CN101887076B - 一种隔离传感器的电路及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于电子电路领域，提供了一种隔离传感器的电路及装置，所述电路包括：三极管Q1，与所述三极管Q1相连的功率变压器驱动器，所述功率变压器驱动器与变压器T1的双初级绕组相连，所述功率变压器驱动器、三极管Q1还连接有第一电压输入端；所述变压器T1的单次级绕组与整流桥相连，所述整流桥与三极管Q2相连，所述三极管Q2与振荡器相连，所述三极管Q2与振荡器还连接有第二电压输入端。通过隔离变压器来给传感器隔离供电，同时通过隔离变压器对电流变化的传递来实现对传感器隔离采集。即传感器由主机供电，同时和主机隔离。从而解决现有的数据采集系统未在传感器与数据采集系统之间提供隔离功能的问题。
Description
技术领域
本发明属于电子电路领域，尤其涉及一种隔离传感器的电路及装置。
背景技术
传感器有时必须在与数据采集系统的公共(等电位)接地相差甚远的电势回馈点工作。而通常，在传感器与其数据采集系统之间没有提供隔离功能。并且，数据采集系统也没有为传感器提供隔离的电源。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种隔离传感器的电路及装置，旨在解决现有的数据采集系统未在传感器与数据采集系统之间提供隔离功能，并且未提供隔离的电源的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种隔离传感器的电路，所述电路包括：三极管Q1，与所述三极管Q1相连的功率变压器驱动器，所述功率变压器驱动器与变压器T1的双初级绕组相连，所述功率变压器驱动器、三极管Q1还连接有第一电压输入端；所述变压器T1的单次级绕组与整流桥相连，所述整流桥与三极管Q2相连，所述三极管Q2与振荡器相连，所述三极管Q2与振荡器还连接有第二电压输入端。
进一步地，所述振荡器包括计时器，线性传感器Ra、可变电阻Rt、电阻、电容，所述计时器的1引脚连接到三极管Q2的发射极，所述可变电阻Rt连接到计时器的6、7引脚，所述线性传感器Ra连接到计时器的7、8引脚，电容C、C0并联后连接到计时器的2、5引脚，电阻R4连接于计时器的3引脚以及三极管Q2的基极，电阻R5连接于计时器的3、4引脚。
进一步地，所述计时器为NE555。
进一步地，所述电阻R5与三极管Q2之间还连接有分压电阻R3。
进一步地，在所述整流桥与三极管Q2之间还连接有滤波电容C3。
进一步地，所述功率变压器驱动器的Vcc、D1、D2端连接到变压器T1的双初级绕组，其FS、SD端与电阻R1一端连接，电阻R1的另一端与三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的基极、发射极之间连接有并联的电容C2、电阻R2，所述功率变压器驱动器的GND1、GND2与三极管Q1的基极相连。
进一步地，所述功率变压器驱动器为max845。
进一步地，所述第一电压输入端还与电容C1相连，所述电容C1的另一端接地。
本发明的另一目的在于提供一种隔离传感器的装置，所述装置包括上述任一项所述的电路。
在本发明的实施例中，通过隔离变压器来给传感器隔离供电，同时通过隔离变压器对电流变化的传递来实现对传感器隔离采集。即传感器由主机供电，同时和主机隔离。从而解决现有的数据采集系统未在传感器与数据采集系统之间提供隔离功能，并且未提供隔离的电源的问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的隔离传感器的电路的框图；
图2是本发明实施例提供的隔离传感器的电路的实施结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明实施例提供的隔离传感器的电路的框图。该电路包括：三极管Q1，与所述三极管Q1相连的功率变压器驱动器，所述功率变压器驱动器与变压器T1的双初级绕组相连，所述功率变压器驱动器、三极管Q1还连接有第一电压输入端；所述变压器T1的单次级绕组与整流桥相连，所述整流桥与三极管Q2相连，所述三极管Q2与振荡器相连，所述三极管Q2与振荡器还连接有第二电压输入端。
通过变压器T1来实现对传感器的隔离供电，同时通过变压器对电流变化的传递来实现对传感器隔离采集。其过程具体如下：
振荡器产生一个脉冲信号，直接驱动三极管Q2的导通状况，当Q2导通时，它会从隔离的第二电压输入端上吸收电流。Q2的导通电流反射到变压器T1的初级绕组端，从第一电压输入端流入功率变压器驱动功率变压器驱动器，并通过其接地端(图中未示出)流出，并且同时使Q1导通。因此，当Q2导通时，Q1也导通。从而可以为传感器提供了隔离的电源。
上述电路可以应用于隔离传感器的装置中，作为隔离传感器的装置中的硬件单元。
参阅图2，为本发明实施例提供的隔离传感器的电路的实施结构，在本实施例中，振荡器包括计时器，线性传感器Ra、可变电阻Rt、电阻、电容，所述计时器的1引脚连接到三极管Q2的发射极，所述可变电阻Rt连接到计时器的6、7引脚，所述线性传感器Ra连接到计时器的7、8引脚，电容C、C0并联后连接到计时器的2、5引脚，电阻R4连接于计时器的3引脚以及三极管Q2的基极，电阻R5连接于计时器的3、4引脚。该计时器可以采用NE555。
