CN207638637U - 一种航空试验数据采集电路隔离模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于测控技术领域，涉及一种航空试验数据采集电路隔离模块。它包括一个电路隔离单元(3)，其特征在于：在输入端有一个输入缓冲单元(1)和信号调零单元(2)；在输出端有一个输出滤波单元(4)。本实用新型提出了一种航空试验数据采集电路隔离模块，能增大光电隔离芯片的输入阻抗，实现了与信号源的阻抗匹配；具有零点漂移控制能力，消除了输出信号的零点误差；有效降低了输出噪声。
Description
技术领域
本实用新型属于测控技术领域，涉及一种航空试验数据采集电路隔离模块。
背景技术
航空试验中有大量的试验设备和测试设备，并且航空试验现场通常具有设备多、信号复杂的特点，强电和弱电信号混合，模拟和数字信号混合，这使得现场试验设备和测试设备之间传输的信号容易相互干扰，数据的获取和记录变得困难，经常由于信号相互干扰严重，采集记录的信号出现较大的畸变，采集的数据易于出现错误。对于现场信号的抗干扰措施和改善数据采集的可靠性措施，有效的方法是试验设备和测试设备的信号之间增加电路隔离模块。数据采集系统是测试设备的一种，用于对试验数据进行采集、显示和存储，它同样会受到试验现场的各种干扰，也需要引入隔离措施。目前的电路隔离模块的核心器件是光电隔离芯片。其缺点是：第一、光电隔离芯片的输入阻抗低，对信号源的输出驱动能力有影响；第二、光电隔离芯片的输出信号零点漂移无法控制，造成输出信号的零点误差大；第三、输出噪声高。
实用新型内容
本实用新型的目的是：提出一种航空试验数据采集电路隔离模块，以便增大光电隔离芯片的输入阻抗，实现与信号源的阻抗匹配；具有零点漂移控制能力，消除输出信号的零点误差；降低输出噪声。
本实用新型的技术方案是：一种航空试验数据采集电路隔离模块，包括一个电路隔离单元3,电路隔离单元3包括隔离芯片N2、电容C1至电容C4和电阻R6；电容C1和电容C2的一端与隔离芯片N2的输入端地GND2连接，电容C1的另一端与隔离芯片N2的输入端负电源-15V2连接，电容C2的另一端与隔离芯片N2的输入端正电源+15V2连接，电容C3和电容C4的一端与隔离芯片N2的输出端地GND1连接，电容C3的另一端与隔离芯片N2的输出端正电源+15V1连接，电容C4的另一端与隔离芯片N2的输出端负电源-15V1连接，电阻R6的一端与隔离芯片N2的输出端Vout连接；其特征在于：
在输入端有一个输入缓冲单元1和信号调零单元2；输入缓冲单元1包括电阻R1、电阻R2和电阻R5,还包括第1运放N1；电阻R1和电阻R2的一端共同连接至第1运放N1的同相输入端，电阻R1的另一端为隔离模块的输入端，电阻R2的另一端与输入端地GND2连接，电阻R5的一端分别与第1运放N1的输出端和第1运放N1的反相输入端连接，第1运放N1的正电源输入端与输入端正电源+15V2连接,第1运放N1的负电源输入端与输入端负电源-15V2连接；
信号调零单元2包括电阻R3、电阻R4和电位器W；电阻R3的一端与输入端负电源-15V2连接，电阻R3的另一端与电位器W的一个固定端连接，电阻R4的一端与输入端正电源+15V2连接，电阻R4的另一端与电位器W的另一个固定端连接，电位器W的滑动端分别与R5的另一端和隔离芯片N2的输入端Vin连接；
在输出端有一个输出滤波单元4，包括第3运放N3、第4运放N4、电阻R7至电阻R11,电容C5至电容C10；电阻R7的一端和电容C5的一端同时连接到第3运放N3的同相输入端，电容C5的另一端与输出端地GND1连接，电容C6的一端分别与第3运放N3的输出端和第3运放N3的反相输入端连接，信号隔离单元的电阻R6的另一端分别与电阻R7的另一端和电容C6的另一端连接；电阻R8的一端分别与电阻R9的一端和电容C8的一端连接，电阻R8的另一端与第3运放N3的输出端连接，电容C8的另一端与输出端地GND1连接,第3运放N3的正电源输入端与输出端正电源+15V1连接,第3运放N3的负电源输入端与输出端负电源-15V1连接；电阻R9的另一端分别与电容C9的一端和第4运放N4的同相输入端连接，电容C9的另一端分别与电容C7的一端和电阻R10的一端连接，电容C7的另一端与电容C6的一端连接，电阻R10的另一端分别与电阻R11的一端、第4运放N4的反相输入端和第4运放N4的输出端连接，电阻R11的另一端与电容C10的一端连接，电容C10的另一端与输出端地GND1连接，电阻R11的另一端为隔离模块的输出端，第4运放N4的正电源输入端与输出端正电源+15V1连接,第4运放N4的负电源输入端与输出端负电源-15V1连接。
