CN201464529U - 一种电压、电流或电阻的模拟量通用差动采集电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种差动采集电路，其特征在于该电路由输入端A、B、C和输出端X、Y组成的三条线路组成；其中线路AX上依次设有节点A1、节点A2、电阻R6、节点A3和节点A4；线路BY上依次设有节点B1、断点B2、断点B2’、节点B3、节点B4、电阻R7和节点B5；线路CY上依次设有节点C10、节点C4、节点C5、断点C6、断点C6’、节点C7、断点C8和断点C8’。该采集电路，通过改变相应节点或断点处的连接件，可以实现标准电流4～20mA、标准电压1～5V、毫伏电压0～50mV、热电偶、热电阻的测量；该电路的有益效果是可以通过简单的电路修改，实现同一通道，测量多种模拟信号的功能，便于用户使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种模拟量采集电路，尤其涉及一种电压、电流或电阻的模拟量通用差动采集电路。
背景技术
工业场合使用的模拟量采集信号，大致包含标准电流，标准电压，毫伏电压，热电偶，热电阻等信号(具体应用位置如图1所示)。一般的模拟采集模块，单一通道仅能测量其中一种或两种信号，一旦需要更改采集的信号的类型，则需要更换模块，修改组态程序。这样即给用户增加采购成本，又带来应用上的不便。所以为解决这种不便，一种通用采集电路急需被发明。
发明内容
为了解决现有模块测量类型单一的问题，本实用新型提供了一种差动采集电路，该电路以桥式电阻测量电路为基础，加之保护滤波电路，通过对器件焊接位置以及值的改变，可以实现电压、电流和电阻多种模拟量信号都可以测量的功能。本实用新型采用的技术手段如下：
一种差动采集电路，其特征在于该电路由输入端A、B、C和输出端X、Y组成的三条线路组成；其中线路AX上依次设有节点A1、节点A2、电阻R6、节点A3和节点A4；线路BY上依次设有节点B1、断点B2、断点B2’、节点B3、节点B4、电阻R7和节点B5；线路CY上依次设有节点C10、节点C4、节点C5、断点C6、断点C6’、节点C7、断点C8和断点C8’；其中所述节点A2和节点C4间连接有电容C2，所述节点A3和节点B5之间连接有电容C1，所述节点B4和节点C5之间连接有电容C3；另外，在所述线路CY上输入端C到断点C6之间接有地；在所述节点A4处分出支路连接到断点A5上，在节点C7处分出支路连接到断点C9上。
该电路的断点B2和断点B2’之间通过导线连接，在断点C6和断点C6’之间连接有电阻D3，在断点A5和断点C9之间连接有电阻D1，在断点C8和断点C8’之间连接有电阻D2构成电压测量电路。
该电路的断点B2和断点B2’之间通过导线连接，在节点A1和节点B1之间连接有电阻R3；在断点C6和断点C6’之间连接有电阻D3，在断点A5和断点C9之间连接有电阻D1，在断点C8和断点C8’之间连接有电阻D2构成电流测量电路。
该电路的断点B2和断点B2’之间通过导线连接，在断点C6和断点C6’之间连接有稳压二极管D3，在断点A5和断点C9之间连接有稳压二极管D1，在断点C8和断点C8’之间连接有稳压二极管D2构成热电偶测量或毫伏测量电路。
该电路的节点A1和电源VCC间连接有R1，在电源VCC和断点B2’间连接有R2，断点B2和断点B2’之间连接有电阻R4，在节点B3和节点C10之间连接有电阻R5，在断点C6和断点C6’之间连接有稳压二极管D3，在断点A5和断点C9之间连接有稳压二极管D1，在断点C8和断点C8’之间连接有稳压二极管D2构成热电阻测量电路。
