專利名稱：一種隔離傳感器的電路及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子電路領(lǐng)域，尤其涉及一種隔離傳感器的電路及裝置。
背景技術(shù)：
傳感器有時(shí)必須在與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的公共(等電位)接地相差甚遠(yuǎn)的電勢(shì)回饋點(diǎn) 工作。而通常，在傳感器與其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間沒有提供隔離功能。并且，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也 沒有為傳感器提供隔離的電源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種隔離傳感器的電路及裝置，旨在解決現(xiàn)有的數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)未在傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間提供隔離功能，并且未提供隔離的電源的問 題。本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種隔離傳感器的電路，所述電路包括三極管Q1， 與所述三極管Q1相連的功率變壓器驅(qū)動(dòng)器，所述功率變壓器驅(qū)動(dòng)器與變壓器T1的雙初級(jí) 繞組相連，所述功率變壓器驅(qū)動(dòng)器、三極管Q1還連接有第一電壓輸入端；所述變壓器T1的 單次級(jí)繞組與整流橋相連，所述整流橋與三極管Q2相連，所述三極管Q2與振蕩器相連，所 述三極管Q2與振蕩器還連接有第二電壓輸入端。進(jìn)一步地，所述振蕩器包括計(jì)時(shí)器，線性傳感器Ra、可變電阻Rt、電阻、電容，所述 計(jì)時(shí)器的1引腳連接到三極管Q2的發(fā)射極，所述可變電阻Rt連接到計(jì)時(shí)器的6、7引腳，所 述線性傳感器Ra連接到計(jì)時(shí)器的7、8引腳，電容C、C0并聯(lián)后連接到計(jì)時(shí)器的2、5引腳，電 阻R4連接于計(jì)時(shí)器的3引腳以及三極管Q2的基極，電阻R5連接于計(jì)時(shí)器的3、4引腳。進(jìn)一步地，所述計(jì)時(shí)器為NE555。進(jìn)一步地，所述電阻R5與三極管Q2之間還連接有分壓電阻R3。進(jìn)一步地，在所述整流橋與三極管Q2之間還連接有濾波電容C3。進(jìn)一步地，所述功率變壓器驅(qū)動(dòng)器的Vcc、Dl、D2端連接到變壓器T1的雙初級(jí)繞 組，其FS、SD端與電阻R1 —端連接，電阻R1的另一端與三極管Q1的集電極連接，三極管Q1 的基極、發(fā)射極之間連接有并聯(lián)的電容C2、電阻R2，所述功率變壓器驅(qū)動(dòng)器的GND1、GND2與 三極管Q1的基極相連。進(jìn)一步地，所述功率變壓器驅(qū)動(dòng)器為max845。進(jìn)一步地，所述第一電壓輸入端還與電容C1相連，所述電容C1的另一端接地。本發(fā)明的另一目的在于提供一種隔離傳感器的裝置，所述裝置包括上述任一項(xiàng)所 述的電路。在本發(fā)明的實(shí)施例中，通過隔離變壓器來給傳感器隔離供電，同時(shí)通過隔離變壓 器對(duì)電流變化的傳遞來實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器隔離采集。即傳感器由主機(jī)供電，同時(shí)和主機(jī)隔離。從 而解決現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)未在傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間提供隔離功能，并且未提供隔 離的電源的問題。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的隔離傳感器的電路的框圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的隔離傳感器的電路的實(shí)施結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的隔離傳感器的電路的框圖。該電路包括三極管Q1， 與所述三極管Q1相連的功率變壓器驅(qū)動(dòng)器，所述功率變壓器驅(qū)動(dòng)器與變壓器T1的雙初級(jí) 繞組相連，所述功率變壓器驅(qū)動(dòng)器、三極管Q1還連接有第一電壓輸入端；所述變壓器T1的 單次級(jí)繞組與整流橋相連，所述整流橋與三極管Q2相連，所述三極管Q2與振蕩器相連，所 述三極管Q2與振蕩器還連接有第二電壓輸入端。通過變壓器T1來實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的隔離供電，同時(shí)通過變壓器對(duì)電流變化的傳遞 來實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器隔離采集。