CN101403770B - 一种直流量采集电路及其采集方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直流量采集电路及其采集方法，所述的采集电路包括输入直流信号调理跟随电路和输入采集信号调理跟随电路，所述的输入直流信号调理跟随电路与双刀多路模拟开关的AOUT+、AOUT-端子连接，输入采集信号调理跟随电路与双刀多路模拟开关的BOUT+、BOUT-端子连接，所述的双刀多路模拟开关的公共端与保持电容连接。所述的双刀多路模拟开关为双刀四通道模拟开关控制的双刀多路模拟开关。本发明实现了输入直流信号与采集电路隔离、直流量的输入和断开可控，非常适合定时轮巡测量的场合。本发明所述的采集方法可以实现四种工作方式的直流量输入采集，结构简单，成本低，工作方式灵活可控。

Description

一种直流量采集电路及其采集方法 
技术领域
本发明涉及一种直流量采集电路及其采集方法，特别是一种在工业控制领域使用的直流量采集电路及其采集方法。 
背景技术
在工业控制领域，经常需要采集诸如直流电压、直流电流等直流量以便对控制对象进行控制。在现有技术中，一般将直流量直接接入输入和采集信号调理跟随电路进行测量，但这种采集电路存在以下问题： 
1、由于输入信号与采集电路不隔离，外部的直流量干扰直接影响采集电路所采集信息的准确性。 
2、由于直流量的输入和断开不可控，直流量始终输入，特别是在很多定时轮巡测量的场合，直流量始终输入大大增加了整个电路板的功耗和故障率。 
发明内容
为克服现有技术中存在的上述问题，本发明要设计一种直流量输入隔离、直流量的输入和断开可控的新型的隔离式直流量输入可控的直流量采集电路及其采集方法。 
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是这样实现的：一种直流量采集电路，包括输入直流信号调理跟随电路和输入采集信号调理跟随电路，所述的输入直流信号调理跟随电路与双刀多路模拟开关的AOUT+、AOUT-端子连接，输入采集信号调理跟随电路与双刀多路模拟开关的BOUT+、BOUT-端子连接，所述的双刀多路模拟开关的公共端与保持电容连接。 
本发明所述的双刀多路模拟开关为双刀四通道模拟开关控制的多路模拟开关DG409。 
本发明所述的保持电容为感应吸收小、漏电流小的聚苯乙烯电容。 
本发明所述的保持电容与双刀多路模拟开关的管脚8、9连接，输入直流信号调理跟随电路与双刀多路模拟开关的管脚5、12连接，输入采集信号调理跟随电路与双刀多路模拟开关的管脚6、11连接。 
本发明所述的输入直流信号调理跟随电路由双路运放器U1和RC阻容网络组成，双路运放器U1的管脚3、5与电阻R2、R3连接，双路运放器U1的管脚1、2短接，双路运放器U1的管脚6、7短接，双路运放器U1的管脚1、7分别与双刀多路模拟开关的管脚6、11连接，双路运放器U1的电源管脚8、4接外部被测电路端子J1的管脚1、2，电容C2与电阻R4并联后两端分别与电阻R2、R3连接。 
本发明所述的输入采集信号调理跟随电路由双路运放器U2和RC阻容网络组成，双路运放器U2的管脚3、5与电阻R5、R6连接，双路运放器U2的管脚1、2短接，双路运放器U2的管脚6、7短接，双路运放器U2的管脚1、7与后续测量电路端子J2管脚4、5连接；双路运放器U2的电源管脚8、4接后续测量电路端子J2的管脚1、2，电容C2与电阻R4并联后两端分别与电阻R2、R3连接。 
本发明所述的双路运放器U1和双路运放器U2分别由2个双路运放器LM258组成。 
一种直流量采集电路的采集方法是这样实现的：所述的方法包括以下步骤： 
步骤1：开始； 
步骤2：保持电容22放电：设置双刀多路模拟开关21对应管脚A0、A1、EN分别为0、0、1，双刀多路模拟开关21将保持电容22与外部地连接，保持电容22放电，为直流量采集准备； 
步骤3：直流量输入：设置双刀多路模拟开关21对应管脚A0、A1、EN分别为0、1、1，双刀多路模拟开关21将保持电容22与外部直流量连接，采集外部直流量； 
