CN204028593U - 一种用于工业adc采集系统的隔离电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及工业ADC采集系统设计领域，尤其是一种用于工业ADC采集系统的隔离电路，其主要包括MCU控制系统，电源隔离模块，LDO电源模块，数字隔离模块，ADC采集模块，多路复用器模块；电源隔离模块对电源隔离处理后与LDO电源模块相连接；LDO电源模块分别与数字隔离模块、ADC采集模块、多路复用器模块相连接；数字隔离模块分别与MCU、ADC采集模块、多路复用器模块相连接，多路复用器模块电路还与ADC采集模块相连接；本电路设计为ADC采集提供了良好的隔离电源，提高ADC采集系统抗干扰性能，解决了主控电路易发生故障的问题，将ADC数字接口与MCU控制系统数字接口进行了有效隔离，提高了主控电路的EMI性能，进一步保证控制系统的稳定可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业ADC采集系统设计领域，尤其是一种用于工业ADC采集系统的隔离电路。
背景技术
工业ADC采集系统应用于大型超声波热量表检定设备中，用于采集电动调节阀的电压，变频器的电流，流体温度等。大型超声波热量表检定设备中设置有大功率电动机、变频器、电磁流量计、电动调节阀等设备，使用环境较为恶劣，需要进行电气隔离。而ADC采集系统需要一个稳定的电源环境，以保证ADC采集系统不受电路中其它部分的影响。另外ADC采集系统与外部信号直接相连，容易将外部干扰带到MCU控制系统，影响系统的稳定。目前，工业ADC采集系统易受电路中其他部分的干扰；而且ADC采集系统在发生故障以及其信号源存在较大干扰时，易造成主控电路发生故障。
发明内容
本实用新型针对以上技术问题的不足，提供一种用于工业ADC采集系统的隔离电路，该电路设计提供了良好的隔离电源，提高了ADC采集系统的抗干扰性能。
本实用新型提供的技术方案是：一种用于工业ADC采集系统的隔离电路，其主要包括MCU控制系统，电源隔离模块，LDO电源模块，数字隔离模块，ADC采集模块，多路复用器模块；
电源隔离模块对电源隔离处理后与LDO电源模块相连接；LDO电源模块分别与数字隔离模块、ADC采集模块、多路复用器模块相连接，为其提供稳定电源；数字隔离模块分别与MCU控制系统、ADC采集模块、多路复用器模块相连接，数字隔离模块为MCU控制系统和ADC采集模块、MCU控制系统和多路复用器模块提供电压隔离；多路复用器模块还与ADC采集模块相连接。
MCU控制系统，主频72MHz，具有多种接口，以SPI接口连接ADC芯片AD7091R。
LDO电源模块接收经过电源隔离模块隔离后的电源，为数字隔离模块、ADC采集模块和多路复用器模块供电。
电源隔离模块，主要作用是将ADC电源与外部电源进行隔离；电源隔离模块中的隔离电源B0505LS_2WR2将工业ADC采集系统与PCB板上其余功能模块进行了电源隔离，以使得在使用LDO电源模块时，保证电源的稳定可靠，电源隔离模块外接的输入电源为5V，其输出电源也是5V。
LDO电源模块电源LM1117（U103）；主要作用是为ADC采集系统提供良好的稳定电源，LDO电源模块其输入电源为5V，输出电源为3.3V。
数字隔离模块分别与MCU控制系统、ADC采集模块、多路复用器模块相连接；数字隔离模块ADUM1401ARWZ为MCU控制系统与ADC芯片AD7091R的数字接口提供电压隔离，数字隔离模块ADUM1400ARWZ为MCU控制系统与多路复用器模块芯片ADG1606BRUZ的数字接口提供电压隔离；数字隔离模块ADUM1400ARWZ以及ADUM1401ARWZ能够有效的将MCU控制系统与ADC采集模块进行数字隔离，从而完成了本实用新型电路的完全电气隔离。
ADC芯片AD7091R，属于12位工业用ADC芯片，具有稳定的内部参考电源，性能稳定可靠。
