CN209343232U - 兼容电阻型信号和电压型信号的输入采集电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种兼容电阻型信号和电压型信号的输入采集电路，该输入采集电路包括顺序连接的多路选择开关单元、第一级滤波单元、电压跟随器、第二级滤波单元和控制单元，其中，模拟量信号输入至多路选择开关单元，通过多路选择开关单元的模拟量信号类型切换电路和电阻型分压电路来进行信号类型切换并获得电压信号采样值，电压信号采样值经过第一级滤波单元滤波后输入至电压跟随器，通过电压跟随电路进行处理，经处理后的电压信号采样值经过第二级滤波单元滤波后输入至控制单元的模数转换器(ADC)。本实用新型的输入采集电路能够兼容两种类型模拟量信号输入的控制方式，从而减少了微处理器ADC模块端口资源的占用，降低了成本。
Description
技术领域
本实用新型是关于电力电子技术领域，特别是关于一种兼容电阻型信号和电压型信号的输入采集电路。
背景技术
电力控制系统中存在很多对于模拟量信号的监测，这些模拟量信号是各种不同的形式，其中有的是电阻型输入，例如用于温度传感器的热敏电阻，有的是电压型信号，例如用于监测电压的电压互感器。一个完整的控制系统通常需要多个温度监测、电压监测，具体配置数量根据现场环境不同而不同，而模拟量接口互相不能通用，因此要给每种信号预留足够的端口才能够保证控制器适应各种环境现场。然而，这就浪费了很多端口，占用了控制器的端口资源。
如图1所示，该电路为电阻型输入信号应用图，当输入端口接入电阻时，一端与电阻R1连接。另一端与GND连接，此时组成通路，输入电阻与电阻R1对12V电源进行分压，得到的电压信号采样值经过电阻R7、电容C1组成的滤波器滤波后到达ADC。输入电阻的变化会导致采样得到的电压信号不同，通过不同的信号量来计算测量的数值。但是该电路只能用于电阻型输入信号，对电压型信号无效。
如图2所示，该电路为电压输入型信号应用图，当输入端口接入电压信号时，经过电阻R6和R9的分压，得到适于控制器可接收范围的电压信号采样值，再经过电阻R7、电容C1组成的滤波器滤波后到达ADC。输入电压的变化导致采样得到的电压信号不同，通过不同的信号量来计算测量的数值。但是该电路只能用于电压型信号输入，对电阻信号无效。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种兼容电阻型信号和电压型信号的输入采集电路，其能够兼容两种类型模拟量信号输入的控制方式，从而减少了微处理器ADC模块端口资源的占用。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种兼容电阻型信号和电压型信号的输入采集电路，该输入采集电路包括顺序连接的多路选择开关单元、第一级滤波单元、电压跟随器、第二级滤波单元和控制单元，其中，模拟量信号输入至多路选择开关单元，通过多路选择开关单元的模拟量信号类型切换电路和电阻型分压电路来进行信号类型切换并获得电压信号采样值，电压信号采样值经过第一级滤波单元滤波后输入至电压跟随器，通过电压跟随电路进行处理，经处理后的电压信号采样值经过第二级滤波单元滤波后输入至控制单元的模数转换器(ADC)。
在一优选的实施方式中，模拟量信号类型切换电路包括控制端口、电阻R1、第一开关、第二开关、电阻R2和电阻R3，其中，第一开关为第一N沟道MOS管，第二开关为第二N沟道MOS管。
在一优选的实施方式中，电阻型分压电路包括电阻R4和电阻R5，电阻R4的输入端与输入采集电路的输入端口相连接，电阻R4的输出端与电阻R5的一端相连接，电阻R5的另一端连接12V供电电源的正极+12V。
在一优选的实施方式中，第一N沟道MOS管的漏极与电阻R2的输出端相连接，第一N沟道MOS管的栅极与电阻R1的输出端相连接，第二N沟道MOS管的漏极与电阻R4的输出端相连接，第二N沟道MOS管的栅极与电阻R1的输出端相连接。
在一优选的实施方式中，第一级滤波电路包括电阻R6和电容C1，第二级滤波电路包括电阻R7和电容C2。
在一优选的实施方式中，电压跟随电路包括电阻R8和电压跟随器U1A。
在一优选的实施方式中，当控制信号为低电平时，输入模式选择为电阻型信号输入模式，第一N沟道MOS管和第二N沟道MOS管均处于不导通状态，输入端口用来接入热敏电阻，热敏电阻端电压为电压信号采样值。
在一优选的实施方式中，当控制信号为高电平时，输入模式选择为电压型信号输入模式，第一N沟道MOS管和第二N沟道MOS管均处于导通状态，电阻R4和电阻R5之间接地，电阻R2和电阻R3通过第一N沟道MOS管连接，输入端口用来接入电压信号，电压信号通过电阻R2和电阻R3分压并得到电压信号采样值。
与现有技术相比，根据本实用新型的兼容电阻型信号和电压型信号的输入采集电路：能够兼容两种类型模拟量信号输入的控制方式，可以只通过普通I/O口高低电平的切换较容易地实现信号类型切换，相对于其他信号输入模式，减少了微处理器ADC模块端口资源的占用，在达到同样效果的情况下，本申请的成本更低，使用更加方便。
附图说明
图1是现有技术的电阻型输入信号应用图。
图2是现有技术的电压输入型信号应用图。
图3是根据本实用新型一实施方式的输入采集电路的方框结构示意图。
图4是根据本实用新型一实施方式的输入采集电路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图3至4所示，根据本实用新型优选实施方式的兼容电阻型信号和电压型信号的输入采集电路，包括顺序连接的多路选择开关单元1、第一级滤波单元2、电压跟随器3、第二级滤波单元4和控制单元5。其中，模拟量信号输入至多路选择开关单元1，通过多路选择开关单元1的模拟量信号类型切换电路和电阻型分压电路来进行信号类型切换并获得电压信号采样值，电压信号采样值经过第一级滤波单元2滤波后输入至电压跟随器3，通过电压跟随电路进行处理，经处理后的电压信号采样值经过第二级滤波单元4滤波后输入至控制单元5的模数转换器(ADC)。
