CN212367250U - 基于传感器的信号调理电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了基于传感器的信号调理电路，通过在电压处理电路中设置反相器可以将电流‑电压转换电路输出的电压信号中的共模干扰和低频干扰都滤除掉，进而提高共模抑制比和抗干扰能力；通过设置电压抬升电路，可以将反相器的输出信号电压抬升至控制器引脚要求，从而提高测量精度。

Description

基于传感器的信号调理电路

技术领域

本实用新型涉及列头柜环境检测领域，尤其涉及基于传感器的信号调理电路。

背景技术

数据中心的网络设备如服务器、交换机、小型机等都布置在机柜中，实际应用中机柜成列摆放，每列设置为本列供电的配电柜即列头柜。列头柜一般装于一列设备的第一个位置(相当于头)，这一列的设备均由此列头柜引电，即列头柜就是电源配电柜，由于设备大多数为直流，一般为直流列头柜。列头柜的安全是该列设备的总安全保障，若列头柜意外停电会造成巨大的损失，因此，需要对列头柜支路实施监控，以防止意外发生。现有的检测系统都是增加不同类型的传感器检测对应的参数，并通过信号调理电路将传感器输出信号进行调理，以便于控制器可以更好地处理该信号，从而得出相应的参数，但是列头柜分配的是直流，该直流信号中存在较大的高频和低频信号的干扰，而市面上的信号调理电路已经不能满足要求，因此，为解决上述问题，本实用新型提供基于传感器的信号调理电路，通过优化信号调理电路可以对传感器输出信号进行整形，并且消除列头柜分配直流信号中的干扰信号，得到稳定的波形。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了基于传感器的信号调理电路，通过优化信号调理电路可以对传感器输出信号进行整形，并且消除列头柜分配直流信号中的干扰信号，得到稳定的波形。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了基于传感器的信号调理电路，其包括温湿度采集模块、三相电压采集模块、控制器和上位机，三相电压采集模块包括三组结构相同的电压处理电路；

电压处理电路包括分压电路、电流采集电路、电流-电压转换电路、反相器和电压抬升电路；

分压电路的输入端并到配电的单相电源上，电压抬升电路的输出端与控制器的输入端电性连接，控制器与上位机通信。

在以上技术方案的基础上，优选的，分压电路包括：电阻R96-R99；

电阻R97并联在电阻R96的两端，电阻R99并联在电阻R98的两端，电阻 R96的一端和电阻R98的一端并联在单相电源上，电阻R96的另一端与电阻R98 的另一端分别与电流采集电路的输入端电性连接。

进一步优选的，电流采集电路包括：电流采集器LV25；

电阻R96的另一端与电阻R98的另一端分别与电流采集器LV25的引脚4 和引脚4一一对应电性连接，电流采集器LV25的引脚1与电流-电压转换电路的输入端电性连接。

进一步优选的，电流-电压转换电路包括：电阻R100-R102和电容C99；

电流采集器LV25的引脚1通过串联的电阻R100和R101与反相器的输入端电性连接，电阻R102的一端与电阻R100和R101的中间连接点电性连接，电容C99的一端与电阻R101与反相器的输入端之间的连接点电性连接，电阻 R102的另一端和电容C99的另一端均接地。

进一步优选的，反相器包括运算放大器TLC2202和电阻R103-R108；

电流采集器LV25的引脚1通过顺次串联的电阻R100、R101和R103与运算放大器TLC2202的引脚2电性连接，电阻R105并联在运算放大器TLC2202 的引脚2与引脚1之间，运算放大器TLC2202的引脚3通过电阻R104接地，运算放大器TLC2202的引脚1通过电阻R107与运算放大器TLC2202的引脚6 电性连接，电阻R106并联在运算放大器TLC2202的引脚6和引脚7之间，运算放大器TLC2202的引脚5通过电阻R108接地，运算放大器TLC2202的引脚 7与电压抬升电路电性连接。

