是所述RS485總線接口電路的電路圖；

圖6是所述CAN總線接口電路的電路圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的較佳實施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本實用新型的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本實用新型的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。

請參閱圖1，本實用新型實施例包括：

一種磁致伸縮位移傳感器的多總線接口電路，磁致伸縮位移傳感器包括MCU模塊及磁致伸縮位移傳感器信號調(diào)理電路、電源模塊，利用磁致伸縮位移傳感器中的MCU內(nèi)部資源，搭建多總線的數(shù)據(jù)接口，接口包含常用的RS232總線、RS485總線和CAN總線。結(jié)合圖3，MCU采用32位基于ARM Cortex—M0核的微控制器NUC130，其內(nèi)部集成了高精度低漂移的時鐘振蕩器，可為各總線提供穩(wěn)定的時鐘源，并包含了三個UART控制器、一個CAN總線控制器，內(nèi)部資源非常豐富。為提高M(jìn)CU應(yīng)用系統(tǒng)及各總線接口電路的工作穩(wěn)定性和抗干擾性，總線接口電路輸出端和MCU應(yīng)用系統(tǒng)之間采用隔離的電源模塊供電，各個總線接口電路分別采用集成度高且保護(hù)措施完備的隔離總線收發(fā)芯片實現(xiàn)MCU與各總線接口電路間的電氣隔離，各總線的時鐘源由集成于MCU內(nèi)部的高精度低漂移時鐘振蕩器提供，各總線控制器采用MCU內(nèi)部的集成總線控制器。

下面具體描述所述磁致伸縮位移傳感器的多總線接口電路的各模塊電路結(jié)構(gòu)：

請參閱圖2，磁致伸縮位移傳感器的電源模塊供電為12—30V的直流電源，分別為MCU模塊及磁致伸縮位移傳感器信號調(diào)理電路、多總線接口電路供電，電源模塊采用隔離DC/DC模塊實現(xiàn)MCU模塊及磁致伸縮位移傳感器的信號調(diào)理電路與多總線接口電路的電源隔離，其包括DC/DC隔離模塊電源U1、LDO直流穩(wěn)壓芯片U2、U3、PWM型DC/DC變換器U4。U1為定制的小體積DC/DC隔離模塊電源，功率為10W，9—36V的寬電壓輸入，輸出為直流6V，為磁致伸縮位移傳感器的信號調(diào)理電路中的波導(dǎo)絲提供激勵電源；LDO直流穩(wěn)壓芯片U2、U3的輸入端與DC/DC隔離模塊電源U1的輸出端并聯(lián)，LDO直流穩(wěn)壓芯片U2的輸出為3.3VCC1，為磁致伸縮位移傳感器內(nèi)部的MCU、信號調(diào)理電路中的計時電路以及多總線接口電路的輸入端供電；LDO直流穩(wěn)壓芯片U3的輸出為5V的直 流電源(圖中標(biāo)示為5V1)，為信號調(diào)理電路中的扭轉(zhuǎn)波回波檢測電路供電；PWM型DC/DC變換器U4的輸入為24VDC，輸出為5V的直流電源(圖中標(biāo)示為5V2)；為各總線接口輸出端電路供電，TPS5420能提供2A的負(fù)載電流，其轉(zhuǎn)換效率可達(dá)95％，采用SOIC—8封裝，同時具備熱保護(hù)、過載保護(hù)等功能。D1為防反二極管，D2為肖特基二極管，D2與L1、C5、C17—C19及R1—R2配合可獲得穩(wěn)定的5V直流電源輸出。

請參閱圖4，RS232總線接口電路由單芯片隔離式收發(fā)器ADM3251E實現(xiàn)接口電路與MCU之間的完全隔離，其數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)460kbps，并具有完備的保護(hù)措施如Tout和Rin與電源短接保護(hù)、ESD保護(hù)等。RS232總線控制器采用MCU內(nèi)部的UART0控制器，通過隔離型收發(fā)芯片ADM3251E實現(xiàn)數(shù)據(jù)隔離，其TTL邏輯電平端與RS232邏輯電平端分別用隔離的3.3VCC1和5V2供電。R3—R4為低歐姆阻值的能量吸收電阻，用于總線數(shù)據(jù)傳輸時由于信號反射可能產(chǎn)生的能量吸收。

請參閱圖5，RS485總線接口電路采用半雙工隔離式收發(fā)器ADM2481，其最高傳輸速率可達(dá)500kbps，可提供高達(dá)256個標(biāo)準(zhǔn)RS485負(fù)載，具有瞬時上電和斷電保護(hù)、熱關(guān)斷保護(hù)、短路保護(hù)及ESD保護(hù)等。RS485總線控制器采用MCU內(nèi)部的UART1控制器，選用隔離型收發(fā)芯片半雙工ADM2481實現(xiàn)數(shù)據(jù)隔離，其TTL邏輯電平端與RS485邏輯電平端分別用隔離的3.3VCC1和5V2供電。RS485的數(shù)據(jù)傳輸方向控制由MCU的PA8管腳控制。R6和R7分別為上下拉電阻，R5為終端匹配電阻。

請參閱圖6，CAN總線接口電路選用隔離式CAN收發(fā)器ADM3054，其數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)1Mbps，可支持高達(dá)110個及以上的節(jié)點，其總線輸出集成有保護(hù)功能，可防止總線短接到系統(tǒng)電源中的電源和地，并具備熱關(guān)斷、高共模瞬變抗干擾、ESD等保護(hù)功能。CAN總線控制器采用MCU內(nèi)部的CAN控制器，采用隔離型收發(fā)芯片ADM3054實現(xiàn)數(shù)據(jù)隔離，其TTL邏輯電平端與RS485邏輯電平端分別用隔離的3.3VCC1和5V2供電，R8和R9及C32用于提高接口電路的EMI性能。

本實用新型利用MCU內(nèi)部集成的各類總線控制器及高精度低漂移時鐘振蕩器，結(jié)合集成度高的各總線單芯片隔離解決方案，可明顯降低系統(tǒng)電路的復(fù)雜性，顯著提高了接口電路的工作穩(wěn)定性和可靠性。

以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。