上述方案中，模拟量信号类型切换电路包括控制端口、电阻R1、第一开关、第二开关、电阻R2和电阻R3，其中，第一开关为第一N沟道MOS管Q1，第二开关为第二N沟道MOS管Q2。第一N沟道MOS管Q1的漏极与电阻R2的输出端相连接，第一N沟道MOS管Q1的栅极与电阻R1的输出端相连接，第二N沟道MOS管Q2的漏极与电阻R4的输出端相连接，第二N沟道MOS管Q2的栅极与电阻R1的输出端相连接。
电阻型分压电路包括电阻R4和电阻R5，电阻R4的输入端与输入采集电路的输入端口INPUT+相连接，电阻R4的输出端与电阻R5的一端相连接，电阻R5的另一端连接12V供电电源的正极+12V。
第一级滤波电路包括电阻R6和电容C1，第二级滤波电路包括电阻R7和电容C2。电压跟随电路包括电阻R8和电压跟随器U1A，目的是增大输入阻抗，降低输出阻抗，使输出电压不受后继电路阻抗影响。
本实用新型的输入采集电路的工作原理为：当控制信号CTRL为低电平时，输入模式选择为电阻型信号输入模式，第一N沟道MOS管Q1和第二N沟道MOS管Q2均处于不导通状态，输入端口用来接入热敏电阻R0，热敏电阻R0端电压V＝12*R0/(R4+R5+R0)，R0端电压V即为电压信号采样值。电压V通过R2再经过由R6、C1构成的第一级滤波器滤波后到达电压跟随器U1A，然后经过D1A、D1B的保护输送给ADC计算，当输入热敏电阻R0阻值变化时，电压V随之变化，通过计算得到相应数值也会变化。当控制信号CTRL为高电平时，输入模式选择为电压型信号输入模式，第一N沟道MOS管Q1和第二N沟道MOS管Q2均处于导通状态，电阻R4和电阻R5之间接地，电阻R2和电阻R3通过第一N沟道MOS管Q1连接，输入端口用来接入电压信号V0，电压信号V0通过电阻R2和电阻R3进行分压并得到采样电压V，V＝V0*R3/(R2+R3)，电压V随V0的变化而变化，经过计算得到相应的电压V。
前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (8)
1.一种兼容电阻型信号和电压型信号的输入采集电路，其特征在于，所述输入采集电路包括顺序连接的多路选择开关单元、第一级滤波单元、电压跟随器、第二级滤波单元和控制单元，其中，模拟量信号输入至所述多路选择开关单元，通过所述多路选择开关单元的模拟量信号类型切换电路和电阻型分压电路来进行信号类型切换并获得电压信号采样值，所述电压信号采样值经过所述第一级滤波单元滤波后输入至所述电压跟随器，通过电压跟随电路进行处理，经处理后的电压信号采样值经过第二级滤波单元滤波后输入至所述控制单元的模数转换器。
2.如权利要求1所述的输入采集电路，其特征在于，所述模拟量信号类型切换电路包括控制端口、电阻R1、第一开关、第二开关、电阻R2和电阻R3，其中，所述第一开关为第一N沟道MOS管，所述第二开关为第二N沟道MOS管。
3.如权利要求2所述的输入采集电路，其特征在于，所述电阻型分压电路包括电阻R4和电阻R5，所述电阻R4的输入端与所述输入采集电路的输入端口相连接，电阻R4的输出端与电阻R5的一端相连接，所述电阻R5的另一端连接12V供电电源的正极+12V。
4.如权利要求2所述的输入采集电路，其特征在于，所述第一N沟道MOS管的漏极与所述电阻R2的输出端相连接，所述第一N沟道MOS管的栅极与所述电阻R1的输出端相连接，所述第二N沟道MOS管的漏极与所述电阻R4的输出端相连接，所述第二N沟道MOS管的栅极与所述电阻R1的输出端相连接。
5.如权利要求1所述的输入采集电路，其特征在于，第一级滤波电路包括电阻R6和电容C1，所述第二级滤波电路包括电阻R7和电容C2。
6.如权利要求1所述的输入采集电路，其特征在于，所述电压跟随电路包括电阻R8和电压跟随器U1A。
7.如权利要求3所述的输入采集电路，其特征在于，当控制信号为低电平时，输入模式选择为电阻型信号输入模式，所述第一N沟道MOS管和所述第二N沟道MOS管均处于不导通状态，所述输入端口用来接入热敏电阻，所述热敏电阻端电压为所述电压信号采样值。
8.如权利要求3所述的输入采集电路，其特征在于，当控制信号为高电平时，输入模式选择为电压型信号输入模式，所述第一N沟道MOS管和所述第二N沟道MOS管均处于导通状态，所述电阻R4和电阻R5之间接地，所述电阻R2和电阻R3通过所述第一N沟道MOS管连接，所述输入端口用来接入电压信号，所述电压信号通过电阻R2和电阻R3分压并得到所述电压信号采样值。
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| CN (1) | CN209343232U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117458699A (zh) * | 2023-10-07 | 2024-01-26 | 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 | 一种自适应场景的电力参数控制方法及系统 |
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2019
- 2019-04-09 CN CN201920471483.1U patent/CN209343232U/zh active Active
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