多回路直流采集传感器

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种多回路直流采集传感器。

背景技术

对于通信基站的-48V电压信号，正端是电压公共地端，负端是某一回路电压的输入端，对于多回路的电压信号，传统的典型设计方案是：每1回路电压信号先通过电阻分压获得一个小信号，再通过精密隔离放大器放大送入单片机AD端进行采样，这种方案对于多回路电压采样设计成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多回路直流采集传感器，采用多路电压采集回路共用一个或多个分压电阻并轮询采样的方式，有效的降低了成本。

采用光耦继电器来切换电压采样通道，实现多回路电压采集通道中的某1回路选通，选通后的信号先通过电阻分压获得采样信号这种方案对于多回路电压采样设计成本相对低。

本发明通过下述技术方案实现：

一种多回路直流采集传感器，包括信号采集模块、单片机以及数字处理输出模块；其中，所述信号采集模块包括电压采集模块，所述电压采集模块设置有选通回路，当所述电压采集模块对多条电压采集回路进行信号采集时，所述选通回路对所述电压采集回路进行选通操作，当任意一条所述电压采集回路选通时，所述电压采集回路的电压信号经电阻分压后传输至所述单片机，所述单片机采集所述电压信号后，所述电压信号经所述数字处理输出模块对外输出。

优选地，所述电压采集模块包括光耦继电器U2、光耦继电器U3、光耦继电器U4、光耦继电器U5、光耦继电器U6、光耦继电器U7、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R23以及电容C7；

所述光耦继电器U2、所述光耦继电器U3、所述光耦继电器U4、所述光耦继电器U5、所述光耦继电器U6以及所述光耦继电器U7的1号输入口均与所述电阻R23的一端连接，所述电阻R23的另一端与所述电容C7的一端连接，所述电容C7的另一端接地；

所述光耦继电器U2的2号输入口与所述单片机的BS1口连接、所述光耦继电器U3的2号输入口与所述单片机的BS2口连接、所述光耦继电器U4的2号输入口与所述单片机的BS3口连接、所述光耦继电器U5的2号输入口与所述单片机的BS4口连接、所述光耦继电器U6的2号输入口与所述单片机的BS5口连接以及所述光耦继电器U7的2号输入口与所述单片机的BS6口连接；

所述光耦继电器U2的3号输出口与所述电阻R5连接；所述光耦继电器U3的3号输出口与所述电阻R6连接；所述光耦继电器U4的3号输出口与所述电阻R7连接；所述光耦继电器U5的3号输出口与所述电阻R8连接；所述光耦继电器U6的3号输出口与所述电阻R9连接；所述光耦继电器U7的3号输出口与所述电阻R10连接，且所述电阻R5、所述电阻R6、所述电阻R7、所述电阻R8、所述电阻R9以及所述电阻R10均与所述单片机的HVOUTP口连接；

所述光耦继电器U2、所述光耦继电器U3、所述光耦继电器U4、所述光耦继电器U5、所述光耦继电器U6以及所述光耦继电器U7的4号输出口均与所述单片机的HVOUTN口连接。

优选地，还包括瞬变二极管D1、瞬变二极管D2、瞬变二极管D3、瞬变二极管D4、瞬变二极管D5以及瞬变二极管D6，所述瞬变二极管D1的一端与所述电阻R5连接，所述瞬变二极管D1的另一端与所述HVOUTN口连接；所述瞬变二极管D2的一端与所述电阻R6连接，所述瞬变二极管D2的另一端与所述HVOUTN口连接；所述瞬变二极管D3的一端与所述电阻R7连接，所述瞬变二极管D3的另一端与所述HVOUTN口连接；所述瞬变二极管D4的一端与所述电阻R8连接，所述瞬变二极管D4的另一端与所述HVOUTN口连接；所述瞬变二极管D5的一端与所述电阻R9连接，所述瞬变二极管D5的另一端与所述HVOUTN口连接；所述瞬变二极管D6的一端与所述电阻R10连接，所述瞬变二极管D6的另一端与所述HVOUTN口连接。

