CN220671526U - 一种兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例提出了一种兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路，包括检测电路、滤波电路和跟随电路。检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R4、电阻R5、三极管Q1和三极管Q2，电阻R1的两端连接在第一输入端和第一输出端之间，第一输入端依次串接有电阻R5和电阻R4，电阻R4与供电电压Vcc连接，三极管Q1的一端连接在电阻R4和电阻R5之间，三极管Q1的另一端接地，三极管Q1的又一端用于连接外部第一控制端口，第二输出端依次串接有三极管Q2和电阻R2，三极管Q2的一端与电阻R2连接，另一端用于连接外部第二控制端口，电阻R2的远端接地；滤波电路用于对第一电压信号滤波；跟随电路用于对第一电压信号等比例输出，第三输出端用于输出第二电压信号。

Description

一种兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路。

背景技术

电力控制系统中存在很多对于模拟量信号的监测，这些模拟量信号是各种不同的形式，通常同一种传感器有不同的输出类型，有电阻型传感器、电压传感器、电流型传感器。一个完整的控制系统通常需要多个传感器，具体配置数量根据现场环境不同而不同，而传感器的接口却不能通用，这就浪费了很多端口，占用了控制器的端口资源。

相关技术中，模拟量输入主要分为电阻型，电压型，电流型三种输入信号，三种检测电路各不相同，需要不同的输入检测电路才能分别进行检测。由于目前电力电子应用中，经常要用到不同种类，不同类型的模拟量输入传感器，如果所有都端口都采用固定的检测电路，不同类型的模拟量会到导致检测端口过多，占用检测设备资源，同时产品兼容性不高。

实用新型内容

本申请提供了一种兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路，以实现一个端口支持多种模拟量输入检测方式。

为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：

本申请的实施例提出了一种兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路，包括检测电路、滤波电路和跟随电路。检测电路包括第一输入端和第一输出端，第一输入端用于接收待检测信号，第一输出端输出第一电压信号，检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R4、电阻R5、三极管Q1和三极管Q2，电阻R1的两端连接在第一输入端和第一输出端之间，第一输入端依次串接有电阻R5和电阻R4，电阻R4与供电电压Vcc连接，三极管Q1的一端连接在电阻R4和电阻R5之间，三极管Q1的另一端接地，三极管Q1的又一端用于连接外部第一控制端口，第一输出端依次串接有三极管Q2和电阻R2，三极管Q2的一端与电阻R2连接，另一端用于连接外部第二控制端口，电阻R2的远端接地；滤波电路包括第二输入端和第二输出端，第二输入端连接检测电路的第一输出端，滤波电路用于对第一电压信号滤波；跟随电路包括第三输入端和第三输出端，第三输入端与第二输出端连接，跟随电路用于对第一电压信号等比例输出，第三输出端用于输出第二电压信号。

在本实施例中，检测电路的主要作用是对不同模拟量输入信号进行切换和检测，将不同的模拟量输入信号转换为电压信号。示例性的，当待检测信号为电阻型时，第一控制端口控制三极管Q1断开，第二控制端口控制三极管Q2断开，此时，电阻型模拟量输入的待检测信号的电阻R与电阻R4和R5进行分压，得到电压分量Ux，此处的Ux即为检测电路的第一输出端输出的第一电压信号的电压值，Ux＝(R/(R+R4+R5))×Vcc，通过计算可以得出待检测信号的电阻R的数值。当待检测信号为电流型时，第一控制端口控制三极管Q1闭合，第二控制端口控制三极管Q2断开，电流型模拟量输入的待检测信号的电流I流经R5，得到电压分量Ux，此处的Ux即为检测电路的第一输出端输出的第一电压信号的电压值，Ux＝I×R5，通过计算可以得出待检测信号的电流I的数值。当待检测信号为电压型时，第一控制端口控制三极管Q1闭合，第二控制端口控制三极管Q2闭合，电压型模拟量输入的待检测信号的电压U通过R1和R2，得到电压分量Ux，此处的Ux即为检测电路的第一输出端输出的第一电压信号的电压值，Ux＝(R2/(R1+R2))×U，通过计算可以得出待检测信号的电压U的数值。在本实施例中，滤波电路的主要作用是对转换后的电压进行信号滤波，减少线路干扰。跟随电路主要作用是对滤波后的第一电压信号进行跟随输出，并输出第二电压信号，通过检测第二电压信号便可计算出第一电压信号的电压值，并将第一电压信号的电压值代入上述公式中，便可计算出待检测信号的值，通过设置跟随电路能够确保输出电压的驱动能力，提高检测精度。本申请实施例中的一种兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路可以将电阻型、电流型和电压型的模拟量输入信号转换为可检测的电压信号，这样，通过检测该转换后的电压信号即可算出模拟量输入信号的值。由此，能够有效减少模拟量输入口的数量，以实现一个端口支持多种模拟量输入检测方式。

