CN211741406U - 一种电子设备及其信号采集电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电子设备及其信号采集电路。该信号采集电路包括：输入电路、第一选择电路、电压采集电路、电流采集电路、信号识别电路、ADC及控制电路，电压采集电路、电流采集电路及信号识别电路均与ADC耦接，信号识别电路和第一选择电路均与输入电路耦接，控制电路分别与ADC和第一选择电路连接，控制电路根据ADC的数据产生控制信号以控制第一选择电路与电压采集电路或者电流采集电路连接。通过这种方式，能够简化信号采集电路结构，提高信号采集精度及采集效率。

Description

一种电子设备及其信号采集电路

技术领域

本申请涉及电子技术领域，特别是涉及一种电子设备及其信号采集电路。

背景技术

在工业控制领域，为提高电子设备的工作效率、自动化水平及安全性等，需要通过传感器获取外部传感信号，然后利用信号采集电路对传感信号进行采集，以使电子设备根据各种传感信号控制其工作。

本申请的发明人在长期的研发过程中发现，电子设备采用的传感器种类繁多，传感器的输出信号通常有电压信号和电流信号两种，为提高信号采集的精度，需要采用不同类型的采集电路对电压信号和电流信号进行采集。现有技术中，通常采用完全独立的两路采集电路分别对电压信号和电流信号进行采集，导致采集电路结构复杂；或者，根据传感器的传感信号的类型手动选择或者通过交互界面选择电压采集电路或者电流采集电路对传感信号进行采集，导致电路控制繁琐，易误操作，且信号采集精度不高，信号采集效率低下。

实用新型内容

本申请主要解决的技术问题是：提供一种电子设备及其信号采集电路，以简化信号采集电路结构，提高信号采集精度及采集效率。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种信号采集电路。该信号采集电路包括：输入电路、第一选择电路、电压采集电路、电流采集电路、信号识别电路、ADC及控制电路，电压采集电路、电流采集电路及信号识别电路均与ADC耦接，信号识别电路和第一选择电路均与输入电路耦接，控制电路分别与ADC和选择电路连接，控制电路根据ADC的数据产生控制信号以控制选择电路与电压采集电路或者电流采集电路连接。

其中，信号采集电路还包括第二选择电路，第二选择电路与输入电路的输出端连接，在信号采集电路上电时，控制电路控制第二选择电路与信号识别电路连接。

其中，电压采集电路可以包括第一电阻、第二电阻及电压测量电路，其中，第一电阻与第二电阻并联设置，电压测量电路的第一检测脚与第一电阻的第一端连接，电压检测电路的第二检测引脚与第一电阻的第二端连接，电压检测电路的输出端与ADC连接。

其中，电流采集电路可以包括第一电阻、第二电阻、第三电阻及电流测量电路，其中，第一电阻、第二电阻及所述第三电阻并联设置，电流检测电路的检测引脚与第三电阻的第二端连接，电流检测电路的输出端与ADC连接。

其中，信号采集电路还包括：信号调整电路，信号调整电路与电压采集电路、电流采集电路、信号识别电路及ADC连接。

其中，信号采集电路还包括：保护电路，保护电路的输入端与输入电路和第一选择电路连接。

其中，信号采集电路还包括：交互界面电路，交互界面电路与控制电路连接。

其中，控制电路控制第一选择电路与输入电路的输出信号类型对应的电压采集电路或电流采集电路连接时，控制第二选择电路与信号识别电路断开。

其中，信号识别电路包括：分流型信号识别电路或者分压型信号识别电路。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种电子设备。该电子设备包括数据获取模块、处理器及上述信号采集电路，信号采集电路的输入端与数据获取模块连接，信号采集电路的输出端与处理器连接。

本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请实施例信号采集电路包括：输入电路、第一选择电路、电压采集电路、电流采集电路、信号识别电路、ADC及控制电路，电压采集电路、电流采集电路及信号识别电路均与ADC耦接，信号识别电路和第一选择电路均与输入电路耦接，控制电路分别与ADC和选择电路连接，控制电路根据ADC的数据产生控制信号以控制选择电路与电压采集电路或者电流采集电路连接。通过这种方式，信号采集电路在上电时，能够根据电压采集电路或者电流采集电路的采样值与信号识别电路的采样值的比较结果判断采集信号的类型，并能够根据采集信号的类型控制第一选择电路选择与采集信号类型对应的采集电路对采集信号进行采集，以保证采集信号类型与采集电路类型匹配，能够提高采集精度，且本申请实施例只通过一个采集通道(即一个输入电路)、信号识别电路及一个ADC就能实现多种类型采集信号的自动识别及采集，能够简化电路结构，且能够提高信号采集的自动化水平，以提高信号采集效率。

