CN215528608U - 信号采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种信号采集装置，其包括信号采集元件、单向导通电路和限压电路。其中，信号采集元件与供电电源连接形成电源电路，并且用于在供电电源的供电下生成采集信号。单向导通电路连接在电源电路中，并且用于在输入端和输出端形成的电位满足导通条件时导通，以使供电电源经由输出向限压电路提供电源电压。限压电路连接在电源电路中，并与单向导通电路的输出端连接，其用于在电源电压的电压值大于或等于预设值时导通，以使电源电路导通。本实用新型的方案可以防止电压值小于预设值的干扰信号传输至后续的系统中，从而可以防止系统的误判或误操作，进而保证其安全。

Description

信号采集装置

技术领域

本实用新型一般地涉及信号采集领域。更具体地，本实用新型涉及一种信号采集装置。

背景技术

信号采集电路可以用来采集信号，并将采集的信号作为控制信号来控制其输出端的高压电路，例如控制其通断。根据应用场景的不同，信号采集电路还可以将采集的信号作为输入信号提供给后续电路使用。

然而，在一些应用场景中，信号采集电路常常会采集到一些干扰信号，例如非正常预期的电压信号。当这些干扰信号满足信号采集电路的工作条件，例如达到其最小工作电压值时，信号采集电路便会通过输出端将这些干扰信号传输至后续的系统(例如上述的高压电路)。系统在接收到这些干扰信号后，会根据其执行相应的动作(如开关)或者进行使用。该种控制或使用显然会导致系统的误判或误操作，从而影响系统的安全运行。

实用新型内容

至少针对上述背景技术中的缺陷，本实用新型实施例提供一种信号采集装置，该信号采集装置可以屏蔽掉干扰信号，使其无法传输至后续的系统中。因此，可以防止系统的误判或误操作，从而保证系统的安全运行。

第一方面，本实用新型提供一种信号采集装置，包括信号采集元件、单向导通电路和限压电路，其中：

所述信号采集元件，其与供电电源连接形成电源电路，并且用于在所述供电电源的供电下生成采集信号；

所述单向导通电路，其连接在所述电源电路中，并且用于在其输入端和输出端形成的电位满足导通条件时导通，以使所述供电电源经由输出向所述限压电路提供电源电压；以及

所述限压电路，其连接在所述电源电路中，并与所述单向导通电路的输出端连接，其用于在所述电源电压的电压值大于或等于预设值时导通，以使所述电源电路导通。

在一个实施例中，所述信号采集元件包括用于对其输入端电路和输出端电路隔离的隔离采集元件或对所述输入端电路和所述输出端电路不隔离的非隔离采集元件。

在一个实施例中，所述隔离采集元件包括光耦合器。

在一个实施例中，所述非隔离采集元件包括三极管、场效应管和电阻分压电路中之一。

在一个实施例中，所述单向导通电路包括二极管，所述二极管的阳极连接所述信号采集装置的电源输入正端，所述二极管的阴极通过所述限压电路和所述信号采集元件连接所述信号采集装置的电源输入负端。

在一个实施例中，所述限压电路还用于在导通后将所述电源电压的电压值保持在预设电压值，以使所述信号采集元件获得稳定的供电电压。

在一个实施例中，所述限压电路包括一个稳压二极管，所述稳压二极管的负极通过所述单向导通电路连接所述信号采集装置的电源输入正端，所述稳压二极管的正极通过所述信号采集元件连接所述信号采集装置的电源输入负端。

在一个实施例中，所述限压电路包括至少两个稳压二极管，所述至少两个稳压二极管串联连接形成串联电路，作为所述串联电路的输入端的稳压二极管的负极通过所述单向导通电路连接所述信号采集装置的电源输入正端，作为所述串联电路的输出端的稳压二极管的正极通过所述信号采集元件连接所述信号采集装置的电源输入负端。

在一个实施例中，还包括限流电路，所述限流电路通过所述单向导通电路和所述限压电路连接在所述电源电路中，并且用于对所述供电电源为所述信号采集元件提供的供电电流进行限制，以使所述信号采集元件得到符合预设条件的供电电流。

在一个实施例中，所述限流电路包括限流电阻，所述限流电阻的一端通过所述单向导通电路和所述限压电路连接所述信号采集装置的电源输入正端，所述限流电阻的另一端通过所述信号采集元件连接所述信号采集装置的电源输入负端。

基于上述关于本实用新型方案的描述可知，本实用新型实施例的方案可以通过限压电路的限压作用使得电压值小于预设值的干扰信号无法传输至后续的系统中，从而可以防止系统的误判或误操作，进而保证了系统的安全。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本实用新型的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分其中：

