一種低頻模擬信號隔離變送電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于信號隔離技術領域，具體涉及一種低頻模擬信號隔離變送電路。
【背景技術】
[0002]在工業(yè)控制技術應用中，為了有效提高工控系統(tǒng)的抗干擾性、穩(wěn)定性及可靠性，通常需要采用電氣隔離技術，用于阻隔外部復雜電磁干擾信號的侵入，并能準確地獲取外部感知信號或輸出控制信號。
[0003]目前，數(shù)字信號隔離變送技術已經(jīng)成熟，實現(xiàn)方法多樣，可以滿足工業(yè)控制需求。而模擬信號隔離傳輸近幾年雖然獲得了極大的發(fā)展，但相較于數(shù)字信號隔離變送技術，在傳輸精度及成本控制上還有一定的不足。傳統(tǒng)的模擬信號線性隔離傳輸技術，完全依賴線性隔離器件的傳輸精度，通常存在一定的誤差，限制了其應用范圍。模擬信號隔離變送時，可考慮先將模擬信號轉換成數(shù)字信號，待隔離傳輸后，再將數(shù)字信號恢復成原始的模擬信號。此種方案，與傳統(tǒng)的直接進行模擬信號隔離傳輸?shù)募夹g相比，可充分利用數(shù)字信號傳輸精度高、數(shù)字信號隔離技術成熟的特點，實現(xiàn)較高精度的低頻模擬信號隔離傳輸。為此，本申請人作了有益的設計，下面將要介紹的技術方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。

【發(fā)明內容】

[0004]本實用新型的目的在于提供一種低頻模擬信號隔離變送電路，能夠保證模擬信號的傳輸精度及準確度，并且成本低廉。
[0005]本實用新型的目的是這樣來達到的，一種低頻模擬信號隔離變送電路，其特征在于:包括模擬信號輸入處理電路、微控制器處理電路、PWM隔離變送電路、隔離信號還原輸出電路以及電源電路，所述的模擬信號輸入處理電路、微控制器處理電路、PWM隔離變送電路以及隔離信號還原輸出電路依次串聯(lián)連接，所述的電源電路分別為上述各電路提供電源。
[0006]在本實用新型的一個具體的實施例中，所述的模擬信號輸入處理電路包括電阻R1?電阻R3、電容C1、電容C2、運算放大器U1A以及接插件P1，所述的運算放大器U1A采用AD823，電阻R1的一端與接插件P1的1腳連接，電阻R1的另一端與電阻R2的一端以及運算放大器U1A的3腳連接，運算放大器U1A的1、2腳共同與電阻R3的一端連接，電阻R3的另一端與電容C1的一端連接，并共同連接至所述的微控制器處理電路，運算放大器U1A的8腳與電容C2的一端共同連接直流電源VDD1，接插件P1的2腳、電阻R2的另一端、運算放大器U1A的4腳、電容C1的另一端以及電容C2的另一端共同接地GND 1。
[0007]在本實用新型的另一個具體的實施例中，所述的微控制器處理電路包括接插件P2、P3、電容C3、電阻R4?電阻R6、運算放大器U1B、微控制器U2以及第一電壓基準參考源芯片U3，所述的運算放大器U1B采用AD823，所述的微控制器U2采用ATtiny24，所述的第一電壓基準參考源芯片U3采用LM285-2.5，所述的接插件P2的1腳與接插件P3的5腳連接，接插件P2的2腳連接微控制器U2的4腳，接插件P2的3腳與電阻R6的一端以及電容C3的一端連接，微控制器U2的8腳以及接插件P3的1腳共同連接所述的PWM隔離變送電路，微控制器U2的12腳連接所述的模擬信號輸入處理電路，微控制器U2的13腳與電阻R5的一端以及運算放大器U1B的6腳連接，電阻R5的另一端與運算放大器U1B的7腳連接，運算放大器U1B的5腳與電阻R4的一端以及第一電壓基準參考源芯片U3的2腳連接，接插件P3的3腳連接微控制器U2的9腳，接插件P3的4腳連接微控制器U2的7腳，電阻R4的另一端、電阻R6的另一端、接插件P3的2腳以及微控制器U2的1腳共同接直流電源VDD1，電容C3的另一端、第一電壓基準參考源芯片U3的1腳、接插件P3的6腳以及微控制器U2的14腳共同接地GND 1。