附图说明

图1是本申请信号采集电路一实施例的结构示意图；

图2是本申请信号采集电路一实施例的结构示意图；

图3是本申请信号采集电路一实施例中部分结构的电路结构示意图；

图4是本申请信号采集电路一实施例的结构示意图；

图5是本申请电子设备一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本申请保护的范围。

为保证信号采集精度，简化电路结构，且提高信号采集的自动化水平，提高信号采集效率，本申请提出一种信号采集电路，如图1所示，本实施例信号采集电路包括：输入电路41、第一选择电路42、电压采集电路43、电流采集电路44、信号识别电路45、控制电路46及ADC47，电压采集电路43、电流采集电路44及信号识别电路45均与ADC47耦接，信号识别电路45和第一选择电路42均与输入电路41耦接，控制电路46分别与ADC47和第一选择电路42连接，控制电路根据ADC47的数据产生控制信号以控制第一选择电路42与电压采集电路43或者电流采集电路44断开或连接。

具体地，第一选择电路42的第一端与输入电路41的输出端耦接，第一选择电路42的第二端与电压采集电路43的输入端或电流采集电路44的输入端连接，电压采集电路43的输出端、电流采集电路44的输出端及信号识别电路45的输出端均与ADC47连接，信号识别电路45的输入端与输入电路41的输出端耦接，控制电路46分别与ADC47和第一选择电路42的第三端连接。

当控制电路46和与信号采集电路连接的外部传感器(图未示)上电后，控制电路46控制第一选择电路42选择电压采集电路43或者电流采集电路44与输入电路41连通，电压采集电路43或者电流采集电路44通过输入电路41采集外部传感器的输出信号，以获取第一采样值；同时，控制电路46控制信号识别电路45采集外部传感器的输出信号，以获取第二采样值；ADC47将第一采样值和第二采样值进行模数转换，以分别得到第一数字信号和第二数字信号，控制电路46将第一数字信号与第二数字信号进行比较，以判断外部传感器的输出信号为电压信号或者电流信号，控制电路46根据判断结果产生控制指令，并控制第一选择电路42的第二端与电压采集电路43或者电流采集电路44连接，以通过电压采集电路43或者电流采集电路44对外部传感器的输出信号进行采集。

其中，控制电路46可以包括中央处理器(Center Processing Unit，CPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、现场可编程逻辑阵列(Field ProgrammingGate Array，FPGA)或者片上系统(System on Chip，SoC)等主控制芯片。

区别于现有技术，本申请实施例信号采集电路在上电时，能够根据电压采集电路43或者电流采集电路44的采样值与信号识别电路45的采样值的比较结果判断采集信号的类型，并能够根据采集信号的类型控制第一选择电路选择与采集信号类型对应的采集电路对采集信号进行采集，以保证采集信号类型与采集电路类型匹配，能够提高采集精度，且本实施例只通过一个采集通道(即一个输入电路41)、信号识别电路45及一个ADC47就能实现多种类型采集信号的自动识别及采集，能够简化电路结构，且能够提高信号采集的自动化水平，以提高信号采集效率。

可选地，本实施例的信号识别电路45为分流型信号识别电路，分流型信号识别电路对输出信号具有分流作用。当输入电路41的输出信号为电压信号时，分流型信号识别电路对电压信号的第二采样值不会变化；而当输入电路41的输出信号为电流信号时，分流型信号识别电路对电流信号的第二采样值会减小。

具体地，当控制电路46和与信号采集电路连接的外部传感器上电后，控制电路46控制第一选择电路42选择电压采集电路43或者电流采集电路44与输入电路41连通，电压采集电路43或者电流采集电路44通过输入电路41采集外部传感器的输出信号，以获取第一采样值；同时，以信号识别电路45为分流型信号识别电路为例，控制电路46控制分流型信号识别电路采集外部传感器的输出信号，以获取第二采样值；ADC47将第一采样值和第二采样值进行模数转换，以分别得到第一数字信号和第二数字信号，控制电路46将第一数字信号与第二数字信号进行比较，若第一采样值是通过电压采集电路43采集获取的，且第一数字信号与第二数字信号二者之间的差值小于或等于预设的第一阈值，则识别出外部传感器的输出为电压信号，可以采用电压采集电路43继续对输出信号进行采集；若第一采样值是通过电流采集电路44采集获取的，则第一数字信号与第二数字信号二者之间的差值大于预设阈值，则识别出外部传感器的输出为电流信号，可以采用电流采集电路44继续对输出信号进行采集。

若第一采样值是通过电流采集电路44采集获取，且第一数字信号与第二数字信号二者之间的差值小于或等于预设阈值，则识别出外部传感器的输出为电压信号，控制电路46控制第一选择电路42切换至电压采集电路43对输出信号进行采集；若第一采样值是通过电压采集电路43采集获取，且第一数字信号与第二数字信号之间的差值大于预设阈值，则识别出外部传感器的输出为电流信号，此时控制电路46控制第一选择电路42切换至电流采集电路44对输出信号进行采集。

