一种变频器模拟输入检测电路
技术领域
本发明涉及变频器模拟输入检测技术,特别涉及一种变频器模拟输入检测电路。
背景技术
在数字控制系统中,常常需要将外部的模拟信号(电压信号或电流信号)变换为CPU(或DSP)的模拟输入管脚所能接收的电压信号,为了节省成本,减小装置的体积,充分利用CPU(或DSP)的AD转换资源,往往会将同一个模拟输入口设计成既能适应用户电压输入,又能适应用户电流输入,在现有的技术中,都是采用跳线器(或拨码开关)的方式来实现,通过改变跳线器(或拨码开关的触头)的位置来实现用户模拟输入方式(电压或电流)的选择。这种实现方式的不足在于:
因跳线器(或拨码开关)必须对用户开发,在数字控制系统的产品设计时需要将它们暴露在用户易接触的地方,且需留出用户的手指或镊子操作的空间,这样会增加数字控制装置的体积,增加结构设计的成本,同时还会影响到产品的紧凑和美观;
若用户在装置有电的情况下操作跳线器(或拨码开关),由于静电的作用可能会损坏数字控制系统内的器件,导致产品的可靠性能下降,若装置内的电压超过安全电压,会导致用户触电危险,影响到产品的安全性能.;
另外,在用户模拟信号输入检测电路中,现有技术并不对用户的电流信号的大小进行限制,即当用户选择模拟电流(通常在工业应用中该信号由压力,流量等传感器或其它设备输出,电流大小的范围一般在0-20mA),输入时,若电流过大,超过26mA,电路不能断开电流输入通路,仍然工作,这种实现方式的不足在于:
可能会损坏数字控制系统单板上的器件,也可能损坏用户的传感器或其它设备,影响产品的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变频器模拟输入检测电路,以解决现有电路中跳线器(或拨码开关)的不足,增加过电流保护功能,提高产品的可靠性和竞争力。
本发明的技术方案是:一种变频器模拟输入检测电路,包括模拟电压/电流输入端1AI1和模拟信号输出端2AI1,所述模拟信号输出端2AI1与CPU或DSP的AD转换输入端连接,还包括连接于所述模拟电压/电流输入端1AI1和所述模拟信号输出端2AI1之间的第一开关U2、第二开关Q1、第一比较放大器U1A、第二比较放大器U1C以及与所述第一比较放大器U1A正输入端连接的第一电平选择端Select_1,所述第一比较放大器U1A的负输入端接地,所述模拟电压/电流输入端1AI1分别与所述第二开关Q1的第一接线端子和所述第一开关U2连接,所述第一比较放大器的U1A的输出端与所述第二开关Q1的第二接线端子连接,所述第二开关Q1的第三接线端子与所述第一开关U2连接,其连接的交接点与所述第二比较放大器U1C的正输入端连接,所述第二比较放大器U1C的负输入端与其输出端连接,所述第二比较放大器U1C的输出端与所述模拟信号输出端2AI1连接。
本发明中,还包括整流电路和稳压电路,所述整流电路包括第三比较放大器U1B和第一二极管D4,所述第三比较放大器U1B的负输入端与所述第一比较放大器U1A的负输入端连接,所述第三比较放大器U1B的正输入端与所述第二比较放大器U1C的正输入端连接,所述第三比较放大器U1B的输出端与所述第一二极管D4的阳极连接,所述第一二极管D4的阴极与所述第一比较放大器U1A的负输入端连接并接地;所述稳压电路包括稳压管D2和第二电平选择端MAover_AI1,所述稳压管D2的阴极与所述第一比较奥放大器U1A的输出端连接,所述稳压管D2的阳极的一端与所述第二电平选择端MAover_AI1连接并接地。
本发明中,所述模拟电压/电流输入端1AI1通过分压电阻(R5,R6)与所述第一开关U2连接,所述模拟电压/电流输入端1AI1通过二极管D3的阳极与所述第二开关Q1的第一端子连接,所述第二比较放大器U1C的输出端通过第一偏置电阻R10与所述模拟信号输出端2AI1连接,第二偏置电阻R11的一端与电源连接,另一段接于所述第二比较放大器U1C的输出端和所述模拟信号输出端2AI1交接的节点上,第二开关Q1的第三端子通过第三分压电阻R3与第二比较放大器U1C的正输入端连接。
本发明中,所述模拟电压/电流输入端1AI1通过第一电容C1与所述第二开关Q1的第一端子连接,所述第二比较放大器U1C的正输入端通过第二电容C5与所述第二比较放大器U1C的负输入端连接。
本发明采用MOS管和模拟开关来实现模拟输入信号的电流/电压切换;在模拟电流输入电路中,引入输入电流作为反馈信号,该信号变换成电压信号后作用于运放的反向输入端,该运放的输出控制MOS管的栅极,实现过电流的硬件保护,从而达到保护电路的目的。