进一步优选的，电压抬升电路包括电阻R109-R111和电容C98；

运算放大器TLC2202的引脚7通过串联的电阻R109和R110与控制器的输入端电性连接，电阻R111的一端与电阻R109和R110的中间连接点电性连接，电容C98的一端与电阻R110与控制器的输入端之间的连接点电性连接，电阻 R111的另一端和电容C98的另一端均接地。

本实用新型的基于传感器的信号调理电路相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过在电压处理电路中设置反相器可以将电流-电压转换电路输出的电压信号中的共模干扰和低频干扰都滤除掉，进而提高共模抑制比和抗干扰能力；

(2)通过设置电压抬升电路，可以将反相器的输出信号电压抬升至控制器引脚要求，从而提高测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型基于传感器的信号调理电路的结构图；

图2为本实用新型基于传感器的信号调理电路中电压处理电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的基于传感器的信号调理电路，其包括温湿度采集模块、三相电压采集模块、控制器和上位机。温湿度采集模块检测列头柜机房的温湿度参数，并将温湿度参数发送至控制器，当温湿度参数超出阈值时，进行报警，并同时将报警信息发送至上位机。三相电压采集模块分别监测配电的三相电源或单相电源电压，实时对供电电压的波动监测，通过监测的参数得知供电电源的质量是否可靠完好。

本实施例中，三相电压采集模块包括三组结构相同的电压处理电路，分别用于检测A、B、C上的供电质量；由于三组电压处理电路的结构相同，因此，本实施例中介绍A相电上的电压处理电路结构和原理。

本实施例中，电压处理电路包括分压电路、电流采集电路、电流-电压转换电路、反相器和电压抬升电路；其中，分压电路的输入端并到配电的单相电源上，电压抬升电路的输出端与控制器的输入端电性连接，控制器与上位机通信。

进一步优选的，如图2所示，分压电路包括：电阻R96-R99；电阻R97并联在电阻R96的两端，电阻R99并联在电阻R98的两端，电阻R96的一端和电阻R98的一端并联在单相电源上，电阻R96的另一端与电阻R98的另一端分别与电流采集电路的输入端电性连接。其中，电阻R96-R99组成电阻分压网络，将供电线上的大电压分压，使得进入电流采集电路的电流信号为毫安级别，保护后级电路不被大电压烧坏。

进一步优选的，如图2所示，电流采集电路包括：电流采集器LV25；电阻 R96的另一端与电阻R98的另一端分别与电流采集器LV25的引脚4和引脚4 一一对应电性连接，电流采集器LV25的引脚1与电流-电压转换电路的输入端电性连接。

进一步优选的，如图2所示，电流-电压转换电路包括：电阻R100-R102和电容C99；电流采集器LV25的引脚1通过串联的电阻R100和R101与反相器的输入端电性连接，电阻R102的一端与电阻R100和R101的中间连接点电性连接，电容C99的一端与电阻R101与反相器的输入端之间的连接点电性连接，电阻R102的另一端和电容C99的另一端均接地。其中，本实施例中，采用最基本的电流电压转换电路，将电流采集器LV25输出的电流信号转换为电压信号，并且电阻R101和电容C99组成滤波电路，此时，电流采集器LV25输出25mA 的电流信号，该电流信号经过电阻R101和电容C99滤波后，电压值是-1.5-+1.5V。

进一步优选的，如图2所示，反相器包括运算放大器TLC2202和电阻 R103-R108；电流采集器LV25的引脚1通过顺次串联的电阻R100、R101和R103 与运算放大器TLC2202的引脚2电性连接，电阻R105并联在运算放大器 TLC2202的引脚2与引脚1之间，运算放大器TLC2202的引脚3通过电阻R104 接地，运算放大器TLC2202的引脚1通过电阻R107与运算放大器TLC2202的引脚6电性连接，电阻R106并联在运算放大器TLC2202的引脚6和引脚7之间，运算放大器TLC2202的引脚5通过电阻R108接地，运算放大器TLC2202 的引脚7与电压抬升电路电性连接。其中，为了提高共模抑制比和抗干扰能力，本实施例设置了由运算放大器TLC2202组成的两个反相器，电流-电压转换电路输出的电压信号经过两个反相器后，其幅值基本不变，但是电压信号中的共模干扰和低频干扰都被滤除掉，进而提高共模抑制比和抗干扰能力。