本实用新型的优点是：提出了一种航空试验数据采集电路隔离模块，能增大光电隔离芯片的输入阻抗，实现了与信号源的阻抗匹配；具有零点漂移控制能力，消除了输出信号的零点误差；有效降低了输出噪声。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理框图。
图2是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
下面对本实用新型做进一步详细说明。参见图1、图2，一种航空试验数据采集电路隔离模块，包括一个电路隔离单元3,电路隔离单元3包括隔离芯片N2、电容C1至电容C4和电阻R6；电容C1和电容C2的一端与隔离芯片N2的输入端地GND2连接，电容C1的另一端与隔离芯片N2的输入端负电源-15V2连接，电容C2的另一端与隔离芯片N2的输入端正电源+15V2连接，电容C3和电容C4的一端与隔离芯片N2的输出端地GND1连接，电容C3的另一端与隔离芯片N2的输出端正电源+15V1连接，电容C4的另一端与隔离芯片N2的输出端负电源-15V1连接，电阻R6的一端与隔离芯片N2的输出端Vout连接；其特征在于：
在输入端有一个输入缓冲单元1和信号调零单元2；输入缓冲单元1包括电阻R1、电阻R2和电阻R5,还包括第1运放N1；电阻R1和电阻R2的一端共同连接至第1运放N1的同相输入端，电阻R1的另一端为隔离模块的输入端，电阻R2的另一端与输入端地GND2连接，电阻R5的一端分别与第1运放N1的输出端和第1运放N1的反相输入端连接，第1运放N1的正电源输入端与输入端正电源+15V2连接,第1运放N1的负电源输入端与输入端负电源-15V2连接；
信号调零单元2包括电阻R3、电阻R4和电位器W；电阻R3的一端与输入端负电源-15V2连接，电阻R3的另一端与电位器W的一个固定端连接，电阻R4的一端与输入端正电源+15V2连接，电阻R4的另一端与电位器W的另一个固定端连接，电位器W的滑动端分别与R5的另一端和隔离芯片N2的输入端Vin连接；
在输出端有一个输出滤波单元4，包括第3运放N3、第4运放N4、电阻R7至电阻R11,电容C5至电容C10；电阻R7的一端和电容C5的一端同时连接到第3运放N3的同相输入端，电容C5的另一端与输出端地GND1连接，电容C6的一端分别与第3运放N3的输出端和第3运放N3的反相输入端连接，信号隔离单元的电阻R6的另一端分别与电阻R7的另一端和电容C6的另一端连接；电阻R8的一端分别与电阻R9的一端和电容C8的一端连接，电阻R8的另一端与第3运放N3的输出端连接，电容C8的另一端与输出端地GND1连接,第3运放N3的正电源输入端与输出端正电源+15V1连接,第3运放N3的负电源输入端与输出端负电源-15V1连接；电阻R9的另一端分别与电容C9的一端和第4运放N4的同相输入端连接，电容C9的另一端分别与电容C7的一端和电阻R10的一端连接，电容C7的另一端与电容C6的一端连接，电阻R10的另一端分别与电阻R11的一端、第4运放N4的反相输入端和第4运放N4的输出端连接，电阻R11的另一端与电容C10的一端连接，电容C10的另一端与输出端地GND1连接，电阻R11的另一端为隔离模块的输出端，第4运放N4的正电源输入端与输出端正电源+15V1连接,第4运放N4的负电源输入端与输出端负电源-15V1连接。
本实用新型的工作原理是：输入缓冲：实现输入信号缓冲功能。电阻R1和电阻R2用于对输入大电压信号做衰减，经过衰减的信号进入第1运放N1做缓冲，缓冲放大倍数是一倍，第1运放N1的输出经过电阻R5的限流，输出到隔离芯片N2的信号输入端。
信号调零：实现调整信号的零点电平功能。微调电位器W，与电阻R3、电阻R4配合，从输入端正电源+15V2和输入端负电源-15V2获得一个可以调整的偏置电压，与第1运放N1输出的信号求和后输出到隔离芯片N2。
