CN106371350A - 一种用于多路ad采集的隔离电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于多路AD采集的隔离电路及方法；针对AD采集电路中，AD所需采集的电压与AD供电电源不供地，需要进行多路AD采集的情况；通过控制信号控制光电隔离器件对所测电压进行通道切换，再通过隔离放大器将所测电压送至AD中。本发明基于模拟隔离和数字隔离的综合应用，通过隔离放大器的使用实现ADC输入端的模拟隔离，通过对ADC输入端的模拟量隔离，减少外部噪声的影响，提高了模拟信号的输入精度。此隔离装置及方法可减少AD采集时的外部干扰和多通道AD信号之间的串扰，降低在复杂环境下的浪涌危险性和电磁防护性，提高AD采集数据精度和环境适应性。本发明具有突出的高可靠性、高安全性的电气隔离，使用灵活、应用范围广的优点。
Description
技术领域
本发明属于测控技术领域，更具体地，涉及一种用于多路AD采集的隔离电路及方法。
背景技术
在自动化控制、自动化检测、计算机数据采集测试等诸多工业测试控制系统中，现场模拟信号的采集往往在系统设计中有着重要的地位。在AD采集模块的设计中，为了数据采集的精确性和系统的安全性，尤其是对环境适应性和数据精确性有着更严苛要求的国防军工装备中，对AD采集进行隔离是行之有效的方法。在传统的隔离系统设计中，往往需要使用隔离电源对系统供电。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种应用于多路AD采集的隔离电路及方法，可以实现对AD采集的完全隔离，以确保数据采集的精确性、设备操作的安全性、系统运行的环境适应性，并通过MCU或其他控制器的控制，实现不同模式下的多路AD采集，以适应不同的需求。
本发明提供了一种用于多路AD采集的隔离电路，包括：MCU、驱动模块、AD转换器、隔离放大器、光MOS继电器和信号调理电路；所述信号调理电路、所述光MOS继电器、所述隔离放大器和所述AD转换器依次连接，且所述信号调理电路的输入端用于接收模拟电压信号；所述AD转换器的第一输入端连接至隔离放大器的输出端，所述AD转换器的第二输入端通过控制总线连接MCU的第一输出端，所述AD转换器的输出端通过SPI总线连接至MCU的输入端；所述驱动模块的输入端连接至MCU的第二输出端，所述驱动模块的输出端连接至所述光MOS继电器的控制端。
更进一步地，工作时，所述MCU发出控制信号，经过所述驱动模块驱动后，通过控制所述光MOS继电器的导通进行通道切换；完成通道切换后，将模拟信号送入隔离放大器，隔离后进行A/D转换，再由MCU通过SPI总线接收AD信号。
更进一步地，所述驱动模块采用型号为SM164245的驱动芯片。
更进一步地，所述MCU采用型号为STM32F107VCT6的微处理器。
本发明还提供了一种用于多路AD采集的隔离方法，包括下述步骤：
(1)当需要被采集的信号由模拟电压量输入时，对信号做电压衰减处理使之符合ADC的采集范围；
(2)由MCU发出的控制信号经过驱动模块提高电平后，控制光MOS继电器的通断，当光MOS继电器导通时，模拟电压量输出至隔离放大器中；并由隔离放大器将模拟电压量送至AD中；
(3)MCU通过控制信号控制ADC的采样和输出；
(4)MCU对接收到的数据信号进行处理，AD采集完成。
更进一步地，当需要测量n个模拟电压量时，采用n路光MOS继电器；n为大于等于1的整数。
更进一步地，当所测模拟电压量共地时，采用一个隔离放大器进行隔离；当所测模拟电压量不供地时，通过将模拟电压量和其对应的地接到两路光MOS继电器的后端，通过控制信号控制两路光MOS继电器导通，使得模拟电压量及其对应的地同时输入至隔离放大器中。
本发明可减少AD采集时的外部干扰和多通道AD信号之间的串扰，降低在复杂环境下的浪涌危险性和电磁防护性，提高AD采集数据精度和环境适应性。并可通过MCU或其他控制器的控制，实现不同模式下的多路AD采集，适应不同的应用需求。本发明则省去了隔离电源，降低了成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种用于多路AD采集的隔离电路的电路图；
图2为本发明实施例提供的AD采集电路实例。
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。
本发明提供了一种用于多路AD采集的双重隔离装置及方法，可以实现多路AD安全、可靠采集。并可通过MCU或其他控制器的控制，实现不同模式下的多路AD采集，以适应不同的需求。本发明主要针对AD采集电路中，AD所需采集的电压与AD供电电源不供地，需要进行多路AD采集的情况；通过控制信号控制光电隔离器件对所测电压进行通道切换，再通过隔离放大器将所测电压送至AD中。
本发明基于模拟隔离和数字隔离的综合应用，通过隔离放大器的使用实现ADC输入端的模拟隔离，通过数字隔离器的使用实现ADC输出端的数字隔离以及控制信号的数字隔离，对多种模拟量输入信号隔离之后共地，以实现在ADC中同时采集。此隔离装置及方法可减少AD采集时的外部干扰和多通道AD信号之间的串扰，降低在复杂环境下的浪涌危险性和电磁防护性，提高AD采集数据精度和环境适应性。并可通过MCU或其他控制器的控制，实现不同模式下的多路AD采集，适应不同的应用需求。
图1为用于多路AD采集的隔离电路的结构图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，现详述如下：