其過程具體如下振蕩器產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，直接驅(qū)動(dòng)三極管Q2的導(dǎo)通狀況，當(dāng)Q2導(dǎo)通時(shí)，它會(huì)從 隔離的第二電壓輸入端上吸收電流。Q2的導(dǎo)通電流反射到變壓器T1的初級(jí)繞組端，從第 一電壓輸入端流入功率變壓器驅(qū)動(dòng)功率變壓器驅(qū)動(dòng)器，并通過其接地端(圖中未示出)流 出，并且同時(shí)使Q1導(dǎo)通。因此，當(dāng)Q2導(dǎo)通時(shí)，Q1也導(dǎo)通。從而可以為傳感器提供了隔離的 電源。上述電路可以應(yīng)用于隔離傳感器的裝置中，作為隔離傳感器的裝置中的硬件單兀。參閱圖2，為本發(fā)明實(shí)施例提供的隔離傳感器的電路的實(shí)施結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施例中， 振蕩器包括計(jì)時(shí)器，線性傳感器Ra、可變電阻Rt、電阻、電容，所述計(jì)時(shí)器的1引腳連接到三 極管Q2的發(fā)射極，所述可變電阻Rt連接到計(jì)時(shí)器的6、7引腳，所述線性傳感器Ra連接到 計(jì)時(shí)器的7、8引腳，電容C、C0并聯(lián)后連接到計(jì)時(shí)器的2、5引腳，電阻R4連接于計(jì)時(shí)器的3 引腳以及三極管Q2的基極，電阻R5連接于計(jì)時(shí)器的3、4引腳。該計(jì)時(shí)器可以采用NE555。作為本發(fā)明的實(shí)施例，所述電阻R5與三極管Q2之間還連接有分壓電阻R3。在所 述整流橋與三極管Q2之間還連接有濾波電容C3。作為本發(fā)明的實(shí)施例，所述功率變壓器驅(qū)動(dòng)器的Vcc、Dl、D2端連接到變壓器T1 的雙初級(jí)繞組，其FS、SD端與電阻R1 —端連接，電阻R1的另一端與三極管Q1的集電極連 接，三極管Q1的基極、發(fā)射極之間連接有并聯(lián)的電容C2、電阻R2，所述功率變壓器驅(qū)動(dòng)器的 GND1、GND2與三極管Q1的基極相連。該功率變壓器驅(qū)動(dòng)器可以為max845。該第一電壓輸 入端還與電容C1相連，所述電容C1的另一端接地。在該實(shí)施例中，振蕩器由計(jì)時(shí)器和Rt、C、溫度傳感器組成，其振蕩頻率為fo = 1. 44/(Ra+2Rt)C。由于Ra隨溫度變化，因此fo也隨溫度的變化而改變電源隔離(其中Ra 可以是其他線性傳感器)。功率變壓器驅(qū)動(dòng)器是一只固定頻率互補(bǔ)方波輸出的功率變壓器驅(qū)動(dòng)器，其驅(qū)動(dòng)變
4壓器T1，所述變壓器T1為雙初級(jí)繞組以及無抽頭單次級(jí)繞組的1 1 1變壓器。本發(fā)明中，信號(hào)隔離的過程如下計(jì)時(shí)器產(chǎn)生一個(gè)隨Rt變化的脈沖信號(hào)，關(guān)系為 Th = 0. 693(Ra+Rt)*C，TL = 0. 693Rt*C fo = l/(Th+TL) = 1. 44/(Ra+2Rt) C。計(jì)時(shí)器的輸 出信號(hào)變化直接驅(qū)動(dòng)三極管Q2的導(dǎo)通狀況。在功率變壓器驅(qū)動(dòng)器的傳感器對(duì)地輸出返回?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一側(cè)，電阻器R2和 電容器C2并聯(lián)在Q1的基射極上。R2和C2的值保證功率變壓器驅(qū)動(dòng)器的電流和變壓器T1 的磁化電流之和不會(huì)使Q1進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)Q2導(dǎo)通時(shí)，它會(huì)從隔離的第二電壓輸入端(作 為本發(fā)明的實(shí)施例，該第二電壓輸入端可以為4. 5V)電源線上吸收12mA電流。Q2的導(dǎo)通電 流反射到初級(jí)，從第一電壓輸入端(作為本發(fā)明的實(shí)施例，該第二電壓輸入端可以為5V)電 源流入功率變壓器驅(qū)動(dòng)器，并通過其接地端流出，部分流過R2。R2上的電壓降超過Q1的基 射電壓閾值，提供足夠的基極電流使Q1導(dǎo)通。因此，當(dāng)Q2導(dǎo)通時(shí)，Q1也導(dǎo)通，并將功率變 壓器驅(qū)動(dòng)器的隔離方波輸出復(fù)制到Q1的集電極電路。再通過單片機(jī)(圖中未示出)上的 普通中斷口來監(jiān)控OUT的信號(hào)的頻率，通過檢查OUT信號(hào)頻率的變化來檢測(cè)Rt的變化，再 通過查表方式來監(jiān)控對(duì)應(yīng)Rt的因素(如溫度，壓力，濕度等)。Q1輸出的上升時(shí)間和下降 時(shí)間、抖動(dòng)和傳輸延遲各為1ms。為了使得信號(hào)的正確傳送，我們必須確保計(jì)時(shí)器輸出頻率 大于三極管的抖動(dòng)和傳輸延遲時(shí)間，從而需要保證TL> lms就能保證信號(hào)的正確傳遞。