[發明專利]一種模擬信號輸入電路

有效

• 申請號: 201410365058.6
• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN104168011B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 王凱;李堂忠;楊舟;管軍;鄭遠波;曹婧
• 申請（專利權）人: 浙江中控自動化儀表有限公司
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 胡晶

技術領域

本發明涉及模擬信號測量領域，尤其涉及一種模擬信號輸入電路。

背景技術

工業現場最基本的測量參數是溫度、壓力、流量和物位，測量這些參數的主要設備是變送器和傳感器，各種變送器和傳感器將這些物理量轉化為電壓、電流、電阻或者數字量信號。對于電流和電壓信號，信號采集裝置或儀表都具備電流采樣電阻和高輸入阻抗的采樣電路，引線電阻可以忽略不計，但是對于電阻傳感器，測量的信號本來就是電阻，由于現場傳感器和采樣儀表之間往往很遠，引線電阻會疊加到真實的信號中，精度要求高的場合就不能忽略，為消除引線電阻誤差，電阻一般采用三線制方式測量。

信號采集裝置一般可以都輸入多路信號，可以同時采集多路電壓、電流和三線制電阻等信號，但是工業現場存在很多干擾信號造成干擾，可能導致采樣儀表信號不穩定甚至突變。為了克服工業現場干擾，信號采樣時需要各個通道之間的信號不相互干擾。

在現有大多數采樣電路中均不具備電流采樣功能和電阻過流保護功能，與本發明最接近的實現方案如附圖1所示，該信號采樣電路用五個切換開關來進行信號的隔離和采樣，電流信號通過B、C兩個端口進行輸入，電壓信號通過A、C兩個端口進行輸入，電阻信號通過A、B、C三個端口進行輸入。但是，該采樣電路具有兩個缺陷，一是電阻測量的時候，電流采樣電阻和引線電阻并聯在一起，導致測量的時候需要軟件進行非線性補償，無法完全消除引線電阻誤差；二是電流采樣電阻R1在外部誤接24V的情況下(比如變送器短路)，導致24V電壓直接接入采樣電阻，而導致采樣電阻上的功率過大燒毀。

因此，有必要提出一種能夠對電壓、電流、電阻信號進行采樣，同時可以方便的消除引線電阻和電流采樣電阻過流保護的模擬信號輸入電路。

發明內容

為了克服現有技術的缺陷，本發明旨在提供一種具備電流采樣功能和電阻過流保護功能的模擬信號輸入電路。

為了實現上述目的，本發明提供了一種模擬信號輸入電路，該模擬信號輸入電路包括信號輸入端、信號處理單元、若干切換開關、電流源、電流采樣電路和過流保護電路；其中，所述電流源通過所述切換開關與所述信號處理單元連接，所述電流采樣電路和所述過流保護電路均通過所述切換開關與所述信號處理單元連接，且所述過流保護電路連接所述電流采樣電路。

較佳地，所述電流采樣電路包括信號隔斷二極管和電流采樣電阻，所述過流保護電路分別連接所述電流采樣電阻和所述信號隔斷二極管，所述電流采樣電阻用于電流的信號采樣，所述信號隔斷二極管用于電阻采樣時隔斷激勵電流流經所述電流采樣電阻。此時電流采樣電阻作為端口輸入阻抗的一部分，不會影響引線電阻的消除，可忽略。

較佳地，所述切換開關至少為五個，包括第一切換開關、第二切換開關、第三切換開關、第四切換開關和第五切換開關，所述電流源通過所述第一切換開關連接一信號輸入端并通過所述第二切換開關連接所述信號處理單元；一過壓保護電路通過所述第三切換開關連接所述信號處理單元；所述電流采樣電阻和所述信號隔斷二極管與所述過壓保護電路連接，并通過所述第四切換開關和第五切換開關連接至所述信號處理單元；從而能夠通過該信號處理單元分別控制不同切換開關的開斷，使該模擬信號輸入電路采集電壓信號、電流信號或電阻信號。

較佳地，所述過壓保護電路包括一自恢復保險裝置和一瞬變電壓抑制裝置，通過所述瞬變電壓抑制裝置保護所述電流采樣電阻上的電壓不會過壓，通過所述自恢復保險裝置在過流時斷開用于保護所述瞬變電壓抑制裝置不會損壞。

較佳地，所述自恢復保險裝置包括一自恢復保險絲，所述瞬變電壓抑制裝置包括一瞬變電壓抑制二極管。

較佳地，所述信號處理單元包括AD芯片和CPU或為包括AD轉換電路的CPU芯片。

較佳地，所述信號輸入端至少包括三個輸入端，且所述切換開關均包括Photomos，通過所述信號處理單元控制所述Photomos的開通和關斷。

與現有技術相比，本發明的有益效果如下：

1、本發明的模擬信號輸入電路，通過設置五個Photomos繼電器的切換開關，從而能夠通過該模擬信號輸入電路對電壓信號、電流信號以及電阻信號進行采樣，并能夠方便的測量和消除引線電阻誤差，而且通過該信號處理單元對切換開關的控制實現各個通道之間的隔離，從而避免信號采樣時各個通道之間的信號不會相互干擾，提高信號采集效果。