图1是本实用新型一实施例提供的信号采集装置的示例性原理框图；

图2是本实用新型一实施例提供的信号采集装置的电路图；

图3是本实用新型另一实施例提供的信号采集装置的电路图；

图4是本实用新型另一实施例提供的信号采集装置的示例性原理框图；

图5是本实用新型另一实施例提供的信号采集装置的电路图；

图6是本实用新型另一实施例提供的信号采集装置的示例性原理框图；以及

图7是本实用新型另一实施例提供的信号采集装置的电路图。

具体实施方式

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

图1是本实用新型一实施例提供的信号采集装置100的示例性原理框图。

如图1中所示，本实用新型的信号采集装置100可以包括信号采集元件101、单向导通电路102和限压电路103。信号采集元件101可以通过信号采集装置100的电源输入正端104和电源输入负端105与供电电源连接形成电源电路，并且其可以用于在供电电源的供电下生成采集信号。为了满足后续系统(信号采集装置输出端连接的系统)的抗干扰要求，在一个实施例中，信号采集元件101可以包括用于对其输入端电路和输出端电路隔离的隔离采集元件，例如光耦合器。对于没有抗干扰性要求或要求较低的系统，信号采集元件101可以包括对输入端电路和输出端电路不隔离的非隔离采集元件，例如三极管、场效应管和电阻分压电路中之一。

由图1还可以看出，上述单向导通电路102可以连接在电源电路中，其可以用于在输入端和输出端形成的电位满足导通条件时导通，以使供电电源经由输出向限压电路103提供电源电压。通过该单向导通电路102可以使得只有在供电电源满足预设条件，例如电源极性连接正确时才向限压电路103提供电源电压，从而可以保证信号采集元件101的使用安全。

图2是本实用新型一实施例提供的信号采集装置200的电路图。由该图可以看出，上述单向导通电路102可以包括二极管202，二极管202的阳极可以连接信号采集装置200的电源输入正端204，二极管202的阴极可以通过限压电路(图中所示的稳压二极管203，稍后详述)和信号采集元件201连接信号采集装置200的电源输入负端205。该连接关系可以使得供电电源的正极与信号采集装置200的电源输入正端204连接，并且供电电源的负极与信号采集装置200的电源输入负端205连接(即电源极性连接正确)时，二极管202的阳极电位高于阴极电位。此时二极管202导通，供电电源可以向限压电路103(如上述稳压二极管203)提供电源电压，从而才可使电源电路具有导通的条件。

相应地，在供电电源的负极与信号采集装置200的电源输入正端204连接，并且供电电源的正极与信号采集装置200的电源输入负端205连接(即电源极性接反)时，二极管202的阳极电位低于阴极电位，从而其为截止状态。基于此，电源电路不导通。由此可见，该方案使得只有在电源极性连接正确时电源电路才具有导通的条件，从而可以防止供电电源的极性接反时烧坏信号采集元件201，进而可以保证其使用安全。

接着，继续结合图1来对限压电路103进行说明。由图1可以看出，上述限压电路103可以连接在电源电路中，并与单向导通电路102的输出端连接。限压电路103可以用于在电源电压的电压值大于或等于预设值时导通，以使上述电源电路导通。此处的预设值可以根据前述系统的安全性要求的不同而具体设置。

例如，当系统的安全性要求较低时，可以将预设值设置的较低，例如设置为10V或12V，从而可以屏蔽一些干扰信号(例如非正常预期的电压信号)，并使系统达到一定的安全等级。进一步，当系统的安全性要求较高时，可以将预设值设置的相对较高，例如设置为18V或20V，从而可以屏蔽掉更多的干扰信号，进而使系统达到更高的安全等级。由此可见，通过限压电路103的限压作用可以使电压值小于预设值的干扰信号无法传输至后续的系统中，从而可以防止系统的误判或误操作，进而保证其运行安全。

为了保证信号采集元件101的稳定运行，在一个实施例中，上述限压电路103还可以用于在导通后将电源电压的电压值保持在预设电压值，以使信号采集元件101获得稳定的供电电压。在一种实现中，限压电路103可以包括图2中所示的一个稳压二极管203。由图2可以看出，稳压二极管203的负极可以通过单向导通电路(图中所示的二极管202)连接信号采集装置200的电源输入正端204，稳压二极管203的正极可以通过信号采集元件201连接信号采集装置200的电源输入负端205。通过该稳压二极管203可以使得小于其导通电压的干扰信号被屏蔽掉，从而保证前述系统的安全运行。