本发明实施例提供的用于多路AD采集的隔离电路包括：MCU、驱动模块、AD转换器、隔离放大器、光MOS继电器和信号调理电路；其中，信号调理电路、光MOS继电器、隔离放大器和AD转换器依次连接，信号调理电路的输入端用于接收模拟电压信号，AD转换器的第一输入端连接至隔离放大器的输出端，AD转换器的第二输入端通过控制总线连接MCU，AD转换器的输出端通过SPI总线连接至MCU；驱动模块的输入端连接至MCU，驱动模块的输出端连接至光MOS继电器的控制端。
信号调理电路用于对输入电压进行滤波，分压等操作；具体通过串联电阻，并联电容等方式实现。
光MOS继电器用于隔离控制信号与输入电压；具体为光MOS继电器JGC3032。
隔离放大器用于隔离输入电压与AD转换器；具体为隔离放大器HSA3656。
AD转换器用于采集电压量；具体为AD转换器AD7656。
驱动模块用于增大控制信号的电压输出，提高驱动能力；具体可以采用型号为SM164245的驱动芯片。
MCU用于输出控制信号；具体为微处理器STM32F107VCT6。
为了进一步说明本发明实施例提供的用于多路AD采集的隔离电路，现描述其工作原理如下：由MCU发出控制信号，经过SM164245驱动后，通过控制光MOS继电器的导通进行通道切换。完成通道切换后，将模拟信号送入隔离放大器，隔离后进行A/D转换，再由MCU通过SPI总线接收AD信号。
其中，模拟信号输入端的信号调理电路可根据输入信号的质量进行滤波、增益、放大、衰减等操作；通过SM164245提高控制信号输出电平，提升驱动能力，通过光MOS继电器将控制信号和电压量模拟信号进行隔离，再选用隔离放大器来对模拟信号进行隔离，并通过AD对隔离之后的模拟信号进行采样输出。
为了更进一步的说明本发明所提出的用于多路AD采集的隔离电路及方法，通过图2中的实例详述其工作原理如下：
(1)需要被采集的信号由模拟电压量输入出输入，并对信号做电压衰减处理，以符合ADC的采集范围，电压衰减通过R1和R2分压得到；
(2)由MCU发出控制信号，经过SM164245提高电平后，控制光MOS继电器的通断，当光MOS继电器导通时，模拟电压量输出至隔离放大器中；最后由隔离放大器将模拟电压量送至AD中。由于采用光MOS继电器用作控制信号与模拟电压量隔离，所以需要测量多少模拟电压量，就用多少路光MOS继电器，当这些所测模拟电压量共地时，便可采用一个隔离放大器进行隔离，本实例针对的便是被测模拟电压量供地时的情形。若是模拟电压量不供地，可以通过把模拟电压量和其对应的地接到两路光MOS继电器的后端，通过控制信号控制两路光MOS继电器导通，使得模拟电压量及其对应的地同时输入至隔离放大器中。
(3)MCU通过控制信号控制ADC的采样和输出；
(4)MCU对接收到的数据信号进行处理，AD采集完成。
本发明可减少AD采集时的外部干扰和多通道AD信号之间的串扰，降低在复杂环境下的浪涌危险性和电磁防护性，提高AD采集数据精度和环境适应性。并可通过MCU或其他控制器的控制，实现不同模式下的多路AD采集，适应不同的应用需求。
本领域的技术人员容易理解，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 (7)
1.一种用于多路AD采集的隔离电路，其特征在于，包括：MCU、驱动模块、AD转换器、隔离放大器、光MOS继电器和信号调理电路；
所述信号调理电路、所述光MOS继电器、所述隔离放大器和所述AD转换器依次连接，且所述信号调理电路的输入端用于接收模拟电压信号；所述AD转换器的第一输入端连接至隔离放大器的输出端，所述AD转换器的第二输入端通过控制总线连接MCU的第一输出端，所述AD转换器的输出端通过SPI总线连接至MCU的输入端；所述驱动模块的输入端连接至MCU的第二输出端，所述驱动模块的输出端连接至所述光MOS继电器的控制端。
2.如权利要求1所述的隔离电路，其特征在于，工作时，所述MCU发出控制信号，经过所述驱动模块驱动后，通过控制所述光MOS继电器的导通进行通道切换；完成通道切换后，将模拟信号送入隔离放大器，隔离后进行A/D转换，再由MCU通过SPI总线接收AD信号。
3.如权利要求1或2所述的隔离电路，其特征在于，所述驱动模块采用型号为SM164245的驱动芯片。
4.如权利要求1或2所述的隔离电路，其特征在于，所述MCU采用型号为STM32F107VCT6的微处理器。
5.一种用于多路AD采集的隔离方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)当需要被采集的信号由模拟电压量输入时，对信号做电压衰减处理使之符合ADC的采集范围；
(2)由MCU发出的控制信号经过驱动模块提高电平后，控制光MOS继电器的通断，当光MOS继电器导通时，模拟电压量输出至隔离放大器中；并由隔离放大器将模拟电压量送至AD中；
(3)MCU通过控制信号控制ADC的采样和输出；
(4)MCU对接收到的数据信号进行处理，AD采集完成。
6.如权利要求5所述的隔离方法，其特征在于，当需要测量n个模拟电压量时，采用n路光MOS继电器；n为大于等于1的整数。
7.如权利要求6所述的隔离方法，其特征在于，当所测模拟电压量共地时，采用一个隔离放大器进行隔离；当所测模拟电压量不供地时，通过将模拟电压量和其对应的地接到两路光MOS继电器的后端，通过控制信号控制两路光MOS继电器导通，使得模拟电压量及其对应的地同时输入至隔离放大器中。
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|---|---|
| CN (1) | CN106371350A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106776437A (zh) * | 2017-02-06 | 2017-05-31 | 常州汇邦电子有限公司 | 通讯电路及其工作方法、模拟信号采集及输出系统 |