信号隔离：实现信号的电气隔离功能。隔离芯片N2内部采用输入信号和输出信号的变压器方式耦合，从而实现电信号隔离，外围的电容C1至电容C4实现隔离芯片N2的电源的滤波，使隔离运放供电更稳定，隔离芯片N2输出的信号经过电阻R6进入下一级的输出滤波单元。
输出滤波：实现低通滤波器功能。它通过三组滤波器实现。第3运放N3和它的外围元件共同实现第一组低通滤波器，第4运放N4和它的外围元件共同实现双T型第二组滤波器，电阻R11和电容C10实现第三组低通滤波器。
实施例，采用本实用新型可以构成多通道隔离模块，本实施例为8通道隔离模块。其中隔离芯片N2可以采用：ISO124、AD215；运算放大器可以采用：TL082、OP07。
本实施例不仅能实现传统模块的隔离功能，而且增加前端输入缓冲和信号调零，输出增加了低通滤波器，使得输入和输出信号的隔离效果更好，经过隔离的输出信号更纯净。本实施例具有通道多、成本低、体积小、隔离稳定可靠、输出信号更纯净等优点。可用于航空地面试验的信号隔离，尤其适合多通道航空地面试验数据采集系统的信号隔离。
Claims (1)
1.一种航空试验数据采集电路隔离模块，包括一个电路隔离单元(3),电路隔离单元(3)包括隔离芯片N2、电容C1至电容C4和电阻R6；电容C1和电容C2的一端与隔离芯片N2的输入端地GND2连接，电容C1的另一端与隔离芯片N2的输入端负电源-15V2连接，电容C2的另一端与隔离芯片N2的输入端正电源+15V2连接，电容C3和电容C4的一端与隔离芯片N2的输出端地GND1连接，电容C3的另一端与隔离芯片N2的输出端正电源+15V1连接，电容C4的另一端与隔离芯片N2的输出端负电源-15V1连接，电阻R6的一端与隔离芯片N2的输出端Vout连接；其特征在于：
在输入端有一个输入缓冲单元(1)和信号调零单元(2)；输入缓冲单元(1)包括电阻R1、电阻R2和电阻R5,还包括第1运放N1；电阻R1和电阻R2的一端共同连接至第1运放N1的同相输入端，电阻R1的另一端为隔离模块的输入端，电阻R2的另一端与输入端地GND2连接，电阻R5的一端分别与第1运放N1的输出端和第1运放N1的反相输入端连接，第1运放N1的正电源输入端与输入端正电源+15V2连接,第1运放N1的负电源输入端与输入端负电源-15V2连接；
信号调零单元(2)包括电阻R3、电阻R4和电位器W；电阻R3的一端与输入端负电源-15V2连接，电阻R3的另一端与电位器W的一个固定端连接，电阻R4的一端与输入端正电源+15V2连接，电阻R4的另一端与电位器W的另一个固定端连接，电位器W的滑动端分别与R5的另一端和隔离芯片N2的输入端Vin连接；
在输出端有一个输出滤波单元(4)，包括第3运放N3、第4运放N4、电阻R7至电阻R11,电容C5至电容C10；电阻R7的一端和电容C5的一端同时连接到第3运放N3的同相输入端，电容C5的另一端与输出端地GND1连接，电容C6的一端分别与第3运放N3的输出端和第3运放N3的反相输入端连接，信号隔离单元的电阻R6的另一端分别与电阻R7的另一端和电容C6的另一端连接；电阻R8的一端分别与电阻R9的一端和电容C8的一端连接，电阻R8的另一端与第3运放N3的输出端连接，电容C8的另一端与输出端地GND1连接,第3运放N3的正电源输入端与输出端正电源+15V1连接,第3运放N3的负电源输入端与输出端负电源-15V1连接；电阻R9的另一端分别与电容C9的一端和第4运放N4的同相输入端连接，电容C9的另一端分别与电容C7的一端和电阻R10的一端连接，电容C7的另一端与电容C6的一端连接，电阻R10的另一端分别与电阻R11的一端、第4运放N4的反相输入端和第4运放N4的输出端连接，电阻R11的另一端与电容C10的一端连接，电容C10的另一端与输出端地GND1连接，电阻R11的另一端为隔离模块的输出端，第4运放N4的正电源输入端与输出端正电源+15V1连接,第4运放N4的负电源输入端与输出端负电源-15V1连接。
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