CN218735097U - 一种驱动电源的多路信号采集电路及照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种驱动电源的多路信号采集电路及照明装置，包括微控制单元、动态采集单元和多个信号处理单元，每一所述信号处理单元包括信号采集端、防护模块以及光耦隔离模块；所述信号采集端连接所述防护模块的输入端，所述防护模块的输出端连接所述光耦隔离模块的输入端，所述光耦隔离模块的输出端连接所述动态采集单元的输入端和所述微控制单元，所述动态采集单元的输出端连接所述微控制单元；电路结构简单，不必占用过多资源，且能够提高信号检测的正确性和安全性。

Description

一种驱动电源的多路信号采集电路及照明装置

技术领域

本实用新型涉及信号采集领域，尤其涉及一种驱动电源的多路信号采集电路及照明装置。

背景技术

在大多数设备的应用过程中，设备功能的变化都与电平信号的采集相关。而传统的信号采集方案为信号静态采集，在信号采集过程中，如果采集电路发生异常，那么有可能会对采集信号造成误判，从而引发未知的电路故障或设备故障。对于功能简单且电平信号少的设备来说，也许静态采集方案能够满足信号采集的需求，但是对于功能复杂且对电平信号数量较多的设备，静态采集无法适用。

目前，针对此类设备有2种解决方案，第一种方案是采用采集电路2选1的方式进行信号冗余，此方案工作原理为一个信号采用2路静态采集电路采集，通过信号是否通过2路采集电路来综合判断，此方案可以提高信号采集的正确率，但是此方案占用较多资源，对于资源紧张的设备其适用性不高。第二种方案是信号动态采集，其实现原理为使信号接收变为动态的，只有接收到正确的动态信号才确认信号有效，否则认为信号是无效的，此方案可以有效避免由于外界干扰引发的信号误动作，且实现原理简单，但是目前动态采集电路检测信号的正确性不高，容易发生误判。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种驱动电源的多路信号采集电路及照明装置，电路结构简单，不必占用过多资源，且能够提高信号检测的正确性和安全性。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种驱动电源的多路信号采集电路，包括微控制单元、动态采集单元和多个信号处理单元，每一所述信号处理单元包括信号采集端、防护模块以及光耦隔离模块；

所述信号采集端连接所述防护模块的输入端，所述防护模块的输出端连接所述光耦隔离模块的输入端，所述光耦隔离模块的输出端连接所述动态采集单元的输入端和所述微控制单元，所述动态采集单元的输出端连接所述微控制单元。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的另一种技术方案为：

一种照明装置，包括所述一种驱动电源的多路信号采集电路。

本实用新型的有益效果在于：多个信号处理单元用于对电平信号进行处理，从而确保电平信号的安全性，且本实用新型无需设置多条采集电路进行比对，仅设置一个动态采集单元将输入的电平信号进行动态调节，通过微控制单元提供的动态波形与输入的电平信号结合生成动态信号，再通过微控制单元比对电平信号与动态信号是否一致，从而判断电平信号是否有效，以此避免由于外界干扰引发的信号误动作，与现有技术的静态采集方式相比，本实用新型的电路结构简单，无需占用过多资源；与现有技术的动态采集方式相比，本实用新型的电路能提高信号检测的正确性和安全性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种驱动电源的多路信号采集电路的电路原理图

图2为本实用新型实施例提供的另一种驱动电源的多路信号采集电路的电路原理图；

图3为本实用新型实施例提供的一种驱动电源的多路信号采集电路的结构原理图。

标号说明：

1、微控制单元；2、动态采集单元；3、信号处理单元；31、信号采集端；32、防护模块；33、光耦隔离模块；4、信号公共端。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1，本实用新型实施例提供了一种驱动电源的多路信号采集电路，包括微控制单元、动态采集单元和多个信号处理单元，每一所述信号处理单元包括信号采集端、防护模块以及光耦隔离模块；

所述信号采集端连接所述防护模块的输入端，所述防护模块的输出端连接所述光耦隔离模块的输入端，所述光耦隔离模块的输出端连接所述动态采集单元的输入端和所述微控制单元，所述动态采集单元的输出端连接所述微控制单元。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：多个信号处理单元用于对电平信号进行处理，从而确保电平信号的安全性，且本实用新型无需设置多条采集电路进行比对，仅设置一个动态采集单元将输入的电平信号进行动态调节，通过微控制单元提供的动态波形与输入的电平信号结合生成动态信号，再通过微控制单元比对电平信号与动态信号是否一致，从而判断电平信号是否有效，以此避免由于外界干扰引发的信号误动作，与现有技术的静态采集方式相比，本实用新型的电路结构简单，无需占用过多资源；与现有技术的动态采集方式相比，本实用新型的电路能提高信号检测的正确性和安全性。