| CN108427026A (zh) * | 2018-03-22 | 2018-08-21 | 西安天箭防务科技有限公司 | 一种通用信号波形采集设备 |
| CN108490842A (zh) * | 2018-05-04 | 2018-09-04 | 中国核动力研究设计院 | 一种多通道adc串扰的动态诊断装置及方法 |
| CN108536062A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-09-14 | 上海空间电源研究所 | 一种适用于空间电源系统的分离采集模块 |
| CN110995007A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-10 | 北京航天长征飞行器研究所 | 一种隔离型高低压转换自保持电路 |
| CN111060836A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-04-24 | 无锡职业技术学院 | 高精度混合集成电路测试架隔离保护结构 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001196102A (ja) * | 1999-10-25 | 2001-07-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 組電池制御装置 |
| CN1967279A (zh) * | 2005-11-18 | 2007-05-23 | 北华大学 | 飞渡电容同步采样测量电路 |
| CN204575823U (zh) * | 2014-12-31 | 2015-08-19 | 深圳市科陆电子科技股份有限公司 | 一种可对串联电池组中任意单体电池进行电压采样的电路 |
| CN105487439A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-04-13 | 湖北三江航天红峰控制有限公司 | 一种应用于多路ad采集的双重隔离装置及方法 |
-
2016
- 2016-08-24 CN CN201610714634.2A patent/CN106371350A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001196102A (ja) * | 1999-10-25 | 2001-07-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 組電池制御装置 |
| CN1967279A (zh) * | 2005-11-18 | 2007-05-23 | 北华大学 | 飞渡电容同步采样测量电路 |
| CN204575823U (zh) * | 2014-12-31 | 2015-08-19 | 深圳市科陆电子科技股份有限公司 | 一种可对串联电池组中任意单体电池进行电压采样的电路 |
| CN105487439A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-04-13 | 湖北三江航天红峰控制有限公司 | 一种应用于多路ad采集的双重隔离装置及方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李柱: "多路数据采集系统中隔离技术的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106776437A (zh) * | 2017-02-06 | 2017-05-31 | 常州汇邦电子有限公司 | 通讯电路及其工作方法、模拟信号采集及输出系统 |
| CN106776437B (zh) * | 2017-02-06 | 2023-08-18 | 常州汇邦电子有限公司 | 通讯电路及其工作方法、模拟信号采集及输出系统 |
| CN108427026A (zh) * | 2018-03-22 | 2018-08-21 | 西安天箭防务科技有限公司 | 一种通用信号波形采集设备 |
| CN108536062A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-09-14 | 上海空间电源研究所 | 一种适用于空间电源系统的分离采集模块 |
| CN108490842A (zh) * | 2018-05-04 | 2018-09-04 | 中国核动力研究设计院 | 一种多通道adc串扰的动态诊断装置及方法 |
| CN108490842B (zh) * | 2018-05-04 | 2019-10-18 | 中国核动力研究设计院 | 一种多通道adc串扰的动态诊断装置及方法 |
| CN110995007A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-10 | 北京航天长征飞行器研究所 | 一种隔离型高低压转换自保持电路 |
| CN110995007B (zh) * | 2019-11-29 | 2021-11-16 | 北京航天长征飞行器研究所 | 一种隔离型高低压转换自保持电路 |
| CN111060836A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-04-24 | 无锡职业技术学院 | 高精度混合集成电路测试架隔离保护结构 |
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