在另一实施例中，信号识别电路还可以是分压型信号识别电路，分压型信号识别电路对输出信号具有分压作用。当输入电路41的输出信号为电流信号时，分压型信号识别电路对电流信号的第二采样值不会变化；而当输入电路41的输出信号为电压信号时，分压型信号识别电路对电压信号的第二采样值会减小。其工作原理与分流型信号识别电路类似，这里不赘述。

上述预设阈值可以结合具体的电压采集电路43或者电流采集电路44、信号识别电路45及ADC47的采样精度、分辨率、噪声等因素设定。

本申请进一步提出另一实施例的信号采集电路，如图2所示，本实施例信号采集电路在上述实施例信号采集电路的基础上进一步包括第二选择电路51，第二选择电路51与输入电路41连接，在信号采集电路上电时，控制电路46控制第二选择电路51与信号识别电路45连接。

具体地，第二选择电路51的第一端与输入电路41的输出端连接，第二选择电路51的第二端与信号识别电路45的输入端连接，第二选择电路51的第三端与控制电路46连接。

当控制电路46和与信号采集电路连接的外部传感器上电后，控制电路46控制第二选择电路51的第二端与信号识别电路45的输入端连通，以对输入电路41的输出信号进行采集；在控制电路46根据ADC47的第一数字信号和第二数字信号产生控制信号，以控制第一选择电路42选择电压采集电路43或者电流采集电路44与输入电路41连通时，控制电路46控制第二选择电路51的第二端与信号识别电路45的输入端断开，以避免信号识别电路45继续对输入电路41的输出信号进行采集。

通过这种方式，能够在信号采集电路确定具体采集电路之后，避免信号识别电路45继续对输入电路41的输出信号进行采集，能够节约信号采集电路的功耗，并防止信号误采集。

其中，本实施例的第一选择电路42和第二选择电路51可采用相同或者不同的电子开关，如二极管、三极管或者继电器等。当然，在其它实施例中第一选择电路和第二选择电路还可以是可以自动化切换的机械开关。

本实施例的第一选择电路42和第二选择电路51可以集成为一个选择电路，且本实施例的ADC47和控制电路46也可以集成在一个电路板或者芯片上。

在另一实施例中，如图3所示，本实施例的电压采集电路43可以包括第一电阻R1、第二电阻R2及电压测量电路V，其中，第一电阻R1与第二电阻R2并联设置，电压测量电路V的第一检测脚与第一电阻R1的第一端连接，电压检测电路V的第二检测引脚与第一电阻R1的第二端连接，电压检测电路V的输出端与ADC(图未示)连接。

第一电阻R1与第二电阻R2并联设置，以将输入电路(图未示)输出端的电流转换成电压，通过电压检测电路V即可获得输入电路输出端的电压信号。

本实施例的电流采集电路44可以包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3及电流测量电路I，其中，第一电阻R1、第二电阻R2及第三电阻R3并联设置，第三电阻R3的第二端与第二电阻R2的第二端连接，电流检测电路I的检测引脚与第三电阻R3的第二端连接，电流检测电路I的输出端与ADC连接。

在采用电压采集电路43对输入电路41的输出信号进行采集时，控制电路(图未示)控制第一选择电路42断开输入电路41与电流采集电路44之间的连接，在采用电流采集电路44对输入电路的输出信号进行采集时，控制电路控制第一选择电路42断开输入电路41与电压采集电路43之间的连接。

本实施例的电压采集电路43和电流采集电路44共用部分电路结构，能够提高信号采集电路的集成度及电子设备的小型化。

当然，在其它实施例中，电压采集电路和电流采集电路还可以采用完全独立的电路结构实现，具体不做限定。

在另一实施例中，如图4所示，本实施例信号采集电路在图2实施例信号采集电路的基础上进一步包括信号调整电路71，信号调整电路71与电压采集电路43、电流采集电路44、信号识别电路45及ADC47的连接。

具体地，信号调整电路71的输入端与电压采集电路43的输出端、电流采集电路44的输出端及信号识别电路45的输出端连接，信号调整电路71的输出端与ADC47的连接。

信号调整电路71用于对电压采集电路43的采集信号、电流采集电路44的采集信号及信号识别电路45的采集信号进行调整，例如滤波、整流等。

可选地，本实施例信号采集电路还可以包括保护电路72，保护电路72与输入电路41的输出端和第一选择电路42连接。

具体地，保护电路72的输入端与输入电路41的输出端连接，保护电路72的输出端与第一选择电路42的第一端连接。

进一步地，保护电路72的输出端与第二选择电路51的第一端连接。

保护电路72可以是过电保护电路、过热保护电路或者断电保护电路等。通过这种方式，能够避免输入电路41的输出电压异常或者信号采集电路工作异常时对电路的损坏，能够提高信号采集电路的寿命。

