CN213068992U - 一种高效的多通道隔离的电流环采集电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高效的多通道隔离的电流环采集电路，包括多个相同的采集通道，采集通道包括顺序连接的两条信号线、光电继电器、光耦合器和驱动电源；两条信号线通过电阻连接并形成回路，两条信号线上均设有自恢复保险丝，两条信号线之间设有10KV的空气放电管；光电继电器的控制输入端通过光耦合器与驱动电源连接；采用光继电器进行隔离，并在前级配置了空气放电管、自恢复保险丝等电路有效的解决了多个电流环不共地和抗干扰性能差等问题。本实用新型目在各个领域都可以实用，特别是户外、高压、雷击等环境和电气环境较差的应用环境，能够有效的保证电气设备的可靠运行。

Description

一种高效的多通道隔离的电流环采集电路

技术领域

本实用新型涉及电流环采集电路领域，具体是一种高效的多通道隔离的电流环采集电路。

背景技术

常规的电流环采集按采集数量分有单通道和多通道两种，按隔离方式分有不隔离和多通道隔离两种。本项目为多通道隔离采集方案。同类多通道隔离采集方案一般采用多AD方案，即每个电流环采集设计了隔离电源、运放、AD等电路，电路臃肿，成本较高。

现有的4～20mA采集电路一般如图1所示，图中4～20mA经过24.9欧姆的电阻转换成电压后，经运放电路(图中以AD627为例)放大后送至AD转换电路进行模数转换，AIN0-7表示可以同时接入8个回路的电流环的采集。

图1中，电流环的电流直接接入到5V系统中，几乎没有任何的抗干扰性能。任何的电压扰动都有可能对电路造成破坏性的损坏。同时，如果系统中的电流不供电，那么多个电流环同时采集会使采集电路形成环流，轻则造成采集不准，严重情况下也会造成电路损坏。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种高效的多通道隔离的电流环采集电路，在电流环前级、AD转换、数据传输等各个环节设置了响应的抗干扰器件、隔离器件等，在浪涌、传导、辐射等各个方面进行全方位的器件保护。

本实用新型的一种高效的多通道隔离的电流环采集电路，包括多个相同的采集通道，所述采集通道包括两条信号线、光电继电器、光耦合器和驱动电源；所述光电继电器包含两路感应开关，两条所述信号线的一端分别与两路所述感应开关的一端连接，两条所述信号线的另一端连接电流源，两路所述感应开关的另一端为两路信号输出端；两条所述信号线通过电阻连接并形成回路，两条所述信号线上均设有自恢复保险丝，两条所述信号线之间设有10KV的空气放电管；所述光电继电器的控制输入端通过所述光耦合器与所述驱动电源连接。

进一步，本实用新型还包括顺序连接的运输放大器、模数转换电路和采集设备，运输放大器的输入端与所述信号输出端连接。

进一步，所述光耦合器的隔断输入端的两个引脚分别通过第二电阻和第三电阻与所述驱动电源连接，输出端的输入引脚通过第一电阻与所述驱动电源连接，输出端的输出引脚与所述光电继电器的控制输入端连接。

进一步，所述驱动电源包括多个输出端。

进一步，两条所述信号线的其中一条接地，两路所述信号输出端的其中一路接地。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种高效的多通道隔离的电流环采集电路，采用光继电器进行隔离，并在前级配置了空气放电管、自恢复保险丝等电路有效的解决了多个电流环不共地和抗干扰性能差等问题。本实用新型目在各个领域都可以实用，特别是户外、高压、雷击等环境和电气环境较差的应用环境，能够有效的保证电气设备的可靠运行。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的背景技术的电路图；

图2为本实用新型的采集通道的电路图；

具体实施方式

如图2所示：本实施例的一种高效的多通道隔离的电流环采集电路，包括多个相同的采集通道，采集通道包括两条信号线分别为sensor1+和sensor1-、光电继电器K1(型号为AQW212EHA)、光耦合器B1(型号为EL357N)和驱动电源；光电继电器K1包含两路为光敏MOS管的感应开关，信号线sensor1+和sensor1-的一端与两路感应开关的其中一端连接，两条信号线sensor1+和sensor1-的另一端连接电流源(图2中未画出)，两路感应开关的另一端为两路信号输出端SENSOR和AGND；两条信号线通过电阻MR1连接并形成回路，电阻MRQ的作用是将电流信号转换为电压信号，两条信号线sensor1+和sensor1-上均串接有自恢复保险丝F1和F2(型号均为SMD050)，两条信号线之间设有10KV的空气放电管TV1(型号为3R090SA)；光电继电器K1的控制输入端通过光耦合器B1与驱动电源连接。