由于信号采集元件201所需的供电电压是不同的，因此可以根据其所需的供电电压的不同来选择具有不同导通电压的稳压二极管203。例如，当信号采集元件201需要的供电电压较低时，可以选择导通电压较低的稳压二极管。相应地，当信号采集元件201需要的供电电压较高时，则可以选择导通电压为较高的稳压二极管。

上文仅仅对包括一个稳压二极管的限压电路进行了说明。为了满足高供电电压的信号采集元件的需求，本方案还可以将多个稳压二极管串联，以此来得到较高的输出电压。图3中示出了包括两个稳压二极管的限压电路的示意图。由图3可以看出，稳压二极管303和304可以串联连接形成串联电路，并且作为该串联电路的输入端的稳压二极管303的负极可以通过单向导通电路(图中所示的二极管302)连接信号采集装置300的电源输入正端305，作为串联电路的输出端的稳压二极管304的正极可以通过信号采集元件301连接信号采集装置300的电源输入负端306。通过该两个稳压二极管的串联可以输出两者导通电压之和，从而可以使信号采集元件301获得更高的供电电压，进而满足其高电压的需求。

可以理解的是，上述限压电路103并不仅仅局限于两个稳压二极管串联的情况，基于信号采集元件的电压需求的不同可以选择串联更多个稳压二极管，例如三个、四个或五个等，此处不再详述。

前文结合各个实施例描述了信号采集元件的电压控制电路的结构以及功能。本领域技术人员可以理解的是，为了保证信号采集元件的可靠运行，还需要对其供电电流进行控制，下面将结合图4-图7来对信号采集装置的电流控制电路进行说明。

图4中示出了一种信号采集装置400的示例性原理框图。由该图可以看出，信号采集装置400可以包括限流电路404，并且限流电路404可以通过限压电路403和单向导通电路402连接在供电电源和信号采集元件401形成的电源电路中。在本实施例中，限流电路404的一端可以通过限压电路403和单向导通电路402连接信号采集装置400的电源输入正端405，限流电路404的另一端可以通过信号采集元件401连接信号采集装置400的电源输入负端406。通过限流电路404可以对供电电源为信号采集元件401提供的供电电流进行限制，从而可以使信号采集元件401得到符合预设条件(例如额定电流值)的供电电流，进而可以保证其使用需求。

可以理解的是，上述图4中仅仅是示例性的描述了一种限流电路404在信号采集装置400中的连接关系，本领域技术人员还可以根据应用场景的不同，将其连接在信号采集装置400的其他电路之间。例如，还可以将其连接在信号采集元件401和信号采集装置400的电源输入负端406之间。

基于应用场景等的不同，限流电路404可以通过不同的电路或电气元件来实现。例如，在一个实施例中，可以通过图5中所示的限流电阻504来实现。如图5所示，限流电阻504的一端可以通过稳压二极管503和二极管502连接信号采集装置500的电源输入正端505，限流电阻504的另一端可以通过信号采集元件501连接信号采集装置500的电源输入负端506。通过限流电阻可以方便实现信号采集装置500的限流功能。

另外，对于供电电压稳定并且信号采集元件所需的供电电流不变的情况，上述限流电阻504可以包括固定电阻。进一步，对于供电电压不稳定和/或信号采集元件所需的供电电流发生改变的情况，限流电阻504可以包括阻值可调的限流电阻。通过阻值可调的限流电阻可以满足供电电压不稳定和/或信号采集元件所需的供电电流发生改变的电源电路的需求。在一种实现中，阻值可调的限流电阻例如可以包括可调电阻器。

为了防止电源电路异常产生大电流烧坏信号采集元件，信号采集装置还可以进一步包括过流保护电路。图6中示出了包括过流保护电路605的信号采集装置600的示意图。由图6可以看出，过流保护电路605可以通过限流电路604、限压电路603和单向导通电路602连接在供电电源和信号采集元件601形成的电源电路中。

在图6所示的实施例中，过流保护电路605的一端可以通过限流电路604、限压电路603和单向导通电路602连接信号采集装置600的电源输入正端606，过流保护电路605的另一端可以通过信号采集元件601连接信号采集装置600的电源输入负端607。通过该过流保护电路605可以在电源电路中的供电电流大于预设值(如信号采集元件601的最大承受电流值)时切断电源电路，从而可以保证信号采集元件601的使用安全。

上述图6中仅仅是示例性的描述了一种过流保护电路605在信号采集装置600中的连接关系，本领域技术人员可以根据应用场景的不同将其连接在信号采集装置600的其他电路之间。例如，还可以将其连接在信号采集元件601和信号采集装置600的电源输入负端607之间。