在本申请的一些实施例中，所述滤波电路包括电阻R3和电容C1，电阻R3连接在所述第二输入端和所述第二输出端之间，电容C1的一端连接在电阻R3和所述第二输出端之间，电容C1的另一端接地。

在本申请的一些实施例中，所述跟随电路包括电阻R6、电阻R7和运算放大器U1，电阻R6的一端连接所述第三输入端，另一端连接运算放大器U1的同相输入端，电阻R7的一端连接运算放大器U1的反相输入端，另一端连接所述第三输出端，运算放大器的输出端连接所述第三输出端。

在本申请的一些实施例中，所述第一控制端口为第一通用输入输出端口，和/或，所述第二控制端口为所述第二通用输入输出端口。

在本申请的一些实施例中，还包括模拟数字转换器，所述模拟数字转换器与所述第三输出端连接，所述模拟数字转换器用于将所述第二电压信号由模拟信号转换为数字信号。

在本申请的一些实施例中，当待检测信号为电压信号U时，

U＝Ux×(R4+R5)/(Vcc－Ux)；

其中，Ux为所述第一电压信号的电压值；Vcc为供电电压的电压值，R4为所述电阻R4的电阻值，R5为所述电阻R5的电阻值。

在本申请的一些实施例中，当待检测信号为电流信号I时，

I＝Ux/R5；

其中，Ux为所述第一电压信号的电压值，R5为所述电阻R5的电阻值。

在本申请的一些实施例中，当待检测信号为电阻信号R时，

R＝Ux/(R2/(R1+R2))；

其中，Ux为第一电压信号的电压值，R1为所述电阻R1的电阻值，R2为所述电阻R2的电阻值。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为本申请实施例中的兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路的电路原理图；

图2为本申请实施例中的兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路的电路图；

图3为本申请实施例中的兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路的检测电路的电路图；

图4为本申请实施例中的兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路的滤波电路的电路图；

图5为本申请实施例中的兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路的跟随电路的电路图；

图6为本申请实施例中的兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路的控制真值表。

附图标记如下：

100检测电路；101第一控制端口；102第二控制端口；110第一输入端；120第一输出端；

200滤波电路；210第二输入端；220第二输出端；

300跟随电路；310第三输入端；320第三输出端。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。

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基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1至图5所示，本申请的实施例提出了一种兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路100，包括检测电路100、滤波电路200和跟随电路300。检测电路100包括第一输入端110和第一输出端120，第一输入端110用于接收待检测信号，第一输出端120输出第一电压信号，检测电路100包括电阻R1、电阻R2、电阻R4、电阻R5、三极管Q1和三极管Q2，电阻R1的两端连接在第一输入端110和第一输出端120之间，第一输入端110依次串接有电阻R5和电阻R4，电阻R4与供电电压Vcc连接，三极管Q1的一端连接在电阻R4和电阻R5之间，三极管Q1的另一端接地，三极管Q1的又一端用于连接外部第一控制端口101，第一输出端120依次串接有三极管Q2和电阻R2，三极管Q2的一端与电阻R2连接，另一端用于连接外部第二控制端口102，电阻R2的远端接地；滤波电路200包括第二输入端210和第二输出端220，第二输入端210连接检测电路100的第一输出端，滤波电路200用于对第一电压信号滤波；跟随电路300包括第三输入端310和第三输出端320，第三输入端310与第二输出端220连接，跟随电路300用于对第一电压信号等比例输出，第三输出端320用于输出第二电压信号。