进一步的，还包括信号公共端；所述防护模块包括电位器、防反器件、限流器件和去耦器件；

所述信号采集端连接所述防反器件的一端，所述防反器件的另一端连接所述限流器件的一端，所述限流器件的另一端连接所述去耦器件的一端和所述光耦隔离模块的所述输入端；

所述防反器件的所述另一端通过所述电位器还连接所述信号公共端，所述去耦器件的另一端连接所述信号公共端。

由上述描述可知，防护模块包括防反器件、限流器件和去耦器件，防反器件能够避免设备接入电源时正负极发生接反的情况，从而解决设备外部电平信号输入错误，造成电路元件损坏；限流器件用于保护电路，避免电路电流过大，损坏电源和元件；去耦器件将输入信号的干扰作为滤除对象，从而提供较为稳定的电平信号。

进一步的，所述光耦隔离模块包括第一光电耦合器和第一上拉电阻，所述去耦器件的所述另一端还连接所述第一光电耦合器的输入端阳极，所述第一光电耦合器的输入端阴极连接所述信号公共端，所述第一光电耦合器的输出端发射极连接所述动态采集单元的输入端，所述第一光电耦合器的输出端集电极分别连接所述微控制单元以及所述第一上拉电阻。

由上述描述可知，光耦隔离就是采用光电耦合器进行隔离，而光电耦合器的结构相当于把发光二极管和光敏三极管封装在一起，光耦隔离模块使被隔离的两部分电路之间没有电的直接连接，有效防止因电的连接而引起的干扰，避免由于外界干扰引发的信号误动作，提高信号检测的正确性。

进一步的，所述动态采集单元包括第二光电耦合器和第二上拉电阻，所述第一光电耦合器的输出端发射极连接所述第二光电耦合器的输入端集电极，所述第二光电耦合器的输出端阴极连接所述微控制单元，所述第二光电耦合器的输入端发射极接地，所述第二光电耦合器的输出端阳极连接所述第二上拉电阻。

由上述描述可知，动态采集单元需接收光耦隔离模块发送的电平信号和微控制单元发送的动态波形，并将二者进行耦合后生成动态信号，再将动态信号发送至所述微控制单元，而光电耦合通过电光转换实现电信号的传递，在电路上实现了隔离的同时，光电耦合器的集成化高，体积小，有效简化电路结构。

进一步的，所述动态采集单元为三极管，所述第一光电耦合器的输出端发射极连接所述三极管的发射极，所述三极管的基极连接所述微控制单元，所述三极管的集电极接地。

由上述描述可知，通过三极管直接耦合耦隔离模块发送的电平信号和微控制单元发送的动态波形，可以放大变化缓慢的信号，且易于集成化。

进一步的，所述所述第二光电耦合器的型号为TLP185。

由上述描述可知，TLP185光电耦合器是一种小外型耦合器，适用于贴片安装，有效减小电路所需的占用体积。

进一步的，所述防反器件为二极管。

由上述描述可知，直接在信号采集端串联稳压二极管，利用稳压二极管的单向导电性来实现防反接保护，电路结构简单可靠，且成本较低。

进一步的，所述限流器件的数量为多个，所述限流器件为电阻。

由上述描述可知，限流器件采用电阻，简化电路结构，且成本较低。

进一步的，所述去耦器件为电容。

由上述描述可知，采用电容去耦能提高瞬态电流的响应速度，降低电源分配系统的阻抗，解决电源噪声问题。

本实用新型另一实施例提供了一种照明装置，包括所述的一种驱动电源的多路信号采集电路。

本实用新型实施例提供了一种驱动电源的多路信号采集电路及照明装置，可应用于照明设备的驱动电源控制场景下，也可满足具有电平信号采集功能的产品，提高信号检测的正确性和安全性，以下通过具体实施例来说明：

请参照图1至图3，本实用新型的实施例一为：

一种驱动电源的多路信号采集电路，包括微控制单元1、动态采集单元2和多个信号处理单元3，每一所述信号处理单元3包括信号采集端31、防护模块32以及光耦隔离模块33；

具体的，所述信号采集端31连接所述防护模块32的输入端，所述防护模块32的输出端连接所述光耦隔离模块33的输入端，所述光耦隔离模块33的输出端连接所述动态采集单元2的输入端和所述微控制单元3，所述动态采集单元2的输出端连接所述微控制单元3。

所述采集电路还包括信号公共端4。

其中，所述防护模块32包括电位器RV、防反器件D、限流器件R和去耦器件C；

具体的，所述信号采集端连接所述防反器件D的一端，所述防反器件D的另一端连接所述限流器件R的一端，所述限流器件R的另一端连接所述去耦器件C的一端和所述光耦隔离模块33的所述输入端；所述防反器件D的所述另一端通过所述电位器RV还连接所述信号公共端4，所述去耦器件C的另一端连接所述信号公共端4。