如上所述的采集电路，通过改型前端电路，可以支持标准电流4～20mA；标准电压1～5V；毫伏电压0～50mV；热电偶(国标)K、S、R、B、E、J、T；热电阻PT100、PT10、PT1000、Cu10、Cu50、Cu100等传感器与标准信号的测量。本实用新型的有益效果是可以通过简单的电路修改，实现同一通道，测量多种模拟信号的功能，便于用户使用。
附图说明
图1为本实用新型所述差动采集电路在系统中应用的位置；
图2为本实用新型的电路图；
图3为本实用新型的实施例标准电压0～5V的电路图；
图4为本实用新型的实施例标准电流0～20mA的电路图；
图5为本实用新型的实施例热电偶测量与毫伏电压测量的电路图；
图6为本实用新型的实施例热电阻测量的电路图。
具体实施方式
如图1和2所示该差动采集电路的输入端是A、B、C，输出端是X、Y。外部测量信号从A、B、C接入，由X、Y输出到模拟开关，再由模拟开关通过切换把信号输入到运算放大器，信号经过放大后，进入A/D芯片进行转换。具体电路结构如图2所示，电路由输入端A、B、C和输出端X、Y组成的三条线路组成；其中线路AX上依次设有节点A1、节点A2、电阻R6、节点A3和节点A4；线路BY上依次设有节点B1、断点B2、断点B2’、节点B3、节点B4、电阻R7和节点B5；线路CY上依次设有节点C10、节点C4、节点C5、断点C6、断点C6’、节点C7、断点C8和断点C8’；其中所述节点A2和节点C4间连接有电容C2，所述节点A3和节点B5之间连接有电容C1，所述节点B4和节点C5之间连接有电容C3；另外，在所述线路CY上输入端C到断点C6之间接有地；在所述节点A4处分出支路连接到断点A5上，在节点C7处分出支路连接到断点C9上。
此电路在实际应用时，运算放大器的放大倍数1～1000倍可调，实际选用20倍，A/D采集范围-2V～2V，所以-100mV到+100mV的信号此电路都可以采集。通过在此电路上焊接分立元件可实现标准电流是指4～20mA；标准电压指1～5V；毫伏电压0～50mV；热电偶(国标)包含K、S、R、B、E、J、T；热电阻包含PT10、PT100、PT1000、Cu10、Cu50、Cu100的测量。
以此电路的A/D可以测量的范围是-100mV～100mV，具体的各实施例如下：
实施例1：如图3所示测量标准电压信号0-5V的电路图。在图2所示电路的断点B2和断点B2’之间通过导线连接，在断点C6和断点C6’之间连接有电阻D3，在断点A5和断点C9之间连接有电阻D1，在断点C8和断点C8’之间连接有电阻D2构成电压测量电路。被测电压由AB输入，通过R6、R7、D1、D2组成衰减网络，对模块模拟地AGND进行衰减，此应用中选择R6、R7为200K，D1、D2为2K，因此在X、Y两点间的电压就是衰减100倍后的0-50mV。
实施例2：如图4所示测量标准电流信号0-20mA的电路图.在图2所示电路的断点B2和断点B2’之间通过导线连接，在节点A1和节点B1之间连接有电阻R3；在断点C6和断点C6’之间连接有电阻D3，在断点A5和断点C9之间连接有电阻D1，在断点C8和断点C8’之间连接有电阻D2构成电流测量电路.被测电流接在AB端，流过200欧姆进行采样，这样电流信号被转换成0-4V的被测电压，同理通过R6、R7、D1、D2组成衰减网络，对模块模拟地AGND进行衰减，此应用中选择R6、R7为200K，D1、D2为2K，因此在X、Y两点间的电压就是衰减100倍后的0-40mV.