步骤4：直流量采集：设置双刀多路模拟开关21对应管脚A0、A1、EN分别为1、0、1，双刀多路模拟开关21将保持电容22与内部采集电路连接，为后续采集电路提供与外部直流量隔离等同大小的差模信号； 
步骤5：直流量输入断开：设置双刀多路模拟开关21对应管脚A0、A1、EN分别为1、1、1，双刀多路模拟开关21将保持电容22悬空，内外部电路隔离断开； 
步骤6：判断是否结束？否，则转步骤1；是，则退出。 
与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果： 
1、由于本发明输入直流信号与采集电路隔离，外部直流信号的干扰不影响整个系统。 
2、由于本发明直流量的输入和断开可控，非常适合定时轮巡测量的场合，同时还减少能耗、降低故障率。 
3、由于本发明设计的直流量采集方法只用一个多路模拟开关和保持电容配合的简单电路就可以实现四种工作方式的直流量输入采集，结构简单，成本低，工作方式灵活可控。 
附图说明
本发明共有附图2张，其中： 
图1是直流量采集电路的结构框图。 
图2是直流量采集电路的电路图。 
图中，21、双刀多路模拟开关，22、保持电容，23、输入直流信号调理跟随电路，24、输入采集信号调理跟随电路。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的说明。一种直流量采集电路，包括输入直流信号调理跟随电路23和输入采集信号调理跟随电路24，所述的输入直流信号调理跟随电路23与双刀多路模拟开关21的AOUT+、AOUT-端子连接，输入采集信号调理跟随电路24与双刀多路模拟开关21的BOUT+、BOUT-端子连接，所述的双刀多路模拟开关21的公共端与保持电容22连接。所述的双刀多路模拟开关21为双刀四通道模拟开关控制的多路模拟开关DG409。所述的保持电容22为感应吸收小、漏电流小的聚苯乙烯电容。所述的保持电容22与双刀多路模拟开关21的管脚8、9连接；输入直流信号调理跟随电路23与双刀多路模拟开关21的管脚5、12连接，输入采集信号调理跟随电路24与双刀多路模拟开关21的管脚6、11连接。所述的输入直流信号调理跟随电路23由双路运放器U1和RC阻容网络组成，双路运放器U1的管脚3、5与电阻R2、R3连接，双路运放器U1的管脚1、2短接，双路运放器U1的管脚6、7短接，双路运放器U1的管脚1、7分别与双刀多路模拟开关21的管脚6、11连接，双路运放器U1的电源管脚8、4接外部被测电路端子J1的管脚1、2，电容C2与电阻R4并联后两端分别与电阻R2、R3连接。所述的输入采集信号调理跟随电路24由双路运放器U2和RC阻容网络组成，双路运放器U2的管脚3、5与电阻R5、 R6连接，双路运放器U2的管脚1、2短接，双路运放器U2的管脚6、7短接，双路运放器U2的管脚1、7与后续测量电路端子J2管脚4、5连接，双路运放器U2的电源管脚8、4接后续测量电路端子J2的管脚1、2，电容C2与电阻R4并联后两端分别与电阻R2、R3连接。所述的双路运放器U1和双路运放器U2分别由2个双路运放器LM258组成。 
如图1所示的直流量采集电路的采集方法包括以下步骤： 
步骤1：开始。 
步骤2：保持电容22放电：设置双刀多路模拟开关21对应管脚A0、A1、EN分别为0、0、1，此时双刀多路模拟开关21将保持电容22与外部地连接，保持电容22放电，为直流量采集准备。 
步骤3：直流量输入：设置双刀多路模拟开关21对应管脚A0、A1、EN分别为0、1、1，此时双刀多路模拟开关21将保持电容22与外部直流量连接，采集外部直流量。 
步骤4：直流量采集：设置双刀多路模拟开关21对应管脚A0、A1、EN分别为1、0、1，此时双刀多路模拟开关21将保持电容22与内部采集电路连接，为后续采集电路提供与外部直流量隔离等同大小的差模信号。 
步骤5：直流量输入断开：设置双刀多路模拟开关21对应管脚A0、A1、EN分别为1、1、1，此时双刀多路模拟开关21将保持电容22悬空，此时内外部电路隔离断开。 
步骤6：判断是否结束？否，则转步骤1；是，则退出。 
