CN113589030A - 一种应用于机电管理计算机的多路差分电压信号采集电路 - Google Patents

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贾磊
靳五强
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Abstract

本发明涉及一种应用于机电管理计算机的多路差分电压信号采集电路，属于航空机电管理计算机系统技术领域。本发明针对传统电压采集电路兼容性差的缺点，提供了一种能兼容多路共模电压不同的差分信号的应用于航空机电系统的多路差分电压信号采集电路多路差分电压信号采集电路，相比以往其他差分电压信号采集电路，本发明兼容性强，采集精度高，调试简单，工作稳定，可靠性高，提高了电压采集电路的适应性。

Description

一种应用于机电管理计算机的多路差分电压信号采集电路
技术领域
本发明属于航空机电管理计算机系统技术领域，具体涉及一种应用于机电管理计算机的多路差分电压信号采集电路。
背景技术
传统飞机上电压采集电路将多路电压在产品内部共地，当外部多路差分电压的共模电压不同时，会将外部差分电压拉低，不能准确测量外部多路差分电压，严重时甚至会损坏采集电路。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何针对传统电压采集电路兼容性差的缺点，提供一种高精度、调试简单、运行可靠的应用于航空机电系统的多路差分电压信号采集电路。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种应用于机电管理计算机的多路差分电压信号采集电路，包括输入保护电路、模拟开关切换电路、差分转单端电路，通过输入保护电路将待测的差分输入电压信号限制到低于电路耐受范围，模拟开关切换电路将待测的差分输入电压信号选通后接入后端电路，后端电路中的差分转单端电路将差分输入电压信号转换为单端电压，由外部处理器CPU进行模数转换。
优选地，所述输入保护电路中，将差分输入电压信号通过二极管正向接入正15V电压，从而将输入到后端电路的电压限制到不超过正15.7V；输入保护电路中将差分输入电压信号通过二极管反向接入负15V电压，从而将输入到后端电路的电压限制到不超过负15.7V，输入到后端电路的电压不超过正负15.7V。
优选地，所述模拟开关切换电路是模拟开关ADG509AKN，为双路差分四通道切换电路，根据控制命令和通道选择命令，分别将第1～4通道电压输出到后端电路，差分输入电压信号的负端接入模拟开关ADG509AKN的模拟信号正输入端，即4、5、6、7脚，差分输入电压信号的正端接入模拟开关ADG509AKN的模拟信号负输入端，即10、11、12、13脚，模拟开关ADG509AKN的1脚为工作使能管脚，接CPU的通用IO口GPIO1，模拟开关ADG509AKN的16脚为输出选通地址A0，接CPU的通用IO口GPIO2，模拟开关ADG509AKN的2脚为输出选通地址A1，接CPU的通用IO口GPIO3；当CPU的通用IO口GPIO1输出信号低时，模拟开关ADG509AKN不工作，当CPU的通用IO口GPIO1输出信号高时，模拟开关ADG509AKN工作，此时，模拟开关ADG509AKN的8、9脚模拟信号输出端的输出电压取决于选通地址A1、A0的电平，通过CPU的通用IO口GPIO3、GPIO2的输出控制模拟开关ADG509AKN的输出通道。
优选地，模拟开关ADG509AKN的14脚接+15V，模拟开关ADG509AKN的3脚接-15V，模拟开关ADG509AKN的15脚接模拟地。
优选地，差分输入电压信号通过集成运放芯片转换为单端信号，所述采集电路还包括电阻R1、R2、电容C1，选通后的差分输入电压信号的负端通过模拟开关ADG509AKN的输出端负极8脚，接电阻R1的一端，选通后的差分输入电压信号正端通过模拟开关ADG509AKN的输出端正极9脚，接电阻R2的一端，R1、R2的另一端分别接电容C1的两端；经R1、R2、C1滤波后，差分输入电压信号的负端接集成运放芯片的反相端2脚，差分输入电压信号的正端接集成运放芯片的同相端3脚，集成运放芯片的7脚接+15V电压，集成运放芯片的4脚接-15V电压，集成运放芯片的参考引脚5脚接采集电路内部的模拟地，集成运放芯片的输出端6脚为差分输入电压信号转换后的单端信号，输入CPU的模数转化输入引脚，实现将模拟信号转换为数字量。