多路复用器模块芯片ADG1606BRUZ（U101），通过A0，A1，A2，A3的编码可以将任意一路的信号采集端连接到ADC芯片AD7091R的输入端，提高了AD7091R芯片的利用率。
MCU控制系统通过连接到数字隔离模块，来控制或者读取ADC采集模块中所采集的信号；MCU控制系统通过连接到数字隔离模块，将连接到多路复用器模块芯片ADG1606BRUZ的ADC1、ADC2...ADC16中的任意一路通过连接到ADC采集模块中的ADC芯片AD7091R的ADC信号采集端，以此实现MCU控制系统对多路复用器模块的连接控制。
数字隔离芯片ADUM1400ARWZ（U100），以及数字隔离芯片ADUM1401ARWZ（U99），将ADC电路的数字接口与MCU控制系统的数字接口进行了有效隔离，有效防止其它功能模块的干扰串到ADC电路，同时有效保护了MCU控制系统电路免受ADC电路的影响。
本实用新型的有益效果是，本实用新型的电路设计为ADC采集提供了良好的隔离电源，提高ADC采集系统的抗干扰性能，同时将ADC数字接口与MCU控制系统数字接口进行了有效隔离，提高了主控电路的EMI性能，进一步保证了控制系统的稳定可靠，不易造成主控电路发生故障。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的结构框图。
图2是本实用新型的电源隔离模块电路图。
图3是本实用新型的LDO电源模块电路图。
图4是本实用新型的ADC采集模块与多路复用器模块电路图。
图5是本实用新型的数字隔离模块电路图。
具体实施方式
参照附图，一种用于工业ADC采集系统的隔离电路，其主要包括MCU控制系统，电源隔离模块，LDO电源模块，数字隔离模块，ADC采集模块，多路复用器模块。
MCU控制系统主频72MHz，具有多种接口，以SPI接口连接ADC芯片AD7091R。
电源隔离模块包含去耦电容C109，C110，C111，电感L12，以及隔离电源B0505LS_2WR2，主要作用是将ADC电源与外部电源进行隔离；电源隔离模块外接的输入电源为5V，其输出电源也是5V；隔离电源B0505LS_2WR2将工业ADC采集系统与PCB板上其余功能模块进行了电源隔离，以使得在使用LDO电源模块时，保证电源的稳定可靠。
LDO电源模块包含去耦电容C112，C113，以及LDO电源LM1117（U103）；LDO电源模块与电源隔离模块相连接，接收经过电源隔离模块隔离后的电源；LDO电源模块的主要作用是：为ADC采集系统提供良好的稳定电源；其输入电源为5V，输出电源为3.3V，为数字隔离模块、ADC采集模块和多路复用器模块供电。
ADC采集模块包含去耦电容C115，C15，C117，C114，C116，C118和ADC芯片AD7091R（U102）；ADC芯片AD7091R（U102）的6、7、8、9引脚分别与数字隔离模块的ADUM1401ARWZ（U99）的11、12、13、14引脚相连；芯片AD7091R，属于12位工业用ADC芯片，具有稳定的内部参考电源，性能稳定可靠。
多路复用器模块包含去耦电容C119，R108，C128，以及多路复用器模块芯片ADG1606BRUZ （U101）；多路复用器模块芯片的4、5、6、7、8、9、10、11、12、19、20、21、22、23、24、25、26引脚分别连接外部的信号采集电路；多路复用器模块芯片的28引脚是信号输出端，连接ADC芯片AD7091R的3引脚；多路复用器模块芯片ADG1606BRUZ，通过A0，A1，A2，A3的编码可以将任意一路的信号采集端连接到ADC芯片AD7091R的输入端，提高了AD7091R芯片的利用率。