附图说明
图1是本发明变频器模拟输入检测电路的结构原理图;
图2是本发明一个实施例中变频器模拟输入检测电路的结构原理图;
图3是本发明另一个实施例中变频器模拟输入检测电路的结构原理图;
图4是本发明又一个实施例中变频器模拟输入检测电路的结构原理图;
图5是本发明另一个实施例中变频器模拟输入检测电路的结构原理图;
图6是本发明另一个实施例中变频器模拟输入检测电路的结构原理图;
图7是本发明另一个实施例中变频器模拟输入检测电路的结构原理图;
图8是本发明另一个实施例中变频器模拟输入检测电路的结构原理图。
具体实施方式
下面根据附图和具体实施例对本发明作进一步阐述。
如图1所示,一种变频器模拟输入检测电路,包括模拟电压/电流输入端1AI1和模拟信号输出端2AI1,模拟信号输出端2AI1与CPU或DSP的AD转换输入端连接,还包括连接于模拟电压/电流输入端1AI1和模拟信号输出端2AI1之间的第一开关U2、第二开关Q1、第一比较放大器U1A、第二比较放大器U1C以及与第一比较放大器U1A正输入端连接的第一电平选择端Select_1,第一比较放大器U1A的负输入端接地,模拟电压/电流输入端1AI1分别与第二开关Q1的第一接线端子和第一开关U2连接,第一比较放大器的U1A的输出端与第二开关Q1的第二接线端子连接,第二开关Q1的第三接线端子与第一开关U2连接,其连接的交接点与第二比较放大器U1C的正输入端连接,第二比较放大器U1C的负输入端与其输出端连接,第二比较放大器U1C的输出端与模拟信号输出端2AI1连接。
具体的,还可以包括整流电路和稳压电路,整流电路包括第三比较放大器U1B和第一二极管D4,第三比较放大器U1B的负输入端与第一比较放大器U1A的负输入端连接,第三比较放大器U1B的正输入端与第二比较放大器U1C的正输入端连接,第三比较放大器U1B的输出端与第一二极管D4的阳极连接,第一二极管D4的阴极与第一比较放大器U1A的负输入端连接并接地;稳压电路包括稳压管D2和第二电平选择端MAover_AI1,稳压管D2的阴极与第一比较奥放大器U1A的输出端连接,稳压管D2的阳极的一端与第二电平选择端MAover_AI1连接并接地。
模拟电压/电流输入端1AI1通过分压电阻(R5,R6)与第一开关U2连接,模拟电压/电流输入端1AI1通过二极管D3的阳极与第二开关Q1的第一端子连接,第二比较放大器U1C的输出端通过第一偏置电阻R10与模拟信号输出端2AI1连接,第二偏置电阻R11的一端与电源连接,另一段接于第二比较放大器U1C的输出端和模拟信号输出端2AI1交接的节点上,第二开关Q1的第三端子通过第三分压电阻R3与第二比较放大器U1C的正输入端连接。
用户既可选择电压输入,又可选择电流输入,在选择电流输入时本电路具过电流保护功能。
当用户设置为电压输入时,Select_1为低,U2闭合,Q2关断,模拟输入电压1AI1经电阻R5、R6、R3分压后,电压输入时1AI1的工作电压范围为-10V-+10V。
当用户设置为电流输入时,Select_1为高,U2断开,Q2导通,模拟输入电流1AI1经电阻R3后生成电压信号,经U1C组成的射极跟随,经R10和R11形成的偏置,经U40形成的射极跟随后得到2AI1,进入DSP的AD转换输入口;电流输入时1AI1的工作电流范围为0mA-+20mA。
在电流输入模式中,该电路可实现过电流的硬件保护和过电流检测,实现原理如下:若1AI1的工作电流超过24mA时,第一比较放大器U1A的正输入端的电压会超过负输入端的电压,第一比较放大器U1A输出端的电压会下降,Q2的漏源电阻会增大,限制1AI1的电流的增大,1AI1的电流最大只能到26mA,同时Maover_AI1会变低,当DSP检测到这个信号时,会令Select_1变低,第一比较放大器U1A输出端的电压变为-15V,封锁Q2,达到保护电路的目的。
如图2所示,在本发明的一个实施例中,模拟电压/电流输入端1AI1通过第一电容C1与第二开关Q1的第一端子连接,第二比较放大器U1C的正输入端通过第二电容C5与第二比较放大器U1C的负输入端连接。
另外,本发明可根据电路的具体需要可实现多种优选实施例,如图3~图8所示。
由此可知,本发明采用MOS管和模拟开关来实现模拟输入信号的电流/电压切换;在模拟电流输入电路中,引入输入电流作为反馈信号,该信号变换成电压信号后作用于运放的反向输入端,该运放的输出控制MOS管的栅极,实现过电流的硬件保护。