[0008]在本實用新型的又一個具體的實施例中，所述的PWM隔離變送電路包括電容C4、電阻R7、模擬開關U4、第二電壓基準參考源芯片U5以及磁耦合隔離芯片U6，所述的模擬開關U4采用ISL54053，所述的第二電壓基準參考源芯片U5采用LM285-2.5，所述的磁耦合隔離芯片U6采用ADuM1201，磁耦合隔離芯片U6的1腳與電容C4的一端共同接直流電源VDD1，磁耦合隔離芯片U6的3腳接所述的微控制器處理電路，磁耦合隔離芯片U6的6腳與模擬開關U4的2腳連接，模擬開關U4的3腳與電阻R7的一端以及第二電壓基準參考源芯片U5的2腳連接，模擬開關U4的5腳連接所述的隔離信號還原輸出電路，磁耦合隔離芯片U6的8腳、模擬開關U4的4腳以及電阻R7的另一端共同接直流電源VDD2，磁耦合隔離芯片U6的4腳與電容C4的另一端共同接地GND1，磁耦合隔離芯片U6的5腳、模擬開關U4的1、6腳、第二電壓基準參考源芯片U5的1腳以及磁耦合隔離芯片U6的5腳共同接地GND2。
[0009]在本實用新型的再一個具體的實施例中，所述的隔離信號還原輸出電路包括電阻R8?電阻R11、電容C5?電容C9、運算放大器U7B以及接插件P4，所述的運算放大器U7B采用AD823，電阻R9的一端連接所述的PWM隔離變送電路，電阻R9的另一端與電容C7的一端以及運算放大器U7B的5腳連接，運算放大器U7B的6腳與電阻R8的一端以及電阻R10的一端連接，電阻R10的另一端與運算放大器U7B的7腳以及電阻R11的一端連接，電阻R11的另一端與電容C6的一端以及接插件P4的2腳連接，運算放大器U7B的8腳與電容C5的一端共同接直流電源VDD2，接插件P4的1腳、電容C8的一端以及電容C9的一端共同接直流電源VCC2，電阻R8的另一端、電容C5的另一端、電容C7的另一端、運算放大器U7B的4腳、電容C6的另一端、電容C8的另一端、電容C9的另一端以及接插件P4的3腳共同接地GND2。
[0010]在本實用新型的還有一個具體的實施例中，所述的電源電路包括電容C10?電容C16、隔離電源模塊U8、集成穩(wěn)壓芯片U9以及電感L1，所述的隔離電源模塊U8采用B0505S-1W，所述的集成穩(wěn)壓芯片U9采用LM117-3.3，電感L1的一端和隔離電源模塊U8的2腳共同接直流電源VCC2，電感L1的另一端與電容C10的一端以及電容C11的一端連接，并共同輸出直流電源VDD2，隔離電源模塊U8的4腳與電容C12的一端以及電容C13—端連接，并共同輸出直流電源VCC1，電容C14的一端與集成穩(wěn)壓芯片U9的3腳共同接直流電源VCC1，集成穩(wěn)壓芯片U9的2、4腳與電容C15的一端以及電容C16的一端共同輸出直流電源VDD1，隔離電源模塊U8的3腳、電容C12的另一端、電容C13的另一端、電容C14的另一端、集成穩(wěn)壓芯片U9的1腳、電容C15的另一端以及電容C16的另一端共同接地GND1，電容C10的另一端、電容C11的另一端以及隔離電源模塊U8的1腳共同接地GND2。