数字隔离模块包含电源去耦电容C121，C123，C122，C124，C127，C125，以及数字隔离芯片ADUM1401ARWZ（U99）与ADUM1400ARWZ（U100）；ADUM1401ARWZ（U99）的3、4、5、6引脚分别连接MCU控制系统的46、45、42、43引脚，ADUM1401ARWZ（U99）的11、12、13、14引脚分别与AD7091R的6、7、8、9引脚相连，ADUM1401ARWZ（U99）为MCU控制系统与ADC芯片AD7091R的数字接口提供电压隔离；ADUM1400ARWZ（U100）的3、4、5、6引脚分别与MCU控制系统的4、3、2、1引脚相连接，ADUM1400ARWZ（U100）的11、12、13、14引脚分别与多路复用器模块芯片ADG1606BRUZ （U101）的17、16、15、14相连接，ADUM1400ARWZ（U100）为MCU控制系统与多路复用器模块芯片ADG1606BRUZ（U101）的数字接口提供电压隔离；数字隔离模块ADUM1400ARWZ以及ADUM1401ARWZ能够有效的将MCU控制系统与ADC采集模块进行数字隔离，从而完成了本实用新型电路的完全电气隔离。
MCU控制系统通过连接到ADUM1400ARWZ（U100）的2、3、4、5引脚，将连接到多路复用器模块芯片ADG1606BRUZ（U101）的ADC1、ADC2...ADC16中的任意一路通过电阻R108连接到ADC芯片AD7091R的ADC信号采集端，以此实现MCU控制系统对多路复用器模块芯片的连接控制。
Claims (9)
1.一种用于工业ADC采集系统的隔离电路，其特征在于，电路主要包括MCU控制系统，电源隔离模块，LDO电源模块，数字隔离模块，ADC采集模块，多路复用器模块；其特征在于，电源隔离模块对电源隔离处理后与LDO电源模块相连接；LDO电源模块分别与数字隔离模块、ADC采集模块、多路复用器模块相连接，为其提供稳定电源；数字隔离模块分别与MCU控制系统、ADC采集模块、多路复用器模块相连接，数字隔离模块为MCU控制系统和ADC采集模块、MCU控制系统和多路复用器模块提供电压隔离；多路复用器模块还与ADC采集模块相连接。
2.根据权利要求1所述的用于工业ADC采集系统的隔离电路，其特征在于，多路复用器模块与外部的信号采集电路相连接。
3.根据权利要求1所述的用于工业ADC采集系统的隔离电路，其特征在于，MCU控制系统，主频72MHz，具有多种接口，以SPI接口连接ADC芯片AD7091R。
4.根据权利要求1所述的用于工业ADC采集系统的隔离电路，其特征在于，LDO电源模块接收经过电源隔离模块隔离后的电源，为数字隔离模块、ADC采集模块和多路复用器模块供电。
5.根据权利要求1所述的用于工业ADC采集系统的隔离电路，其特征在于，电源隔离模块B0505LS_2WR2将工业ADC采集系统与PCB板上其余功能模块进行了电源隔离；以使得在使用LDO电源模块时，保证电源的稳定可靠。
6.根据权利要求1所述的用于工业ADC采集系统的隔离电路，其特征在于，电源隔离模块外接的输入电源为5V，其输出电源也是5V，LDO电源模块其输入电源为5V，输出电源为3.3V。
7.根据权利要求1所述的用于工业ADC采集系统的隔离电路，其特征在于，数字隔离模块ADUM1401ARWZ为MCU控制系统与ADC芯片AD7091R的数字接口提供电压隔离，数字隔离模块ADUM1400ARWZ为MCU控制系统与多路复用器模块芯片ADG1606BRUZ的数字接口提供电压隔离。
8.根据权利要求7所述的用于工业ADC采集系统的隔离电路，其特征在于，ADC芯片AD7091R，属于12位工业用ADC芯片，具有稳定的内部参考电源。
9.根据权利要求1所述的用于工业ADC采集系统的隔离电路，其特征在于，多路复用器模块芯片ADG1606BRUZ，通过A0，A1，A2，A3的编码能将任意一路的信号采集端连接到ADC芯片AD7091R的输入端，提高了AD7091R芯片的利用率。
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