在本实施例中，检测电路100的主要作用是对不同模拟量输入信号进行切换和检测，将不同的模拟量输入信号转换为电压信号。示例性的，当待检测信号为电阻型时，第一控制端口101控制三极管Q1断开，第二控制端口102控制三极管Q2断开，此时，电阻型模拟量输入的待检测信号的电阻R与电阻R4和R5进行分压，得到电压分量Ux，此处的Ux即为检测电路100的第一输出端120输出的第一电压信号的电压值，Ux＝(R/(R+R4+R5))×Vcc，通过计算可以得出待检测信号的电阻R的数值。当待检测信号为电流型时，第一控制端口101控制三极管Q1闭合，第二控制端口102控制三极管Q2断开，电流型模拟量输入的待检测信号的电流I流经R5，得到电压分量Ux，此处的Ux即为检测电路100的第一输出端120输出的第一电压信号的电压值，Ux＝I×R5，通过计算可以得出待检测信号的电流I的数值。当待检测信号为电压型时，第一控制端口101控制三极管Q1闭合，第二控制端口102控制三极管Q2闭合，电压型模拟量输入的待检测信号的电压U通过R1和R2，得到电压分量Ux，此处的Ux即为检测电路100的第一输出端120输出的第一电压信号的电压值，Ux＝(R2/(R1+R2))×U，通过计算可以得出待检测信号的电压U的数值。在本实施例中，滤波电路200的主要作用是对转换后的电压进行信号滤波，减少线路干扰。跟随电路300主要作用是对滤波后的第一电压信号进行跟随输出，并输出第二电压信号，通过检测第二电压信号便可计算出第一电压信号的电压值，并将第一电压信号的电压值代入上述公式中，便可计算出待检测信号的值，通过设置跟随电路300能够确保输出电压的驱动能力，提高检测精度。本申请实施例中的一种兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路100可以将电阻型、电流型和电压型的模拟量输入信号转换为可检测的电压信号，这样，通过检测该转换后的电压信号即可算出模拟量输入信号的值。由此，能够有效减少模拟量输入口的数量，以实现一个端口支持多种模拟量输入检测方式。

如图4所示，在本申请的一些实施例中，滤波电路200包括电阻R3和电容C1，电阻R3连接在第二输入端210和第二输出端220之间，电容C1的一端连接在电阻R3和第二输出端220之间，电容C1的另一端接地。通过电阻R3和电容C1可以滤除电路中的杂波，确保电压输出稳定。

如图5所示，在本申请的一些实施例中，跟随电路300包括电阻R6、电阻R7和运算放大器U1，电阻R6的一端连接第三输入端310，另一端连接运算放大器U1的同相输入端，电阻R7的一端连接运算放大器U1的反相输入端，另一端连接第三输出端320，运算放大器的输出端连接第三输出端320。在本实施例中，跟随电路300可以对转换后的电压信号进行跟随输出，提高驱动能力，确保检测精度。

在本申请的一些实施例中，第一控制端口101为第一通用输入输出端口，第二控制端口102为第二通用输入输出端口。通用输入输出端口可以表示为GPIO(general porposeintput output)，例如，在图2和图3中，第一通用输入输出端口可以为GPI01，第二通用输入输出端口可以为GPIO2。当待检测信号为电阻型时，控制GPIO1和GPIO2，使三极管Q1和三极管Q2断开，当待检测信号为电流型时，控制GPIO1和GPIO2，使三极管Q1闭合，三极管Q2断开，当待检测信号为电压型时，控制GPIO1和GPIO2，使三极管Q1和三极管Q2闭合，其控制真值如图6所示。

在本申请的一些实施例中，还包括模拟数字转换器，模拟数字转换器与第三输出端320连接，模拟数字转换器用于将第二电压信号由模拟信号转换为数字信号。在本实施例中，模拟数字转换器也称为ADC(analog to digital converter)，跟随电路300输出的第二电压信号为模拟信号，模拟数字转换器可以用于将跟随电路300输出的第二电压信号转换为数字信号，以便于测出待检测信号。本实施例中的兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路100能够对输入的电阻型、电流型以及电压型的模拟信号进行检测，并输出模拟电压信号，通过模拟数字转换器检测该电压信号的电压值，并通过计算，能够计算出输入的电阻型、电流型以及电压型的模拟信号的值，如此，能够减少检测端口，节省检测设备芯片的内部对检测ADC资源的占用，以此提高应用产品的兼容性和抗干扰性。

在本申请的一些实施例中，如图2所示，当待检测信号为电阻型时，第一控制端口101，也就是图2中的GPIO1控制三极管Q1断开，第二控制端口102，也就是图2中的GPIO2控制三极管Q2断开，此时，电阻型模拟量输入的待检测信号的电阻R与电阻R4和R5进行分压，得到电压分量Ux，Ux＝(R/(R+R4+R5))×Vcc，通过计算可以得出待检测信号的电阻R的数值，计算公式如下：

