CN106773885B - 数字采集电路和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数字采集电路和系统，该电路包括：电压输入端口、电压输出端口、光耦、三极管、上拉电阻、四个分压电阻；电压输入端口分别与第一、第二分压电阻连接；电压输出端口分别与光耦的输出端和上拉电阻连接；三极管分别与第一、第二、第四分压电阻连接；光耦的输入端分别与第三、第四分压电阻连接，输出端与上拉电阻连接；上拉电阻用于连接电压源；电压输入端口用于输入外部电压，若外部电压小于预设电压，电压输出端口输出第一电压，指示外部电压为无效电压；若外部电压大于预设电压，电压输出端口输出第二电压，指示外部电压为有效电压。由于集成有三极管，因此增大了数字采集电路的内部电流，从而增强了电路的抗干扰性能。

Description

数字采集电路和系统

技术领域

本发明实施例涉及电路技术领域，尤其涉及一种数字采集电路和系统。

背景技术

数字采集是控制系统中基础的部分，也是最重要的部分，是系统与控制端直接接触的部分。数字采集电路的稳定性和可靠性将直接决定整个系统工作的稳定性和可靠性。目前的数字采集电路是由电阻和光耦组成，这样形成的数字采集电路的内部电流较小，因此数字采集电路的抗干扰能力较差。

发明内容

本发明实施例提供一种数字采集电路和系统，用于增加数字采集电路的内部电流，从而增强了电路的抗干扰性能。

第一方面，本发明实施例提供一种数字采集电路，包括：

电压输入端口、电压输出端口、光耦、三极管、上拉电阻、第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第四分压电阻；

其中，所述电压输入端口分别与所述第一分压电阻和所述第二分压电阻连接；所述电压输出端口分别与所述光耦的输出端和所述上拉电阻连接；

所述三极管分别与所述第一分压电阻、第二分压电阻、第四分压电阻连接，所述光耦的输入端分别与第三分压电阻和所述第四分压电阻连接，所述光耦的输出端与所述上拉电阻连接；所述上拉电阻用于连接电压源；

所述电压输入端口用于输入外部电压，若所述外部电压小于预设电压，所述电压输出端口输出的电压为第一电压，所述第一电压用于指示所述电压输入端口输入的所述外部电压为无效电压；若所述外部电压大于预设电压，所述电压输出端口输出的电压为第二电压，所述第二电压用于指示所述电压输入端口输入的所述外部电压为有效电压。

第二方面，本发明实施例提供一种数字采集系统，包括：如上所述的数字采集电路和单片机，所述单片机与所述数字采集电路的电压输出端口连接，所述单片机根据所述数字采集电路的电压输出端口输出的第一电压，输出第一数字；所述单片机根据所述数字采集电路的电压输出端口输出的第二电压，输出第二数字；

所述单片机的电源的电压与所述数字采集电路中的上拉电阻连接的电压源的电压相同。

基于上述，本发明实施例提供的数字采集电路和系统中集成有三极管，增大了数字采集电路的内部电流，从而增强了电路的抗干扰性能。同时能够使光耦的导通电流减小，增加电路易损件的寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明数字采集电路实施例一的结构示意图；

图2为本发明数字采集电路实施例二的结构示意图；

图3为本发明数字采集电路实施例三的结构示意图；

图4为本发明数字采集电路实施例四的结构示意图；

图5为本发明数字采集系统实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明数字采集电路实施例一的结构示意图，如图1所示，本实施例的数字采集电路可以包括：

电压输入端口11、电压输出端口12、光耦13、三极管14、第一分压电阻15、第二分压电阻16、第三分压电阻17、第四分压电阻18、上拉电阻19。

其中，电压输入端口11分别与第一分压电阻15和第二分压电阻16连接；电压输出端口12分别与光耦13的输出端和上拉电阻19连接。

三极管14分别与第一分压电阻15、第二分压电阻16、第四分压电阻18连接，光耦13的输入端分别与第三分压电阻17和第四分压电阻18连接，光耦13的输出端与上拉电阻19连接；上拉电阻19用于连接电压源，使得电压输出端口12输出下述的第二电压，例如：该电压源的电压大小与第一电压的大小相同。

电压输入端口11用于输入外部电压，若外部电压小于预设电压，电压输出端口12输出的电压为第一电压，第一电压用于指示电压输入端口11输入的外部电压为无效电压；若外部电压大于预设电压，电压输出端口12输出的电压为第二电压，第二电压用于指示电压输入端口11输入的外部电压为有效电压。相应地，电压输出端口12可以将输出的电压输出给数字采集系统中的单片机，以使单片机根据电压输出端口12输出的第一电压或第二电压分别输出不同的数字，从而实现了数字采集。

