[發(fā)明專利]高隔離耐壓型雙向信號(hào)傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210519748.3
• 申請(qǐng)日: 2012-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN102998502A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳實(shí)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陳實(shí)
• 主分類號(hào): G01R15/14
• 分類號(hào): G01R15/14;G01R19/00
• 代理公司: 成都頂峰專利事務(wù)所(普通合伙) 51224
• 代理人: 成實(shí)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種信號(hào)傳感器，具體地說(shuō)，是涉及一種高隔離耐壓型雙向信號(hào)傳感器。

背景技術(shù)

眾所周知，在自動(dòng)化檢測(cè)和控制領(lǐng)域中，待檢對(duì)象種類很多，在需要對(duì)高壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)的場(chǎng)合待檢對(duì)象種類更是復(fù)雜多樣，如：在軌道交通機(jī)車供電系統(tǒng)、風(fēng)電、太陽(yáng)能等重要的電源設(shè)備及監(jiān)控系統(tǒng)中，都需要對(duì)系統(tǒng)中的電壓電流信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制。

目前市場(chǎng)上的信號(hào)隔離檢測(cè)產(chǎn)品最常用的有以下兩種原理：

1、磁調(diào)制解調(diào)原理：通過斬波方式進(jìn)行直流信號(hào)到交流信號(hào)的逆變，通過變壓器隔離后將信號(hào)還原成標(biāo)準(zhǔn)的直流輸出信號(hào)；

2、光電隔離原理：采用線性光電耦合器件，通過運(yùn)放構(gòu)成反饋閉環(huán)測(cè)量回路，完成信號(hào)的隔離變換。

以上兩種原理中，雖然第一種的穩(wěn)定性和精度均較高，然而其響應(yīng)時(shí)間較慢，不能滿足實(shí)際需求；雖然第二種響應(yīng)時(shí)間較快，抗干擾能力較強(qiáng)，但需要提供隔離電源；且這兩種方式都無(wú)法既滿足輸入與輸出之間的隔離耐壓為7.5KVAC或8KVAC以上/分鐘，又能快速高精度實(shí)現(xiàn)信號(hào)隔離監(jiān)測(cè)的技術(shù)要求，已經(jīng)無(wú)法滿足如今高標(biāo)準(zhǔn)的控制系統(tǒng)技術(shù)要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高隔離耐壓型雙向信號(hào)傳感器，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的信號(hào)隔離檢測(cè)產(chǎn)品不能滿足7.5KVAC或8KVAC以上高隔離環(huán)境的控制系統(tǒng)技術(shù)要求的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

高隔離耐壓型雙向信號(hào)傳感器，包括電壓電流信號(hào)采集電路，輸入端通過兩個(gè)以上依次相連的信號(hào)隔離變換電路與電壓電流信號(hào)采集電路相連的信號(hào)輸出變換電路，所述信號(hào)隔離變換電路和信號(hào)輸出變換電路的輸入端均分別連接有DCDC高隔離電源模塊。

作為優(yōu)選，所述信號(hào)隔離變換電路為兩個(gè)，包括輸入端與電壓電流信號(hào)采集電路相連的第一級(jí)信號(hào)隔離變換電路，和輸入端與第一級(jí)信號(hào)隔離變換電路相連且輸出端與信號(hào)輸出變換電路相連的第二級(jí)信號(hào)隔離變換電路，所述第一級(jí)信號(hào)隔離變換電路的輸入端連接有第一DCDC高隔離電源模塊；第二級(jí)信號(hào)隔離變換電路的輸入端連接有第二DCDC高隔離電源模塊；信號(hào)輸出變換電路的輸入端連接有第三DCDC高隔離電源模塊，所述第二DCDC高隔離電源模塊和第三DCDC高隔離電源模塊的輸入端均連接有電源，第一DCDC高隔離電源模塊的輸入端與第二DCDC高隔離電源模塊相連。

具體地說(shuō)，所述第一級(jí)信號(hào)隔離變換電路包括反相輸入端與電壓電流信號(hào)采集電路相連的運(yùn)算放大器T2，和與運(yùn)算放大器T2的輸出端及反相輸入端均相連的光耦芯片U1，連接于運(yùn)算放大器T2的反相輸入端和輸出端之間的電容C1，所述第一DCDC高隔離電源模塊與運(yùn)算放大器T2的反相輸入端相連；所述第二級(jí)信號(hào)隔離變換電路包括同相輸入端和反相輸入端均與光耦芯片U1相連的運(yùn)算放大器T3，反相輸入端與運(yùn)算放大器T3的輸出端相連的運(yùn)算放大器T4，與運(yùn)算放大器T4的輸出端及反相輸入端均相連的光耦芯片U2，所述運(yùn)算放大器T3的反相輸入端和輸出端之間還連接有相互并聯(lián)的電阻R1、電容C2，所述第二DCDC高隔離電源模塊與運(yùn)算放大器T3的反相輸入端相連。

其中，所述信號(hào)輸出變換電路包括與第二級(jí)信號(hào)隔離變換電路相連的輸出變換電路和與輸出變換電路相連的V/I信號(hào)變換電路，所述第三DCDC高隔離電源模塊與V/I信號(hào)變換電路相連。

進(jìn)一步地，所述輸出變換電路包括同相輸入端和反相輸入端均與光耦芯片U2相連的運(yùn)算放大器T5，同相輸入端與運(yùn)算放大器T5的輸出端相連的運(yùn)算放大器T6，所述運(yùn)算放大器T5的反相輸入端和輸出端之間還連接有相互并聯(lián)的電阻R2、電容C3，所述運(yùn)算放大器T6的反相輸入端和輸出端之間還連接有相互并聯(lián)的電阻R3、電容C4。

更進(jìn)一步地，所述V/I信號(hào)變換電路包括反相輸入端與運(yùn)算放大器T6的輸出端相連的運(yùn)算放大器T7，反相輸入端與運(yùn)算放大器T7的輸出端相連的運(yùn)算放大器T8，連接于運(yùn)算放大器T7的反相輸入端與運(yùn)算放大器T8的輸出端之間的電阻R4，所述第三DCDC高隔離電源模塊與運(yùn)算放大器T7的反相輸入端相連。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

（1）本發(fā)明通過在電壓電流信號(hào)采集電路和信號(hào)輸出變換電路及電源之間設(shè)置信號(hào)隔離變換電路和DCDC高隔離電源模塊實(shí)現(xiàn)了高壓信號(hào)的可靠傳遞與變換，提高了信號(hào)傳遞的靈活性，大大降低了成本，減小了傳感器體積，從而有效降低了系統(tǒng)的檢測(cè)成本和設(shè)備造價(jià)，利于批量生產(chǎn)，適合大規(guī)模推廣應(yīng)用。