在一种可选的实施方式中，所述防反器件D为二极管；所述限流器件R的数量为多个，所述限流器件R为电阻；所述去耦器件C为电容。

在本实施例中，参照图1，所述信号处理单元的数量为四个，其信号采集端分别为S1、S2、S3以及S4，所述信号公共端为S-COM。所述防反器件为第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，所述防反器件D与所述信号采集端31分别对应。每一信号处理单元3中包括三个限流器件R，即每一信号处理单元3中设置有三个电阻，所述去耦器件C为第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4，所述去耦器件C与所述信号采集端31分别对应；具体的，一个信号处理单元3的连接方式为：所述信号采集端S1连接第一二极管D1的阳极，第一二极管D1的阴极连接电位器RV1的一端，第一二极管D1的阴极串联有三个电阻后连接第一电容C1的一端，第一电容C1的另一端和电位器RV1的另一端连接信号公共端4；同理，将每一信号处理单元3中的信号采集端31、防反器件D、限流器件R以及去耦器件C进行连接。其中，电阻R2-R4、R6-R8、R14-R16均为限流器件。

其中，所述光耦隔离模块33包括第一光电耦合器和第一上拉电阻；

具体的，所述去耦器件R的所述另一端还连接所述第一光电耦合器的输入端阳极，所述第一光电耦合器的输入端阴极连接所述信号公共端4，所述第一光电耦合器的输出端发射极连接所述动态采集单元2的输入端，所述第一光电耦合器的输出端集电极分别连接所述微控制单元1以及所述第一上拉电阻。图中U2-U5均为第一光电耦合器，R1、R5、R9、R13均为第一上拉电阻.

其中，所述动态采集单元2包括第二光电耦合器和第二上拉电阻；

具体的，所述第一光电耦合器的输出端发射极连接所述第二光电耦合器的输入端集电极，所述第二光电耦合器的输出端阴极连接所述微控制单元1，所述第二光电耦合器的输入端发射极接地，所述第二光电耦合器的输出端阳极连接所述第二上拉电阻。图中U6为第二光电耦合器，R17为第二上拉电阻。

需要说明的是，上拉电阻就是将不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平，电阻同时起限流作用，能够为信号提供默认状态即无信号输入，如果检测到持续高电平则认为是无信号或无效信号。

在一种可选的实施方式中，所述动态采集单元为三极管。

在一种可选的实施方式中，所述所述第二光电耦合器的型号为TLP185。

在本实施例中，输入信号从信号采集端进入，输入信号经过防护模块的处理进入到光耦隔离模块中，光耦隔离模块将输入信号进行隔离耦合后，MCU芯片的PA4会固定发出一个方波信号，该方波信号有两种电平状态，一种是高电平，一种是低电平。

当PA4处于高电平时，电压大小等于VCC，在光电耦合器U6的阳极：VCC经过第二上拉电阻R17在经过光电耦合器U6的阴极到PA4，此时PA4是高电平，光电耦合器U6的阳极到阴极不导通，所以光电耦合器U6的集电极到发射极也不导通，光电耦合器U2\U3\U4\U5的发射极就无法接地，此时不管光电耦合器U2\U3\U4\U5的阳极有什么信号输入，光电耦合器U2\U3\U4\U5的集电极VCC经过R1\R5\R9\R13到PA0-PA3都会保持一个高电平，与PA4电平状态保持一致。

当PA4处于低电平时，等效于接地，在光电耦合器U6的阳极：VCC经过第二上拉电阻R17在经过光电耦合器U6的阴极到PA4，此时PA4是低电平，所以光电耦合器U6的阳极到阴极导通，光电耦合器U6的集电极到发射极导通接地，当光电耦合器U2\U3\U4\U5的阳极有信号输入时，光电耦合器U2\U3\U4\U5的阳极到阴极导通，集电极到发射极也导通，此时PA0-PA3通过光电耦合器U2\U3\U4\U5的集电极到发射极接地，与PA4状态一致。

当有输入信号的时候，PA0-PA3就会与PA4的电平保持一致，因PA4是动态变化的，所以PA0-PA3会收到动态的变化信号。

此时如果波形一致，则认为输入信号有效，否则输入信号为无效。

请参照图2，本实用新型的实施例二：

一种驱动电源的多路信号采集电路，其与实施例一的不同之处在于：

所述动态采集单元为三极管Q1，所述第一光电耦合器的输出端发射极连接所述三极管Q1的发射极，所述三极管Q1的基极连接所述微控制单元1，所述三极管Q1的集电极接地。图中所述三极管的基极通过电阻R17连接所述微控制单元1。