本实施例提供的数字采集电路中集成有三极管，增大了数字采集电路的内部电流，从而增强了电路的抗干扰性能。同时能够使光耦的导通电流减小，增加电路易损件的寿命。

可选地，三极管14的集电极与第一分压电阻15连接；三极管14的基极与第二分压电阻16连接，三极管14的发射极与第四分压电阻18连接。本实施例的电路中充分利用了三极管的饱和区、截止区的工作状态，使数字采集电路的导通电流增大。

可选地，光耦13的输入端的正极与第三分压电阻17连接；光耦13的输入端的负极与第四分压电阻18连接；光耦13的输出端的正极与上拉电阻19连接，光耦13的输出端的负极接地。

可选地，第四分压电阻18还接地。可选地，第二分压电阻16还接地。

图2为本发明数字采集电路实施例二的结构示意图，如图2所示，本实施例的数字采集电路在本发明实施例一的基础上，还可以包括：指示灯20，指示灯20的一端与第二分压电阻16连接，指示灯20的另一端接地。第二分压电阻16可以通过指示灯20接地。

若上述的外部电压小于预设电压，指示灯20不亮或者指示灯20的亮度小于预设亮度，则说明外部电压为无效电压。

若上述的外部电压大于预设电压，指示灯20的亮度大于所述预设亮度，则说明外部电压为有效电压。

在本发明实施例一的基础上，可选地，上拉电阻19连接的电压源可以是该数字采集电路外部的电压源，例如：单片机的电压源。

本实施例的数字采集电路在本发明实施例一或二的基础上还提供一种结构示意图，图3为本发明数字采集电路实施例三的结构示意图，如图3所示，本实施例的数字采集电路示出在本发明实施例一的基础上，还可以包括：电压源21，该电压源21与上拉电阻19连接。该电压源21的电压大小与单片机的电压源的电压大小相同。

下面结合图4以上拉电阻的电阻为47千欧、第一分压电阻的电阻为2.7千欧、第二分压电阻的电阻为30千欧、第三分压电阻的电阻为20千欧、第四分压电阻的电阻为100欧、电压源的电压为3.3V为例对数字采集电路进行说明。

图4为本发明数字采集电路实施例四的结构示意图，如图4所示，本实施例的数字采集电路包括：电压输入端口IN、电压输出端口OUT、光耦G1、三极管Q1、第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、第三分压电阻R3、第四分压电阻R4、上拉电阻R5。

其中，电压输入端口IN分别与第一分压电阻R1和第二分压电阻R2连接；电压输出端口OUT分别与光耦G1的输出端和上拉电阻R5连接，其中，电压输出端口OUT是与光耦G1的输出端的正极C连接，另外，光耦G1的输出端的正极C还与上拉电阻R5连接；光耦G1的输出端的负极E接地GND。光耦Q1的输入端分别与第三分压电阻R3和第四分压电阻R4连接，其中，光耦Q1的输入端的正极A与第三分压电阻R3连接，光耦Q1的输入端的负极K与第四分压电阻R4连接。

三极管Q1分别与第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、第四分压电阻R4连接，其中，三极管Q1的集电极与第一分压电阻R1连接；三极管Q1的基极与第二分压电阻R2连接，三极管Q1的发射极与第四分压电阻R4连接。

第四分压电阻R4还接地GND。

可选地，本实施例的数字采集电路还包括电压源+3V3，该电压源提供的电压为3.3V，上拉电阻R5与该电压源连接。本实施例中的电压源的电压大小，与，本实施例的数字采集电路用于连接的单片机的电压源的电压大小相同。

可选地，本实施例的数字采集电路还包括指示灯D1A，指示灯D1A的输入端与第二分压电阻R2连接，指示灯D1A的输出端接地。

基于图4提供的数字采集电路，预设电压可以为45V；第一电压的大小与上拉电阻R5连接的电压源的电压大小相同，即为3.3V；第二电压为0V。

其中，电压输入端口IN用于输入外部电压，若外部电压小于45V，三极管Q1进入放大区，三极管Q1的集电极和发射极之间几乎没有压降，光耦G1的输入端没有压差，光耦G1不能导通，电压输出端口OUT输出的电压为3.3V，指示电压输入端口IN输入的外部电压为无效电压。另外，由于第二分压电阻R2的影响，当输入的外部电压小于45V时，指示灯D1A的电流很小，指示灯D1A的亮度小于预设亮度，例如：指示灯D1A基本不亮或者有微弱亮光，进而根据指示灯D1A的指示可以确定外部电压为无效电压。