如图2所示，为多个换采集通道中的其中一路。采集通道采用光电继电器K1实现各路直流之间的信号隔离并解决直流不供电的问题；模数转换电路和采集设备(主控CPU)之间采用光电隔离。4～20mA输入接口采用空气放电管TV1和自恢复保险丝F1和F2保护电路，实现最高10KV的电压保护。采用光电继电器K1做多路直流输入切换，Sensor1+和Sensor1-作为输入端设置了10kV空气放电管TV1，实现10kV的防雷泄流通道；串接2个PTC(自恢复保险丝F1和F2)，防止过电压引起的电子开关损坏。

信号输出端SENSOR和AGND为经过控制和切换输出的电压，此电压可以直接经运放放大后接入AD或者直接接入AD进行数模转换得到所需的电流环采集值。

本实施例中，本实用新型还包括顺序连接的运输放大器、模数转换电路和采集设备，运输放大器的输入端与信号输出端连接，完整的电路采集信号经过隔离输出、信号放大和模数转换后得到最后的输出信号。

本实施例中，光耦合器B1的隔断输入端的两个引脚1和2分别通过第二电阻R2和第三电阻R3与驱动电源连接，输出端的输入引脚4通过第一电阻R1与驱动电源连接，输出端的输出引脚3与光电继电器K1的控制输入端连接，连接至光电继电器K1内部的两个发光二极管，通过光耦合器B1将驱动电源的信号转化为光信号，从而控制光继电器K1内部光敏MOS管的通断，从而控制多路采集通道的信号输出。

本实施例中，驱动电源包括多个输出端，光耦合器B1的隔断输入端的两个引脚1和2，输出端的输入引脚4都与驱动电源的不同输出端连接，不同输出端的电平可以相同，也可以不同，可根据实际需求进行调节。

本实施例中，信号线Sensor1-接地，信号输出端AGND接地，从而便于信号数值的读取。

本实用新型的一种高效的多通道隔离的电流环采集电路，采用光继电器K1进行隔离，并在前级配置了空气放电管TV1、自恢复保险丝F1和F2等电路有效的解决了多个电流环不共地和抗干扰性能差等问题。本实用新型目在各个领域都可以实用，特别是户外、高压、雷击等环境和电气环境较差的应用环境，能够有效的保证电气设备的可靠运行。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种高效的多通道隔离的电流环采集电路，其特征在于：包括多个相同的采集通道，所述采集通道包括两条信号线、光电继电器、光耦合器和驱动电源；所述光电继电器包含两路感应开关，两条所述信号线的一端分别与两路所述感应开关的一端连接，两条所述信号线的另一端连接电流源，两路所述感应开关的另一端为两路信号输出端；两条所述信号线通过电阻连接并形成回路，两条所述信号线上均设有自恢复保险丝，两条所述信号线之间设有10KV的空气放电管；所述光电继电器的控制输入端通过所述光耦合器与所述驱动电源连接。

2.根据权利要求1所述的一种高效的多通道隔离的电流环采集电路，其特征在于：还包括顺序连接的运输放大器、模数转换电路和采集设备，运输放大器的输入端与所述信号输出端连接。

3.根据权利要求1所述的一种高效的多通道隔离的电流环采集电路，其特征在于：所述光耦合器的隔断输入端的两个引脚分别通过第二电阻和第三电阻与所述驱动电源连接，输出端的输入引脚通过第一电阻与所述驱动电源连接，输出端的输出引脚与所述光电继电器的控制输入端连接。

4.根据权利要求3所述的一种高效的多通道隔离的电流环采集电路，其特征在于：所述驱动电源包括多个输出端。

5.根据权利要求1所述的一种高效的多通道隔离的电流环采集电路，其特征在于：两条所述信号线的其中一条接地，两路所述信号输出端的其中一路接地。

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