优选地，所述差分转单端电路为集成运放芯片G7F620。
优选地，所述电阻R1的阻值为1kΩ。
优选地，所述电阻R2的阻值为1kΩ。
优选地，所述电容C1的容值为0.1uF。
本发明还提供了一种所述电路在航空机电管理计算机系统技术领域中的应用。
(三)有益效果
本发明针对传统电压采集电路兼容性差的缺点，提供了一种能兼容多路共模电压不同的差分信号的应用于航空机电系统的多路差分电压信号采集电路多路差分电压信号采集电路，相比以往其他差分电压信号采集电路，本发明兼容性强，采集精度高，调试简单，工作稳定，可靠性高，提高了电压采集电路的适应性。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
参考图1，本发明提供的一种应用于机电管理计算机的多路差分电压信号采集电路，包括输入保护电路、模拟开关切换电路、差分转单端电路，通过输入保护电路将待测的差分输入电压信号限制到低于电路耐受范围，模拟开关切换电路将待测的差分输入电压信号选通后接入后端电路，后端电路中的差分转单端电路将差分输入电压信号转换为单端电压，由外部处理器CPU进行模数转换。
所述输入保护电路的工作原理为：输入保护电路中，将差分输入电压信号通过二极管正向接入正15V电压，从而将输入到后端电路的电压限制到不超过正15.7V；输入保护电路中将差分输入电压信号通过二极管反向接入负15V电压，从而将输入到后端电路的电压限制到不超过负15.7V，输入到后端电路的电压不超过正负15.7V。
所述模拟开关切换电路是模拟开关ADG509AKN，为双路差分四通道切换电路，根据控制命令和通道选择命令，分别将第1～4通道电压输出到后端电路。差分输入电压信号的负端接入模拟开关ADG509AKN的模拟信号正输入端(4、5、6、7脚)，差分输入电压信号的正端接入模拟开关ADG509AKN的模拟信号负输入端(10、11、12、13脚)，模拟开关ADG509AKN的1脚为工作使能管脚，接CPU的通用IO口GPIO1，模拟开关ADG509AKN的16脚为输出选通地址A0，接CPU的通用IO口GPIO2，模拟开关ADG509AKN的2脚为输出选通地址A1，接CPU的通用IO口GPIO3；当CPU的通用IO口GPIO1输出信号低时，模拟开关ADG509AKN不工作，当CPU的通用IO口GPIO1输出信号高时，模拟开关ADG509AKN工作，此时，模拟开关ADG509AKN的8、9脚模拟信号输出端的输出电压取决于选通地址A1、A0的电平，通过CPU的通用IO口GPIO3、GPIO2的输出控制模拟开关ADG509AKN的输出通道。模拟开关ADG509AKN的14脚接+15V，模拟开关ADG509AKN的3脚接-15V，模拟开关ADG509AKN的15脚接模拟地。
所述差分转单端电路为集成运放芯片G7F620，差分输入电压信号通过集成运放芯片G7F620转换为单端信号，单端信号的基准电压为G7F620的电压。所述采集电路还包括电阻R1、R2、电容C1，选通后的差分输入电压信号的负端通过模拟开关ADG509AKN的输出端负极8脚，接电阻R1(阻值为1kΩ)的一端，选通后的差分输入电压信号正端通过模拟开关ADG509AKN的输出端正极9脚，接电阻R2(阻值为1kΩ)的一端，R1、R2的另一端分别接电容C1(容值为0.1uF)的两端；经R1、R2、C1滤波后，差分输入电压信号的负端接集成运放芯片G7F620的反相端2脚，差分输入电压信号的正端接集成运放芯片G7F620的同相端3脚，集成运放芯片G7F620的7脚接+15V电压，集成运放芯片G7F620的4脚接-15V电压，集成运放芯片G7F620的参考引脚5脚接采集电路内部的模拟地，集成运放芯片G7F620的输出端6脚为差分输入电压信号转换后的单端信号，输入CPU的模数转化输入引脚，实现将模拟信号转换为数字量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种应用于机电管理计算机的多路差分电压信号采集电路，其特征在于，包括输入保护电路、模拟开关切换电路、差分转单端电路，通过输入保护电路将待测的差分输入电压信号限制到低于电路耐受范围，模拟开关切换电路将待测的差分输入电压信号选通后接入后端电路，后端电路中的差分转单端电路将差分输入电压信号转换为单端电压，由外部处理器CPU进行模数转换。