[發明專利]一種直流信號采集電路及其信號處理方法

有效

• 申請號: 201310169841.0
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN103278677A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 曹學禮;韓友國;楊朋朋
• 申請（專利權）人: 奇瑞汽車股份有限公司
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 廣州中瀚專利商標事務所 44239
• 代理人: 黃洋;蓋軍

技術領域

?本發明屬于工業控制領域，具體涉及到一種直流信號采集電路及其信號處理方法。

背景技術

在工業控制領域，經常需要采集較大的直流電流量以便對控制對象進行控制。在現有技術中，一般將該直流電流信號串聯一電阻，從而獲得電壓值，然后進行測量。但這種采集電路存在以下問題：1、由于輸入信號與采集電路不隔離，外部直流量干擾直接影響采集電路所采集信息的準確性；2、在測量大電流信號時，就需要用到精密電阻，這是不經濟，也是不現實的。

發明內容

本發明的目的是提出一種直流信號采集電路及其信號處理方法，可以將直流信號的輸入、輸出端隔離，避免信號采集電路影響輸入端，從而提高信號采集的準確性。

本發明的直流信號采集電路包括電流傳感器和運算放大器，所述電流傳感器的輸出端分成兩路，一路通過第一電阻與運算放大器的第一輸入端相連，另一路通過第二電阻接地；所述運算放大器的第二輸入端連接有基準電壓電路，且運算放大器的第二輸入端通過反饋電路與運算放大器的輸出端相連，所述運算放大器的輸出端與一個A/D轉換電路相連。

電流傳感器捕捉電流信號后輸送至運算放大器，由于利用運算放大器具有虛短、虛斷特性，從而實現了采集電路的輸入端和輸出端的隔離及跟隨，最好再利用A/D轉換電路對信號進行A/D處理。

進一步地，所述反饋電路為可變電阻，以方便根據具體的直流信號電路來設置反饋量的大小，擴大信號采集電路的適用范圍。

進一步地，所述基準電壓電路為與地連接的第三電阻，直接利用第二電阻接地，可以提供不受電源波動影響的地電平，從而提高準確度。

進一步地，所述A/D轉換電路為具有A/D轉換模塊的單片機，單片機可以同時實現A/D轉換及相應的轉換結果信號的輸出，且具有集成度高、易于控制的優點。

進一步地，所述電流傳感器為磁平衡式電流傳感器，具體可采用北京科海電子技術有限公司的電流傳感器，型號為KT500AG，其額定電流為100A。該電流傳感器具有一下幾個特點：為磁平衡式電流傳感器；利用霍爾效應；采用磁補償原理，被測回路與輸出回路絕緣；可測直流、交流、脈動電流；被測電流I有效值為500A，輸出電流Io有效值為100mA（當原邊電流為500A時），且輸出電流正比于被測電流；線性誤差≤0.1%，失調電流≤0.4mA。

根據權利要求1所述的直流信號采集電路，其特征在于所述電流傳感器的原邊線圈的匝數比為N，所述N≥5。這樣就可以把測電流放大N倍后測量，從而提高小電流測量的精度。

上述的直流信號采集電路的信號處理方法包括如下步驟：

A：首先初始化單片機，定義A/D轉換模塊的轉換設置，并設置一個定時器；

B：檢查定時器是否溢出，當定時器溢出后，A/D轉換模塊開始進行A/D轉換，并將轉換結果輸出至單片機相應的管腳。

設置定時器，并在定時器溢出后才進行相應的A/D轉換，可以減少單片機內啟動進程的影響，提高準確度。

本發明的直流信號采集電路及其信號處理方法可以隔離信號的輸入與信號的處理部分，避免互相影響，并能夠放大被測電流信號，提高了準確度，非常適合于大電流的直流信號的采集。

附圖說明

圖1是直流信號采集電路的原理圖。

圖2是直流信號采集電路的信號處理程序流程圖。

具體實施方式

下面對照附圖，通過對實施實例的描述，對本發明的具體實施方式如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作用及工作原理等作進一步的詳細說明。

實施例1；

如圖1、2所示，本實施例的直流信號采集電路包括磁平衡式電流傳感器U1和運算放大器U2，所述電流傳感器U1原邊線圈的匝數比為5；電流傳感器U1的輸出端分成兩路，一路通過第一電阻R1與運算放大器U2的第一輸入端相連，另一路通過第二電阻R2接地；所述運算放大器U2的第二輸入端通過第三電阻R3接地，且運算放大器U2的第二輸入端通過可變電阻R4與運算放大器U2的輸出端相連，所述運算放大器U2的輸出端與一個具有A/D轉換模塊的單片機U3相連。

電流傳感器U1捕捉電流信號后輸送至運算放大器U2，由于利用運算放大器U2具有虛短、虛斷特性，從而實現了采集電路的輸入端和輸出端的隔離及跟隨，最好再利用單片機U3對信號進行A/D處理及相應的輸出。

上述的直流信號采集電路的信號處理方法包括如下步驟：

A：首先初始化單片機，定義A/D轉換模塊的轉換設置，并設置一個定時器；

B：檢查定時器是否溢出，當定時器溢出后，A/D轉換模塊開始進行A/D轉換，并將轉換結果輸出至單片機相應的管腳。