R＝Ux/(R2/(R1+R2))；

其中，Ux为第一电压信号的电压值，R1为电阻R1的电阻值，R2为电阻R2的电阻值。

在本申请的一些实施例中，如图2所示，当待检测信号为电压型时，第一控制端口101，也就是图2中的GPIO1控制三极管Q1闭合，第二控制端口102，也就是图2中的GPIO2控制三极管Q2闭合，电压型模拟量输入的待检测信号的电压U通过R1和R2，得到电压分量Ux，Ux＝(R2/(R1+R2))×U，通过计算可以得出待检测信号的电压U的数值，计算公式如下：

U＝Ux×(R4+R5)/(Vcc－Ux)；

其中，Ux为第一电压信号的电压值；Vcc为供电电压的电压值，R4为电阻R4的电阻值，R5为电阻R5的电阻值。

在本申请的一些实施例中，如图2所示，当待检测信号为电流型时，第一控制端口101，也就是图2中的GPIO1控制三极管Q1闭合，第二控制端口102，也就是图2中的GPIO2控制三极管Q2断开，电流型模拟量输入的待检测信号的电流I流经R5，得到电压分量Ux，Ux＝I×R5，通过计算可以得出待检测信号的电流I的数值，计算公式如下：

I＝Ux/R5；

其中，Ux为第一电压信号的电压值，R5为电阻R5的电阻值。

本申请是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本申请范围的情况下，还可以对本申请进行各种变换和等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本申请做各种修改，而不脱离本使用新型的范围。因此，本申请不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本申请权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (8)

1.一种兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路，其特征在于，包括：

检测电路，包括第一输入端和第一输出端，第一输入端用于接收待检测信号，第一输出端输出第一电压信号，所述检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R4、电阻R5、三极管Q1和三极管Q2，所述电阻R1的两端连接在所述第一输入端和第一输出端之间，所述第一输入端依次串接有电阻R5和电阻R4，电阻R4与供电电压Vcc连接，三极管Q1的一端连接在电阻R4和电阻R5之间，三极管Q1的另一端接地，三极管Q1的又一端用于连接外部第一控制端口，所述第一输出端依次串接有三极管Q2和电阻R2，三极管Q2的一端与电阻R2连接，另一端用于连接外部第二控制端口，电阻R2的远端接地；

滤波电路，包括第二输入端和第二输出端，所述第二输入端连接所述检测电路的所述第一输出端，所述滤波电路用于对所述第一电压信号滤波；

跟随电路，包括第三输入端和第三输出端，所述第三输入端与所述第二输出端连接，所述跟随电路用于对所述第一电压信号等比例输出，所述第三输出端用于输出第二电压信号。

2.根据权利要求1所述的兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路，其特征在于，所述滤波电路包括电阻R3和电容C1，所述电阻R3连接在所述第二输入端和所述第二输出端之间，所述电容C1的一端连接在所述电阻R3和所述第二输出端之间，所述电容C1的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路，其特征在于，所述跟随电路包括电阻R6、电阻R7和运算放大器U1，所述电阻R6的一端连接所述第三输入端，另一端连接运算放大器U1的同相输入端，电阻R7的一端连接运算放大器U1的反相输入端，另一端连接所述第三输出端，运算放大器的输出端连接所述第三输出端。

4.根据权利要求1所述的兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路，其特征在于，所述第一控制端口为第一通用输入输出端口，和/或，所述第二控制端口为第二通用输入输出端口。

5.根据权利要求1所述的兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路，其特征在于，还包括模拟数字转换器，所述模拟数字转换器与所述第三输出端连接，所述模拟数字转换器用于将所述第二电压信号由模拟信号转换为数字信号。

6.根据权利要求5所述的兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路，其特征在于，当待检测信号为电压信号U时，

U＝Ux×(R4+R5)/(Vcc－Ux)；

其中，Ux为所述第一电压信号的电压值；Vcc为供电电压的电压值，R4为所述电阻R4的电阻值，R5为所述电阻R5的电阻值。

7.根据权利要求5所述的兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路，其特征在于，当待检测信号为电流信号I时，

I＝Ux/R5；

其中，Ux为所述第一电压信号的电压值，R5为所述电阻R5的电阻值。

8.根据权利要求5所述的兼容电阻型电流型电压型的输入检测电路，其特征在于，当待检测信号为电阻信号R时，

R＝Ux/(R2/(R1+R2))；

其中，Ux为所述第一电压信号的电压值，R1为所述电阻R1的电阻值，R2为所述电阻R2的电阻值。