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述输入保护电路中，将差分输入电压信号通过二极管正向接入正15V电压，从而将输入到后端电路的电压限制到不超过正15.7V；输入保护电路中将差分输入电压信号通过二极管反向接入负15V电压，从而将输入到后端电路的电压限制到不超过负15.7V，输入到后端电路的电压不超过正负15.7V。
3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述模拟开关切换电路是模拟开关ADG509AKN，为双路差分四通道切换电路，根据控制命令和通道选择命令，分别将第1～4通道电压输出到后端电路，差分输入电压信号的负端接入模拟开关ADG509AKN的模拟信号正输入端，即4、5、6、7脚，差分输入电压信号的正端接入模拟开关ADG509AKN的模拟信号负输入端，即10、11、12、13脚，模拟开关ADG509AKN的1脚为工作使能管脚，接CPU的IO口GPIO1，模拟开关ADG509AKN的16脚为输出选通地址A0，接CPU的IO口GPIO2，模拟开关ADG509AKN的2脚为输出选通地址A1，接CPU的IO口GPIO3；当CPU的IO口GPIO1输出信号低时，模拟开关ADG509AKN不工作，当CPU的IO口GPIO1输出信号高时，模拟开关ADG509AKN工作，此时，模拟开关ADG509AKN的8、9脚模拟信号输出端的输出电压取决于选通地址A1、A0的电平，通过CPU的IO口GPIO3、GPIO2的输出控制模拟开关ADG509AKN的输出通道。
4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，模拟开关ADG509AKN的14脚接+15V，模拟开关ADG509AKN的3脚接-15V，模拟开关ADG509AKN的15脚接模拟地。
5.如权利要求3所述的电路，其特征在于，差分输入电压信号通过集成运放芯片转换为单端信号，所述采集电路还包括电阻R1、R2、电容C1，选通后的差分输入电压信号的负端通过模拟开关ADG509AKN的输出端负极8脚，接电阻R1的一端，选通后的差分输入电压信号正端通过模拟开关ADG509AKN的输出端正极9脚，接电阻R2的一端，R1、R2的另一端分别接电容C1的两端；经R1、R2、C1滤波后，差分输入电压信号的负端接集成运放芯片的反相端2脚，差分输入电压信号的正端接集成运放芯片的同相端3脚，集成运放芯片的7脚接+15V电压，集成运放芯片的4脚接-15V电压，集成运放芯片的参考引脚5脚接采集电路内部的模拟地，集成运放芯片的输出端6脚为差分输入电压信号转换后的单端信号，输入CPU的模数转化输入引脚，实现将模拟信号转换为数字量。
6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述差分转单端电路为集成运放芯片G7F620。
7.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述电阻R1的阻值为1kΩ。
8.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述电阻R2的阻值为1kΩ。
9.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述电容C1的容值为0.1uF。
10.一种如权利要求1至9中任一项所述电路在航空机电管理计算机系统技术领域中的应用。
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