实施例3：如图5所示测量热电偶信号或毫伏信号的电路图。在图2所示电路上的断点B2和断点B2’之间通过导线连接，在断点C6和断点C6’之间连接有稳压二极管D3，在断点A5和断点C9之间连接有稳压二极管D1，在断点C8和断点C8’之间连接有稳压二极管D2构成热电偶测量或毫伏测量电路(测量毫伏电压信号)。热电偶(国标)包含K、S、R、B、E、J、T，电压范围跨度最小的是B：-0.291～13.820mV，跨度最大的是E：-8.825～76.373mV。在测量时，使用2K电阻进行限流保护，不需要进行衰减，因为毫伏信号与热电偶信号都在-20mV～100mV之间，所以可以直接测量。
实施例4：如图6所示测量热电阻信号的电路图。在图2所示电路上的节点A1和电源VCC间连接有R1，在电源VCC和断点B2’间连接有R2，断点B2和断点B2’之间连接有电阻R4，在节点B3和节点C10之间连接有电阻R5，在断点C6和断点C6’之间连接有稳压二极管D3，在断点A5和断点C9之间连接有稳压二极管D1，在断点C8和断点C8’之间连接有稳压二极管D2构成热电阻测量电路。热电阻根据当前温度值与另一支桥臂的基准电阻产生电阻差，由此在X、Y两端就会产生相应的压差，通过测量此电压，可以计算出当前阻值，并在分度表总推算出当前温度。此应用中桥路的上拉电阻选用20K，限流电阻选用2K，下拉溢出的电阻选择100K，基准电阻根据要测量的热电阻而不同，选用的阻值是该热电阻在零摄氏度时的阻值，例如PT100传感器选用100欧姆。
根据以上几种电路变化，就可以实现使用一种电路，测量电压、电流和电阻等模拟量信号，由于此电路采用差动电路，并且提供屏蔽线接口，因此可以起到良好的抗干扰作用。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种差动采集电路，其特征在于该电路由输入端A、B、C和输出端X、Y组成的三条线路组成；其中线路AX上依次设有节点A1、节点A2、电阻R6、节点A3和节点A4；线路BY上依次设有节点B1、断点B2、断点B2’、节点B3、节点B4、电阻R7和节点B5；线路CY上依次设有节点C10、节点C4、节点C5、断点C6、断点C6’、节点C7、断点C8和断点C8’；其中所述节点A2和节点C4间连接有电容C2，所述节点A3和节点B5之间连接有电容C1，所述节点B4和节点C5之间连接有电容C3；另外，在所述线路CY上输入端C到断点C6之间接有地；在所述节点A4处分出支路连接到断点A5上，在节点C7处分出支路连接到断点C9上。
2.根据权利要求1所述的差动采集电路，其特征在于该电路的断点B2和断点B2’之间通过导线连接，在断点C6和断点C6’之间连接有电阻D3，在断点A5和断点C9之间连接有电阻D1，在断点C8和断点C8’之间连接有电阻D2构成电压测量电路。
3.根据权利要求1所述的差动采集电路，其特征在于该电路的断点B2和断点B2’之间通过导线连接，在节点A1和节点B1之间连接有电阻R3；在断点C6和断点C6’之间连接有电阻D3，在断点A5和断点C9之间连接有电阻D1，在断点C8和断点C8’之间连接有电阻D2构成电流测量电路。
4.根据权利要求1所述的差动采集电路，其特征在于该电路的断点B2和断点B2’之间通过导线连接，在断点C6和断点C6’之间连接有稳压二极管D3，在断点A5和断点C9之间连接有稳压二极管D1，在断点C8和断点C8’之间连接有稳压二极管D2构成热电偶测量或毫伏测量电路。
5.根据权利要求1所述的差动采集电路，其特征在于该电路的节点A1和电源VCC间连接有R1，在电源VCC和断点B2’间连接有R2，断点B2和断点B2’之间连接有电阻R4，在节点B3和节点C10之间连接有电阻R5，在断点C6和断点C6’之间连接有稳压二极管D3，在断点A5和断点C9之间连接有稳压二极管D1，在断点C8和断点C8’之间连接有稳压二极管D2构成热电阻测量电路。
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