[0011]本實用新型由于采用了上述結構，與現(xiàn)有技術相比，具有的有益效果:替代了模擬信號直接線性隔離傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)方案，提高了隔離傳輸精度;利用微控制器將模擬信號轉換成數(shù)字PWM波，經(jīng)磁耦技術原理制成的數(shù)字隔離芯片隔離后，再由低通濾波電路按比例恢復出原始的模擬信號，從而能降低模擬信號隔離傳輸?shù)碾y度，提高了傳輸精度。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的原理框圖。
[0013]圖2為本實用新型所述的模擬信號輸入處理電路的電原理圖。
[0014]圖3為本實用新型所述的微控制器處理電路的電原理圖。
[0015]圖4為本實用新型所述的PWM隔離變送電路的電原理圖。
[0016]圖5為本實用新型所述的隔離信號還原輸出電路的電原理圖。
[0017]圖6為本實用新型所述的電源電路的電原理圖。
【具體實施方式】
[0018]申請人將在下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】詳細描述，但申請人對實施例的描述不是對技術方案的限制，任何依據(jù)本實用新型構思作形式而非實質的變化都應當視為本實用新型的保護范圍。
[0019]請參閱圖1，本實用新型涉及一種低頻模擬信號隔離變送電路，包括模擬信號輸入處理電路、微控制器處理電路、PWM隔離變送電路、隔離信號還原輸出電路以及電源電路，所述的模擬信號輸入處理電路、微控制器處理電路、PWM隔離變送電路以及隔離信號還原輸出電路依次串聯(lián)連接。模擬信號輸入處理電路連接外部輸入的模擬信號，并將處理后的信號送入微控制器處理電路，產(chǎn)生隨輸入信號改變而變的PWM信號，所述的PWM信號經(jīng)PWM隔離變送電路后，通過隔離信號還原輸出電路恢復成原始的模擬信號。所述的電源電路為上述各電路提供符合要求的電源。
[0020]請參閱圖2，所述的模擬信號輸入處理電路包括電阻R1?電阻R3、電容C1、電容C2、運算放大器U1A以及接插件P1，所述的運算放大器U1A采用AD823。電阻R1的一端與接插件P1的1腳連接，電阻R1的另一端與電阻R2的一端以及運算放大器U1A的3腳連接，運算放大器U1A的1、2腳共同與電阻R3的一端連接，電阻R3的另一端與電容C1的一端連接，并共同連接至所述的微控制器處理電路。接插件P1的1腳連接外部輸入的模擬信號，所述的模擬信號經(jīng)電阻R1和電阻R2組成的分壓電路(分壓比優(yōu)選為1:2)后，送入由運算放大器U1A構成的同相電壓跟隨器。電壓跟隨器輸出的信號經(jīng)電阻R3和電容C1組成的一階低通濾波電路濾除雜波后，傳送至所述的微控制器處理電路。
[0021]請參閱圖3，所述的微控制器處理電路包括接插件P2、P3、電容C3、電阻R4?電阻R6、運算放大器U1B、微控制器U2以及第一電壓基準參考源芯片U3，所述的運算放大器U1B采用AD823，所述的微控制器U2采用ATtiny24，所述的第一電壓基準參考源芯片U3采用LM285-2.5。微控制器U2的8腳以及接插件P3的1腳共同連接所述的PWM隔離變送電路，微控制器U2的12腳連接所述的模擬信號輸入處理電路。微控制器處理電路從所述的模擬信號輸入處理電路接收信號后，由內部ADC通道進行A/D轉換。電阻R4和運算放大器U1B構成基準電壓參考源，為A/D轉換提供2.5V基準電壓。接插件P3的1?6腳為微控制器U2的仿真及調試下載電路接口，需配合專用的仿真器使用。接插件P2的1?3腳在實