在本实施例中，输入信号从信号采集端进入，输入信号经过防护模块的处理进入到光耦隔离模块中，光耦隔离模块将输入信号进行隔离耦合后，MCU芯片的PA4会固定发出一个方波信号，该方波信号有两种电平状态，一种是高电平，一种是低电平。

当PA4输出高电平时，三极管Q1不导通，光电耦合器U2\U3\U4\U5的集电极到发射极就无法接地，PA0-PA3都会保持一个高电平，与PA4电平状态保持一致。

当PA4输出低电平时，三极管Q1导通，当光电耦合器U2\U3\U4\U5的集电极有信号输入时，光电耦合器U2\U3\U4\U5的集电极到发射极导通，光电耦合器U2\U3\U4\U5的阳极到阴极也导通，此时PA0-PA3通过光电耦合器U2\U3\U4\U5的集电极和发射极，经过三极管Q1接地，与PA4状态一致。此时如果波形一致，则认为输入信号有效，否则输入信号为无效。

本实用新型的实施例三为：

一种照明装置，包括实施例一或实施例二所述的一种驱动电源的多路信号采集电路。

在本实施例中，所述照明装置可用于列车照明技术，实现对输入信号的防护以及安全处理，且采用动态采集方案，能够提高检测输入信号的有效性、综上所述，本实用新型提供的一种驱动电源的多路信号采集电路及照明装置，多个信号处理单元用于对电平信号进行处理，从而确保电平信号的安全性，且本实用新型无需设置多条采集电路进行比对，仅设置一个动态采集单元将输入的电平信号进行动态调节，通过微控制单元提供的动态波形与输入的电平信号结合生成动态信号，再通过微控制单元比对电平信号与动态信号是否一致，从而判断电平信号是否有效，以此避免由于外界干扰引发的信号误动作，与现有技术的静态采集方式相比，本实用新型的电路结构简单，无需占用过多资源；与现有技术的动态采集方式相比，本实用新型的电路能提高信号检测的正确性和安全性。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种驱动电源的多路信号采集电路，其特征在于，包括微控制单元、动态采集单元和多个信号处理单元，每一所述信号处理单元包括信号采集端、防护模块以及光耦隔离模块；

所述信号采集端连接所述防护模块的输入端，所述防护模块的输出端连接所述光耦隔离模块的输入端，所述光耦隔离模块的输出端连接所述动态采集单元的输入端和所述微控制单元，所述动态采集单元的输出端连接所述微控制单元。

2.根据权利要求1所述的一种驱动电源的多路信号采集电路，其特征在于，还包括信号公共端；所述防护模块包括电位器、防反器件、限流器件和去耦器件；

所述信号采集端连接所述防反器件的一端，所述防反器件的另一端连接所述限流器件的一端，所述限流器件的另一端连接所述去耦器件的一端和所述光耦隔离模块的所述输入端；

所述防反器件的所述另一端通过所述电位器还连接所述信号公共端，所述去耦器件的另一端连接所述信号公共端。

3.根据权利要求2所述的一种驱动电源的多路信号采集电路，其特征在于，所述光耦隔离模块包括第一光电耦合器和第一上拉电阻，所述去耦器件的所述另一端还连接所述第一光电耦合器的输入端阳极，所述第一光电耦合器的输入端阴极连接所述信号公共端，所述第一光电耦合器的输出端发射极连接所述动态采集单元的输入端，所述第一光电耦合器的输出端集电极分别连接所述微控制单元以及所述第一上拉电阻。

4.根据权利要求3所述的一种驱动电源的多路信号采集电路，其特征在于，所述动态采集单元包括第二光电耦合器和第二上拉电阻，所述第一光电耦合器的输出端发射极连接所述第二光电耦合器的输入端集电极，所述第二光电耦合器的输出端阴极连接所述微控制单元，所述第二光电耦合器的输入端发射极接地，所述第二光电耦合器的输出端阳极连接所述第二上拉电阻。

5.根据权利要求3所述的一种驱动电源的多路信号采集电路，其特征在于，所述动态采集单元为三极管，所述第一光电耦合器的输出端发射极连接所述三极管的发射极，所述三极管的基极连接所述微控制单元，所述三极管的集电极接地。

6.根据权利要求4所述的一种驱动电源的多路信号采集电路，其特征在于，所述第二光电耦合器的型号为TLP185。

7.根据权利要求2所述的一种驱动电源的多路信号采集电路，其特征在于，所述防反器件为二极管。

8.根据权利要求2所述的一种驱动电源的多路信号采集电路，其特征在于，所述限流器件的数量为多个，所述限流器件为电阻。

9.根据权利要求2所述的一种驱动电源的多路信号采集电路，其特征在于，所述去耦器件为电容。

10.一种照明装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的一种驱动电源的多路信号采集电路。

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