所 以在選擇則時(shí)必須有Rtmin*C> 1/0.693.在使用不同傳感器時(shí)根據(jù)傳感器的特性來選擇 電容的大小。綜上所述，在本發(fā)明的實(shí)施例中，通過隔離變壓器來給傳感器隔離供電，同時(shí)通過 隔離變壓器對(duì)電流變化的傳遞來實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器隔離采集。即傳感器由主機(jī)供電，同時(shí)和主 機(jī)隔離。從而解決現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)未在傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間提供隔離功能，并 且未提供隔離的電源的問題。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種隔離傳感器的電路，其特征在于，所述電路包括三極管Q1，與所述三極管Q1相連的功率變壓器驅(qū)動(dòng)器，所述功率變壓器驅(qū)動(dòng)器與變壓器T1的雙初級(jí)繞組相連，所述功率變壓器驅(qū)動(dòng)器、三極管Q1還連接有第一電壓輸入端；所述變壓器T1的單次級(jí)繞組與整流橋相連，所述整流橋與三極管Q2相連，所述三極管Q2與振蕩器相連，所述三極管Q2與振蕩器還連接有第二電壓輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述振蕩器包括計(jì)時(shí)器，線性傳感器Ra、 可變電阻Rt、電阻、電容，所述計(jì)時(shí)器的1引腳連接到三極管Q2的發(fā)射極，所述可變電阻Rt 連接到計(jì)時(shí)器的6、7引腳，所述線性傳感器Ra連接到計(jì)時(shí)器的7、8引腳，電容C、C0并聯(lián)后 連接到計(jì)時(shí)器的2、5引腳，電阻R4連接于計(jì)時(shí)器的3引腳以及三極管Q2的基極，電阻R5 連接于計(jì)時(shí)器的3、4引腳。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述計(jì)時(shí)器為NE555。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述電阻R5與三極管Q2之間還連接有分 壓電阻R3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，在所述整流橋與三極管Q2之間還連接有 濾波電容C3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述功率變壓器驅(qū)動(dòng)器的Vcc、DUD2端 連接到變壓器Tl的雙初級(jí)繞組，其FS、SD端與電阻Rl —端連接，電阻Rl的另一端與三極 管Ql的集電極連接，三極管Ql的基極、發(fā)射極之間連接有并聯(lián)的電容C2、電阻R2，所述功 率變壓器驅(qū)動(dòng)器的GND1、GND2與三極管Ql的基極相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于，所述功率變壓器驅(qū)動(dòng)器為maX845。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于，所述第一電壓輸入端還與電容Cl相連，所 述電容Cl的另一端接地。
9.一種隔離傳感器的裝置，其特征在于，所述裝置包括權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的 電路。
全文摘要
本發(fā)明適用于電子電路領(lǐng)域，提供了一種隔離傳感器的電路及裝置，所述電路包括三極管Q1，與所述三極管Q1相連的功率變壓器驅(qū)動(dòng)器，所述功率變壓器驅(qū)動(dòng)器與變壓器T1的雙初級(jí)繞組相連，所述功率變壓器驅(qū)動(dòng)器、三極管Q1還連接有第一電壓輸入端；所述變壓器T1的單次級(jí)繞組與整流橋相連，所述整流橋與三極管Q2相連，所述三極管Q2與振蕩器相連，所述三極管Q2與振蕩器還連接有第二電壓輸入端。通過隔離變壓器來給傳感器隔離供電，同時(shí)通過隔離變壓器對(duì)電流變化的傳遞來實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器隔離采集。即傳感器由主機(jī)供電，同時(shí)和主機(jī)隔離。從而解決現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)未在傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間提供隔離功能的問題。
文檔編號(hào)H02M7/12GK101887076SQ20101020776
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者劉建偉, 李志娟, 王超 申請(qǐng)人:深圳和而泰智能控制股份有限公司