作为本发明的实施例，所述电阻R5与三极管Q2之间还连接有分压电阻R3。在所述整流桥与三极管Q2之间还连接有滤波电容C3。
作为本发明的实施例，所述功率变压器驱动器的Vcc、D1、D2端连接到变压器T1的双初级绕组，其FS、SD端与电阻R1一端连接，电阻R1的另一端与三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的基极、发射极之间连接有并联的电容C2、电阻R2，所述功率变压器驱动器的GND1、GND2与三极管Q1的基极相连。该功率变压器驱动器可以为max845。该第一电压输入端还与电容C1相连，所述电容C1的另一端接地。
在该实施例中，振荡器由计时器和Rt、C、温度传感器组成，其振荡频率为fo＝1.44/(Ra+2Rt)C。由于Ra随温度变化，因此fo也随温度的变化而改变电源隔离(其中Ra可以是其他线性传感器)。
功率变压器驱动器是一只固定频率互补方波输出的功率变压器驱动器，其驱动变压器T1，所述变压器T1为双初级绕组以及无抽头单次级绕组的1∶1∶1变压器。
本发明中，信号隔离的过程如下：计时器产生一个随Rt变化的脉冲信号，关系为Th＝0.693(Ra+Rt)*C，TL＝0.693Rt*C fo＝1/(Th+TL)＝1.44/(Ra+2Rt)C。计时器的输出信号变化直接驱动三极管Q2的导通状况。
在功率变压器驱动器的传感器对地输出返回数据采集系统的一侧，电阻器R2和电容器C2并联在Q1的基射极上。R2和C2的值保证功率变压器驱动器的电流和变压器T1的磁化电流之和不会使Q1进入导通状态。当Q2导通时，它会从隔离的第二电压输入端(作为本发明的实施例，该第二电压输入端可以为4.5V)电源线上吸收12mA电流。Q2的导通电流反射到初级，从第一电压输入端(作为本发明的实施例，该第二电压输入端可以为5V)电源流入功率变压器驱动器，并通过其接地端流出，部分流过R2。R2上的电压降超过Q1的基射电压阈值，提供足够的基极电流使Q1导通。因此，当Q2导通时，Q1也导通，并将功率变压器驱动器的隔离方波输出复制到Q1的集电极电路。再通过单片机(图中未示出)上的普通中断口来监控OUT的信号的频率，通过检查OUT信号频率的变化来检测Rt的变化，再通过查表方式来监控对应Rt的因素(如温度，压力，湿度等)。Q1输出的上升时间和下降时间、抖动和传输延迟各为1ms。为了使得信号的正确传送，我们必须确保计时器输出频率大于三极管的抖动和传输延迟时间，从而需要保证TL＞1ms就能保证信号的正确传递。所以在选择则时必须有Rtmin*C＞1/0.693.在使用不同传感器时根据传感器的特性来选择电容的大小。
综上所述，在本发明的实施例中，通过隔离变压器来给传感器隔离供电，同时通过隔离变压器对电流变化的传递来实现对传感器隔离采集。即传感器由主机供电，同时和主机隔离。从而解决现有的数据采集系统未在传感器与数据采集系统之间提供隔离功能，并且未提供隔离的电源的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种隔离传感器的电路，其特征在于，所述电路包括：三极管Q1，与所述三极管Q1相连的功率变压器驱动器，所述功率变压器驱动器与变压器T1的双初级绕组相连，所述功率变压器驱动器、三极管Q1还连接有第一电压输入端；所述变压器T1的单次级绕组与整流桥相连，所述整流桥与三极管Q2相连，所述三极管Q2与振荡器相连，所述三极管Q2与振荡器还连接有第二电压输入端，所述振荡器包括计时器，线性传感器Ra、可变电阻Rt、电阻、电容，所述计时器的1引脚连接到三极管Q2的发射极，所述可变电阻Rt连接到计时器的6、7引脚，所述线性传感器Ra连接到计时器的7、8引脚，电容C 、C0并联后连接到计时器的2、5引脚，电阻R4连接于计时器的3引脚以及三极管Q2的基极，电阻R5连接于计时器的3、4引脚，所述计时器为NE555，所述功率变压器驱动器为max845。
2、根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电阻R5与三极管Q2 之间还连接有分压电阻R3。
3、根据权利要求1所述的电路，其特征在于，在所述整流桥与三极管Q2之间还连接有滤波电容C3。
4、根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述功率变压器驱动器的Vcc、D1、D2端连接到变压器T1的双初级绕组，其FS、SD端与电阻R1一端连接，电阻R1的另一端与三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的基极、发射极之间连接有并联的电容C2、电阻R2，所述功率变压器驱动器的GND1、GND2与三极管Q1的基极相连。
5、根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第一电压输入端还与电容C1相连，所述电容C1的另一端接地。
6、一种隔离传感器的装置，其特征在于，所述装置包括权利要求1-5中任一项所述的电路。
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