可选地，本实施例的信号采集电路还包括交互界面电路(图未示)，交互界面电路与控制电路46连接，可以通过交互界面电路实现交互界面，并通过交互界面实现对信号采集电路的设置及测试等。

本申请进一步提出一种电子设备，如图5所示，电子设备包括数据获取模块81、处理器82及信号采集电路83，信号采集电路83的输入端与数据获取模块81连接，信号采集电路83的输出端与处理器82连接。

电子设备通过数据获取模块81获取外部信号，通过信号采集电路83对外部信号进行采集，并通过处理器82对采集信号进行处理及根据处理结果实现对电子设备的控制。

其中，信号采集电路83为上述实施例的信号采集电路，其结构及工作原理这里不赘述。

本实施例的数据获取模块81可采用传感器实现。

区别于现有技术，本申请实施例信号采集电路包括：输入电路、第一选择电路、电压采集电路、电流采集电路、信号识别电路、ADC及控制电路，电压采集电路、电流采集电路及信号识别电路均与ADC耦接，信号识别电路和第一选择电路均与输入电路耦接，控制电路分别与ADC和选择电路连接，控制电路根据ADC的数据产生控制信号以控制选择电路与电压采集电路或者电流采集电路连接。通过这种方式，信号采集电路在上电时，能够根据电压采集电路或者电流采集电路的采样值与信号识别电路的采样值的比较结果判断采集信号的类型，并能够根据采集信号的类型控制第一选择电路选择与采集信号类型对应的采集电路对采集信号进行采集，以保证采集信号类型与采集电路类型匹配，能够提高采集精度，且本申请实施例只通过一个采集通道(即一个输入电路)、信号识别电路及一个ADC就能实现多种类型采集信号的自动识别及采集，能够简化电路结构，且能够提高信号采集的自动化水平，以提高信号采集效率。

本申请实施例能够解决手动操作的繁琐以及信号类型错误选择导致的电路损坏及功能失效问题。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种信号采集电路，其特征在于，所述信号采集电路包括：输入电路、第一选择电路、电压采集电路、电流采集电路、信号识别电路、ADC及控制电路，所述电压采集电路、所述电流采集电路及所述信号识别电路均与所述ADC耦接，所述信号识别电路和所述第一选择电路均与所述输入电路耦接，所述控制电路分别与所述ADC和所述第一选择电路连接，所述控制电路根据所述ADC的数据产生控制信号以控制所述第一选择电路与所述电压采集电路或者所述电流采集电路连接。

2.根据权利要求1所述的信号采集电路，其特征在于，所述信号采集电路还包括第二选择电路，所述第二选择电路与所述输入电路和所述控制电路连接，在所述信号采集电路上电时，所述控制电路控制所述第二选择电路与所述信号识别电路连接。

3.根据权利要求1所述的信号采集电路，其特征在于，所述电压采集电路包括第一电阻、第二电阻及电压测量电路，其中，所述第一电阻的第一端与所述第二电阻并联设置，所述电压测量电路的第一检测脚与所述第一电阻的第一端连接，所述电压测量电路的第二检测引脚与所述第一电阻的第二端连接，所述电压测量电路的输出端与所述ADC连接。

4.根据权利要求1所述的信号采集电路，其特征在于，所述电流采集电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻及电流测量电路，其中，所述第一电阻、所述第二电阻及所述第三电阻并联设置，所述电流测量电路的检测引脚与所述第三电阻的第二端连接，所述电流测量电路的输出端与所述ADC连接。

5.根据权利要求1所述的信号采集电路，其特征在于，所述信号采集电路还包括：信号调整电路，所述信号调整电路与所述电压采集电路、所述电流采集电路、所述信号识别电路及所述ADC连接。

6.根据权利要求1所述的信号采集电路，其特征在于，所述信号采集电路还包括：保护电路，所述保护电路与所述输入电路和所述第一选择电路连接。

7.根据权利要求1所述的信号采集电路，其特征在于，所述信号采集电路还包括：交互界面电路，所述交互界面电路与所述控制电路连接。

8.根据权利要求2所述的信号采集电路，其特征在于，所述控制电路控制所述第一选择电路与所述输入电路的输出信号类型对应的电压采集电路或所述电流采集电路连接时，控制所述第二选择电路与所述信号识别电路的断开。

9.根据权利要求1所述的信号采集电路，其特征在于，所述信号识别电路包括：分流型信号识别电路或者分压型信号识别电路。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括数据获取模块、处理器及权利要求1至9任一项所述的信号采集电路，所述信号采集电路与所述数据获取模块和所述处理器连接。

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