若外部电压大于45V，例如在45-110V的范围内，三极管Q1进入饱和区，三极管Q1的集电极和发射极之间存在压降，光耦G1输入端产生压差，光耦G1导通，电压输出端口OUT的输出电压为0V，指示电压输入端口IN输入的外部电压为有效电压。另外，当输入的外部电压大于45V时，指示灯D1A的电流逐渐变大，指示灯D1A逐渐变亮，指示灯D1A的亮度大于预设亮度，进而根据指示灯D1A的指示可以确定外部电压为有效电压。例如：若外部电压为74V，则电压输出端口OUT的输出电压为0V，指示74V的外部电压为有效电压。

相应地，电压输出端口OUT可以将输出的电压输出给数字采集系统中的单片机，以使单片机根据电压输出端口OUT输出的3.3V电压输出数字0，根据电压输出端口IN输出的0V输出数字1，从而实现了数字采集。

需要说明的是，上述实施例中的光耦的耐压值和开关速度根据实际需要进行选型。

图5为本发明数字采集系统实施例的结构示意图，如图5所示，本实施例的系统包括：数字采集电路100和单片机200，其中，数字采集电路100可以采用本发明上述各实施例提供的数字采集电路，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

其中，单片机200与数字采集电路100的电压输出端口连接，单片机200根据数字采集电路100的电压输出端口输出的第一电压，输出第一数字；单片机200根据数字采集电路100的电压输出端口输出的第二电压，输出第二数字；单片机200的电压源的电压与数字采集电路100中的上拉电阻连接的电压源的电压相同。可选地，第一数字为0，第二数字为1。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种数字采集电路，其特征在于，包括：

电压输入端口、电压输出端口、光耦、三极管、上拉电阻、第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第四分压电阻；

其中，所述电压输入端口分别与所述第一分压电阻和所述第二分压电阻连接；所述电压输出端口分别与所述光耦的输出端和所述上拉电阻连接；

所述三极管的集电极与所述第一分压电阻连接，所述三极管的基极与所述第二分压电阻连接，所述三极管的发射极与所述第四分压电阻连接，所述光耦的输入端的正极与所述第三分压电阻连接，所述光耦的输入端的负极和所述第四分压电阻连接，所述光耦的输出端的正极与所述上拉电阻连接，所述光耦的输出端的负极接地；所述上拉电阻用于连接电压源；

所述电压输入端口用于输入外部电压，若所述外部电压小于预设电压，所述电压输出端口输出的电压为第一电压，所述第一电压用于指示所述电压输入端口输入的所述外部电压为无效电压；若所述外部电压大于预设电压，所述电压输出端口输出的电压为第二电压，所述第二电压用于指示所述电压输入端口输入的所述外部电压为有效电压；

所述第一电压的大小与所述电压源的电压大小相同；所述第二电压为0V。

2.根据权利要求1所述的数字采集电路，其特征在于，所述第四分压电阻还接地。

3.根据权利要求1所述的数字采集电路，其特征在于，还包括：指示灯，所述指示灯的一端与所述第二分压电阻连接，所述指示灯的另一端接地；

若所述外部电压小于所述预设电压，所述指示灯不亮或者所述指示灯的亮度小于预设亮度；

若所述外部电压大于所述预设电压，所述指示灯的亮度大于所述预设亮度。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的数字采集电路，其特征在于，所述上拉电阻的电阻为47千欧，所述第一分压电阻的电阻为2.7千欧，所述第二分压电阻的电阻为30千欧，所述第三分压电阻的电阻为20千欧，所述第四分压电阻的电阻为100欧；所述电压源的电压为3.3V。

5.一种数字采集系统，其特征在于，包括：如权利要求1-4任意一项所述的数字采集电路和单片机，所述单片机与所述数字采集电路的电压输出端口连接，所述单片机根据所述数字采集电路的电压输出端口输出的第一电压，输出第一数字；所述单片机根据所述数字采集电路的电压输出端口输出的第二电压，输出第二数字；

所述单片机的电源的电压与所述数字采集电路中的上拉电阻连接的电压源的电压相同。

6.根据权利要求5所述的数字采集系统，其特征在于，所述第一数字为0，所述第二数字为1。