[發明專利]一種單片機控制的滯回電壓比較器

在審

• 申請號: 201510014722.7
• 申請日: 2015-01-12
• 公開（公告）號: CN104635581A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 田文杰
• 申請（專利權）人: 北京聯合大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 王淳

技術領域

本發明涉及電子測量技術領域，具體涉及一種具有隔離功能而且門檻電壓值可調的滯回電壓比較器電路。

背景技術

目前在電子測量技術領域，一些信號變換器如滯回電壓比較器，在波形轉換、噪聲抑制以及抗干擾方面用途廣泛。為實現滯回電壓比較器的門檻電壓值連續可調，常用的方法是通過單片機編程軟件來實現，但這種單片機編程軟件實現方法往往帶來單片機負擔過重的問題。此外，因為單片機要處理鍵盤信息，還要顯示過程數據，這樣單片機的實時性就很難保證，也會影響到轉換器的性能。因此，可選方案是，滯回電壓比較器由硬件實現，而單片機則負責處理鍵盤、顯示以及其它信息。

高校實驗室實驗設備品種繁多，相互之間沒有相關性，彼此孤立。比如單片機課程實驗設備的被控對象通常是數字電路，而滯回電壓比較器是模擬電子技術課程開設的實驗，這兩種實驗設備分布在不同的實驗室。這樣往往造成設備利用率低，資源浪費嚴重，現有設備不能滿足學生的綜合設計需要。而大學電氣專業，前期課程有電子技術，同學們做過滯回電壓比較器的實驗，后期有單片機課程。如果能夠設計綜合實驗，使前期課程和后期課程有很好的銜接，這樣使學生們既能學好當前知識又能鞏固前面的知識，同時還能進一步改善實踐教學效果。

專利號為ZL2010102156853的發明專利申請案提出了一種門檻電壓值可調的滯回電壓比較器電路，但是該發明專利申請案中沒有實現單片機電路和滯回電壓比較器電路的隔離。在實際應用中，滯回電壓比較器電路經常會與某個被控對象連在一起使用，單片機電路還要控制很多被控對象。這樣，一旦被控對象出現問題，就會損害單片機電路，最終導致整個系統無法工作。

發明內容

鑒于現有技術的上述不足，本發明提供一種單片機控制的滯回電壓比較器，其具有電路隔離功能，且門檻電壓值可調，有著很好的應用前景。為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種單片機控制的滯回電壓比較器，其包括：鍵盤顯示電路、單片機、線性光電耦合電路1、線性光電耦合電路2、D/A轉化電路1、D/A轉化電路2、數字光電耦合電路和正反饋電壓比較器。

其中，所述鍵盤顯示電路用來設定門檻電壓和回差值，并將所設定的門檻電壓和回差值輸入到單片機，由單片機進行處理和運算；

所述單片機用于進行信號處理和運算，并將處理和運算后的結果輸出到D/A轉化電路1和D/A轉化電路2；

所述D/A轉化電路1和D/A轉化電路2將單片機輸出的結果轉化成模擬信號后，分別輸入線性光電耦合電路1和線性光電耦合電路2中，通過線性光電耦合電路1和線性光電耦合電路2兩個隔離電路后，分別輸出V1和VR的電壓值；

所述正反饋電壓比較器接收線性光電耦合電路1和所述線性光電耦合電路2輸出的電壓值V1和VR，并將其中的運算放大器的輸出反饋到該正反饋電壓比較器的正極，所述正反饋電壓比較器的輸出電壓為V0；

所述數字光電耦合電路用以實現光電隔離，其將所述正反饋電壓比較器的輸出電壓V0反向后得到的電壓值V3反饋給單片機。

所述單片機為單片機U2，其選用的型號是MEGA8，用以接收鍵盤顯示電路的輸入的信息，并輸出顯示信息，接收反饋信號V3；所述單片機電源的地線與GND1共地；所述鍵盤顯示電路中還有啟動鍵和停止鍵。

所述正反饋電壓比較器由運算放大器U3、電阻R0、單片機U2、R1、R2、R3，以及雙向穩壓二極管D1組成；雙向穩壓二極管D1選擇穩壓值Uz為5V的穩壓管，電路中需要電阻值R2＝R3。

所述數字光電耦合電路由光耦U1、電阻R4、R5以及運算放大器U4組成，其中，運算放大器U4完成阻抗匹配的作用。

所述運算放大器U3和運算放大器U4選用的型號是LM324，采用雙電源供電，電源地線與GND2共地。

所述線性光電隔離電路1實現輸入等于輸出，既V1＝VX，條件是電阻值R20＝R24＝R21，線性光電隔離電路1中的運算放大器選用的型號是LM324，且采用雙電源供電，線性光耦選用的型號是HCNR201。

運算放大器U20和運算放大器U21的電源地線與GND1共地，運算放大器U24的電源地線與GND2共地。

當輸入VX為正電壓時，通過運算放大器U20、線性光耦U22及運算放大器U24，實現輸入等于輸出，也即V1＝VX；當輸入VX為負電壓時，通過運算放大器U21、線性光耦U23及運算放大器U24，實現輸入等于輸出，也即V1＝VX。