一种用于工业ADC采集系统的隔离电路
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。