过流保护电路605的实现方式有多种，例如其可以通过保险丝来实现。图7中示出了一种信号采集装置700的电路图，由该图可以看出，过流保护电路605包括保险丝705，并且保险丝705的一端可以通过限流电阻704、稳压二极管703以及二极管702连接信号采集装置700的电源输入正端706，保险丝705的另一端可以通过信号采集元件701连接信号采集装置700的电源输入负端707。具体地，可以根据信号采集元件701的最大承受电流值来选择具有相应熔断值的保险丝，从而来保证信号采集元件701的使用安全。例如，当信号采集元件701的最大承受电流值为30mA时，可以选择熔断值为28mA或29mA的保险丝。

上文通过一个或多个实施例对信号采集装置的结构和功能进行了描述。考虑到信号采集装置的安装问题，本实施例可以将其部分或全部电路集成在电路板上。例如，对于仅包括信号采集元件、单向导通电路和限压电路的实施例，可将该三者集成在一块电路板上，从而在进行信号采集装置的电路组装时，仅需将该电路板的对应接线端与对应部件，例如供电电源和前述系统的接线端进行连接即可，进而可以提升信号采集装置的电路连接速度并减少电路连接的出错率。

与上述同理地，对于包括信号采集元件、单向导通电路、限压电路和限流电路的实施例，可以将该四个电路集成在一块电路板上。进一步，对于包括信号采集元件、单向导通电路、限压电路、限流电路和过流保护电路五个电路的实施例，可以将该五个电路集成在一块电路板上。

在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”、“中心”、“纵向”、“横向”、“顺时针”或“逆时针”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本实用新型的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本实用新型方案的限制。

另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。

虽然本说明书已经示出和描述了本实用新型的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本实用新型思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本实用新型的过程中，可以采用对本文所描述的本实用新型实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本实用新型的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的模块组成、等同或替代方案。

Claims (10)

1.一种信号采集装置，其特征在于，包括信号采集元件、单向导通电路和限压电路，其中：

所述信号采集元件，其与供电电源连接形成电源电路，并且用于在所述供电电源的供电下生成采集信号；

所述单向导通电路，其连接在所述电源电路中，并且用于在其输入端和输出端形成的电位满足导通条件时导通，以使所述供电电源经由输出向所述限压电路提供电源电压；以及

所述限压电路，其连接在所述电源电路中，并与所述单向导通电路的输出端连接，其用于在所述电源电压的电压值大于或等于预设值时导通，以使所述电源电路导通。

2.根据权利要求1所述的信号采集装置，其特征在于，所述信号采集元件包括用于对其输入端电路和输出端电路隔离的隔离采集元件或对所述输入端电路和所述输出端电路不隔离的非隔离采集元件。

3.根据权利要求2所述的信号采集装置，其特征在于，所述隔离采集元件包括光耦合器。

4.根据权利要求2所述的信号采集装置，其特征在于，所述非隔离采集元件包括三极管、场效应管和电阻分压电路中之一。

5.根据权利要求1所述的信号采集装置，其特征在于，所述单向导通电路包括二极管，所述二极管的阳极连接所述信号采集装置的电源输入正端，所述二极管的阴极通过所述限压电路和所述信号采集元件连接所述信号采集装置的电源输入负端。

6.根据权利要求1所述的信号采集装置，其特征在于，所述限压电路还用于在导通后将所述电源电压的电压值保持在预设电压值，以使所述信号采集元件获得稳定的供电电压。

7.根据权利要求1或6所述的信号采集装置，其特征在于，所述限压电路包括一个稳压二极管，所述稳压二极管的负极通过所述单向导通电路连接所述信号采集装置的电源输入正端，所述稳压二极管的正极通过所述信号采集元件连接所述信号采集装置的电源输入负端。

8.根据权利要求1或6所述的信号采集装置，其特征在于，所述限压电路包括至少两个稳压二极管，所述至少两个稳压二极管串联连接形成串联电路，作为所述串联电路的输入端的稳压二极管的负极通过所述单向导通电路连接所述信号采集装置的电源输入正端，作为所述串联电路的输出端的稳压二极管的正极通过所述信号采集元件连接所述信号采集装置的电源输入负端。

9.根据权利要求1所述的信号采集装置，其特征在于，还包括限流电路，所述限流电路通过所述单向导通电路和所述限压电路连接在所述电源电路中，并且用于对所述供电电源为所述信号采集元件提供的供电电流进行限制，以使所述信号采集元件得到符合预设条件的供电电流。

10.根据权利要求9所述的信号采集装置，其特征在于，所述限流电路包括限流电阻，所述限流电阻的一端通过所述单向导通电路和所述限压电路连接所述信号采集装置的电源输入正端，所述限流电阻的另一端通过所述信号采集元件连接所述信号采集装置的电源输入负端。

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