进一步优选的，如图2所示，电压抬升电路包括电阻R109-R111和电容 C98；运算放大器TLC2202的引脚7通过串联的电阻R109和R110与控制器的输入端电性连接，电阻R111的一端与电阻R109和R110的中间连接点电性连接，电容C98的一端与电阻R110与控制器的输入端之间的连接点电性连接，电阻 R111的另一端和电容C98的另一端均接地。由于此时反相器输出电压信号的电压值为-1.5-+1.5V，但是控制器的引脚输入电压值一般不超过3V，为了提高控制器的接收程度，本实施例中，设置电压抬升电路就-1.5-+1.5V的电压信号抬升至0-3V。具体的，3V电源输出的3V电压信号经过两个470的电阻R109和电阻R110分压后将1.5V的电压叠加到-1.5-+1.5V信号电压上，使得信号电压为 0-3V。

本实施例的有益效果为：通过在电压处理电路中设置反相器可以将电流-电压转换电路输出的电压信号中的共模干扰和低频干扰都滤除掉，进而提高共模抑制比和抗干扰能力；

通过设置电压抬升电路，可以将反相器的输出信号电压抬升至控制器引脚要求，从而提高测量精度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于传感器的信号调理电路，其包括温湿度采集模块、三相电压采集模块、控制器和上位机，其特征在于：所述三相电压采集模块包括三组结构相同的电压处理电路；

所述电压处理电路包括分压电路、电流采集电路、电流-电压转换电路、反相器和电压抬升电路；

所述分压电路的输入端并到配电的单相电源上，电压抬升电路的输出端与控制器的输入端电性连接，控制器与上位机通信。

2.如权利要求1所述的基于传感器的信号调理电路，其特征在于：所述分压电路包括：电阻R96-R99；

所述电阻R97并联在电阻R96的两端，电阻R99并联在电阻R98的两端，电阻R96的一端和电阻R98的一端并联在单相电源上，电阻R96的另一端与电阻R98的另一端分别与电流采集电路的输入端电性连接。

3.如权利要求2所述的基于传感器的信号调理电路，其特征在于：所述电流采集电路包括：电流采集器LV25；

所述电阻R96的另一端与电阻R98的另一端分别与电流采集器LV25的引脚4和引脚4一一对应电性连接，电流采集器LV25的引脚1与电流-电压转换电路的输入端电性连接。

4.如权利要求3所述的基于传感器的信号调理电路，其特征在于：所述电流-电压转换电路包括：电阻R100-R102和电容C99；

所述电流采集器LV25的引脚1通过串联的电阻R100和R101与反相器的输入端电性连接，电阻R102的一端与电阻R100和R101的中间连接点电性连接，电容C99的一端与电阻R101与反相器的输入端之间的连接点电性连接，电阻R102的另一端和电容C99的另一端均接地。

5.如权利要求4所述的基于传感器的信号调理电路，其特征在于：所述反相器包括运算放大器TLC2202和电阻R103-R108；

所述电流采集器LV25的引脚1通过顺次串联的电阻R100、R101和R103 与运算放大器TLC2202的引脚2电性连接，电阻R105并联在运算放大器TLC2202的引脚2与引脚1之间，运算放大器TLC2202的引脚3通过电阻R104接地，运算放大器TLC2202的引脚1通过电阻R107与运算放大器TLC2202的引脚6电性连接，电阻R106并联在运算放大器TLC2202的引脚6和引脚7之间，运算放大器TLC2202的引脚5通过电阻R108接地，运算放大器TLC2202的引脚7与电压抬升电路电性连接。

6.如权利要求5所述的基于传感器的信号调理电路，其特征在于：所述电压抬升电路包括电阻R109-R111和电容C98；

所述运算放大器TLC2202的引脚7通过串联的电阻R109和R110与控制器的输入端电性连接，电阻R111的一端与电阻R109和R110的中间连接点电性连接，电容C98的一端与电阻R110与控制器的输入端之间的连接点电性连接，电阻R111的另一端和电容C98的另一端均接地。

Images