本发明的工作原理如下：采用INTERSIL公司的双刀多路模拟开关21，采用TTL控制电平进行通道选择控制，可提供双刀四通道模拟开关控制，通过对双刀多路模拟开关21的控制信号A0、A1、EN的控制，实现对保持电容22放电、充电、电能保持、悬空的四种工作状态的控制，进而通过保持电容22四种工作状态的控制间接实现了如表1所示的保持电容22放电、直流量输入、直流量采集、直流量输入断开的四项功能，从而实现了输入直流量与采集电路隔离、直流量的输入和断开可控的功能。 
表1：DG409的控制信号A0、A1、EN与保持电容22工作状态对应表 
  工作方式   A0   A1   EN   工作状态
  1   0   0   1   保持电容放电
  2   0   1   1   直流量输入
  3   1   0   1   直流量采集
  4   1   1   1   直流量输入断开
表中：0代表对应管脚被置为低电平，1代表对应管脚被置为高电平。 

Claims (5)

1.一种直流量采集电路，包括输入直流信号调理跟随电路(23)和输入采集信号调理跟随电路(24)，其特征在于：所述的输入直流信号调理跟随电路(23)与双刀多路模拟开关(21)的AOUT+、AOUT-端子连接，输入采集信号调理跟随电路(24)与双刀多路模拟开关(21)的BOUT+、BOUT-端子连接，所述的双刀多路模拟开关(21)的公共端与保持电容(22)连接；所述的保持电容(22)与双刀多路模拟开关(21)的管脚8、9连接，输入直流信号调理跟随电路(23)与双刀多路模拟开关(21)的管脚5、12连接，输入采集信号调理跟随电路(24)与双刀多路模拟开关(21)的管脚6、11连接；所述的输入直流信号调理跟随电路(23)由双路运放器U1和RC阻容网络组成，双路运放器U1的管脚3、5与电阻R2、R3连接，双路运放器U1的管脚1、2短接，双路运放器U1的管脚6、7短接，双路运放器U1的管脚1、7分别与双刀多路模拟开关(21)的管脚6、11连接，双路运放器U1的电源管脚8、4接外部被测电路端子J1的管脚1、2，电容C2与电阻R4并联后两端分别与电阻R2、R3连接；所述的输入采集信号调理跟随电路(24)由双路运放器U2和RC阻容网络组成，双路运放器U2的管脚3、5与电阻R5、R6连接，双路运放器U2的管脚1、2短接，双路运放器U2的管脚6、7短接，双路运放器U2的管脚1、7与后续测量电路端子J2管脚4、5连接，双路运放器U2的电源管脚8、4接后续测量电路端子J2的管脚1、2，电容C2与电阻R4并联后两端分别与电阻R2、R3连接。
2.根据权利要求1所述的直流量采集电路，其特征在于：所述的双刀多路模拟开关(21)为双刀四通道模拟开关控制的多路模拟开关DG409。
3.根据权利要求1所述的直流量采集电路，其特征在于：所述的保持电容(22)为感应吸收小、漏电流小的聚苯乙烯电容。
4.根据权利要求1所述的直流量采集电路，其特征在于：所述的双路运放器U1和双路运放器U2分别由2个双路运放器LM258组成。
5.一种如权利要求1所述的直流量采集电路的采集方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：开始；
步骤2：保持电容(22)放电：设置双刀多路模拟开关(21)对应管脚A0、 A1、EN分别为0、0、1，双刀多路模拟开关(21)将保持电容(22)与外部地连接，保持电容(22)放电，为直流量采集准备；
步骤3：直流量输入：设置双刀多路模拟开关(21)对应管脚A0、A1、EN分别为0、1、1，双刀多路模拟开关(21)将保持电容(22)与外部直流量连接，采集外部直流量；
步骤4：直流量采集：设置双刀多路模拟开关(21)对应管脚A0、A1、EN分别为1、0、1，双刀多路模拟开关(21)将保持电容(22)与内部采集电路连接，为后续采集电路提供与外部直流量隔离等同大小的差模信号；
步骤5：直流量输入断开：设置双刀多路模拟开关(21)对应管脚A0、A1、EN分别为1、1、1，双刀多路模拟开关(21)将保持电容22悬空，内外部电路隔离断开；
步骤6：判断是否结束？否，则转步骤1；是，则退出。 
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