[實用新型]直流模擬量采集隔離變換電路

有效

• 申請號: 201020175224.3
• 申請日: 2010-04-29
• 公開（公告）號: CN201689123U
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 高巨;管相東
• 申請（專利權）人: 光一科技股份有限公司
• 主分類號: G01R15/14
• 分類號: G01R15/14
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 何朝旭

技術領域

本實用新型涉及一種電流的直流模擬量采集電路，具體的說是一種直流模擬量采集隔離變換電路。

背景技術

在用電信息采集終端功能需求中常用到一種4-20mA電流的直流模擬量采集電路，現有技術中直流模擬量采集電路一般由一個I/V轉換器和一片MCU組成，電流信號經I/V轉換后直接進MCU數模變換獲得電流值。現有電路雖然簡單，但是與其它弱電端子在電氣上非隔離，在外界引入EMC干擾時會影響終端其它部分性能，嚴重時甚至會損壞終端。所以現有的直流模擬量采集電路必須隔離，直流模擬量采用隔離變換最直接的方法就是采用光耦變換，但是一般光耦線性度差、隔離電壓較低，很難做到高精度的要求。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是：針對以上現有技術存在的缺點，提出一種直流模擬量采集隔離變換電路，可以有效的進行隔離，且較傳電路精度高，抗干擾效果好。

本實用新型解決以上技術問題的技術方案是：

直流模擬量采集隔離變換電路，包括一個I/V轉換器和一片的內含濾波及采樣的第一MCU，I/V轉換器的輸入接電流信號，還包括一個隔離耦合變壓器、一片內含AD變換以及PWM輸出的第二MCU、一個驅動器、一個放大器、一個濾波器和一個整形器；I/V轉換器的輸出接第二MCU的AD接口，驅動器的輸入接第二MCU的PWM輸出端口，驅動器的輸出接隔離耦合變壓器的輸入，隔離耦合變壓器的輸出經放大器、濾波器和整形器后接第一MCU的捕捉端口，由第一MCU輸出實際電流值。

這樣，輸入測量電流通過I/V變換后，再將電流信號通過MCU內置AD變換及其數字化處理變換成PWM信號，利用PWM可以通過隔離變壓器耦合的原理，將隔離后的PWM信號再由另一MCU處理計算成高精度電流值，由于使用隔離耦合變壓器，較傳統模擬I/F電路精度高，抗干擾效果好，且成本低。

由此可見，本實用新型使用一個隔離耦合變壓器對現有電路進行了隔離變換，使用另一片MCU對電流信號進行處理，有效的實現了電路的隔離且提高了電路的精度。

作為本實用新型進一步限定的技術方案，兩片MCU都是Microchip公司出品的PIC12F615芯片，內含10位AD變換以及10位分辨率PWM輸出，使得其在本電路構成精度較高的隔離變換電路。

驅動采用9013/9012三極管，采用推挽方式驅動。

放大、濾波和整形采用雙路JFET輸入運算放大器，其中一半用作帶通濾波放大器，另一半用作限幅放大器。

附圖說明

圖1是本實用新型的電路圖。

具體實施方式

實施例一

本實施例是一種直流模擬量采集隔離變換電路，其電路圖如圖1所示，包括一個I/V轉換器、兩片MCU、一個隔離耦合變壓器、一個驅動器、一個放大器、一個濾波器和一個整形器。兩片MCU都使用Mi?crochip公司出品的8引腳低成本8位RISC架構的PIC12F615芯片，內含10位AD變換以及10位分辨率PWM輸出。驅動采用9013/9012三極管，采用推挽方式驅動。放大、濾波和整形采用雙路JFET輸入運算放大器，其中一半用作帶通濾波放大器，另一半用作限幅放大器。

I/V轉換器的輸出接PIC12F615芯片的AD接口，驅動器的輸入接PIC12F615芯片的PWM輸出端口，驅動器的輸出接隔離耦合變壓器的輸入，隔離耦合變壓器的輸出經放大器、濾波器和整形器后接PIC12F615芯片的捕捉端口，由PIC12F615芯片輸出實際電流值，PIC12F615芯片過模擬SPI接口與應用層交互該采樣值。

輸入測量電流通過I/V變換后送入MCU進行AD采樣，獲得的數值經過MCU內部濾波以及計算后在PWM端產生高精度PWM信號，再通過驅動器接隔離耦合變壓器，耦合至二次側完成電流/頻率的數碼化變換，由一次側耦合到二次側的PWM信號通過放大、濾波以及整形后送入另一MCU的捕捉端口，由MCU對送入的信號再次進行濾波以及采樣，最終通過內部運算換算出實際電流值，同時通過模擬SPI接口與應用層交互該采樣值。本電路成本低廉、精度高(10bit)、隔離電壓高抗各種干擾效果優秀。

本實用新型還可以有其它實施方式，凡采用同等替換或等效變換形成的技術方案，均落在本實用新型要求保護的范圍之內。