优选地，还包括隔离放大模块，所述隔离放大模块将所述电压信号放大后传输至所述单片机。

优选地，所述隔离放大模块设置为精密隔离放大器AMC1200；

所述精密隔离放大器AMC1200的OUTP口与所述HVOUTP口连接，所述精密隔离放大器AMC1200的OUTN口与所述HVOUTN口连接；

所述精密隔离放大器AMC1200的INN口连接于所述光耦继电器U2、所述光耦继电器U3、所述光耦继电器U4、所述光耦继电器U5、所述光耦继电器U6以及所述光耦继电器U7的4号输出口；所述精密隔离放大器AMC1200的INP口连接于所述瞬变二极管D1、所述瞬变二极管D2、所述瞬变二极管D3、所述瞬变二极管D4、所述瞬变二极管D5以及所述瞬变二极管D6。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

(1)直流采集传感器中的多路电压采集回路共用一个或多个分压电阻，有效的降低了成本；

(2)直流采集传感器采用轮询采样方式，简化了电路结构，增强了电路的可靠性；

(3)直流采集传感器采用轮询采样方式，便于电路扩展，提高系统的可扩展性和可配置性以及系统实现灵活性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明电压采集模块的电路结构示意图；

图2为本发明瞬变二极管的电路结构示意图；

图3为本发明隔离放大模块的电路结构示意图；

图4为本发明单片机的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

一种多回路直流采集传感器，包括信号采集模块、单片机以及数字处理输出模块；其中，信号采集模块包括电压采集模块，电压采集模块设置有选通回路，当电压采集模块对多条电压采集回路进行信号采集时，选通回路对电压采集回路进行选通操作，当任意一条电压采集回路选通时，电压采集回路的电压信号经电阻分压后传输至单片机，单片机采集电压信号后，电压信号经数字处理输出模块对外输出。

具体的，在本实施中，单片机设置为STM32F103RCT6，数字处理模块设置为RS485，电压采集模块包括6个型号为AQY284EH的光耦继电器U2、光耦继电器U3、光耦继电器U4、光耦继电器U5、光耦继电器U6以及光耦继电器U7，还包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R23以及电容C7；

其中，如图1和图4所示，光耦继电器U2、光耦继电器U3、光耦继电器U4、光耦继电器U5、光耦继电器U6以及光耦继电器U7的1号输入口均与电阻R23的一端连接，电阻R23的另一端与电容C7的一端连接，电容C7的另一端接地；

光耦继电器U2的2号输入口与单片机的BS1口连接、光耦继电器U3的2号输入口与单片机的BS2口连接、光耦继电器U4的2号输入口与单片机的BS3口连接、光耦继电器U5的2号输入口与单片机的BS4口连接、光耦继电器U6的2号输入口与单片机的BS5口连接以及光耦继电器U7的2号输入口与单片机的BS6口连接；

光耦继电器U2的3号输出口与电阻R5连接；光耦继电器U3的3号输出口与电阻R6连接；光耦继电器U4的3号输出口与电阻R7连接；光耦继电器U5的3号输出口与电阻R8连接；光耦继电器U6的3号输出口与电阻R9连接；光耦继电器U7的3号输出口与电阻R10连接，且电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9以及电阻R10均与单片机的HVOUTP口连接；

光耦继电器U2、光耦继电器U3、光耦继电器U4、光耦继电器U5、光耦继电器U6以及光耦继电器U7的4号输出口均与单片机的HVOUTN口连接。

进一步地，为了吸收电压采集回路中的浪涌功率，对光耦继电器进行保护，在本方案中，还设置有6个型号为SMBJ64CA的瞬变二极管D1、瞬变二极管D2、瞬变二极管D3、瞬变二极管D4、瞬变二极管D5以及瞬变二极管D6，任意一个瞬变二极管串联于光耦继电器与单片机之间。

具体实施时，如图2所示，瞬变二极管D1、瞬变二极管D2、瞬变二极管D3、瞬变二极管D4、瞬变二极管D5以及瞬变二极管D6分别连接于电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9以及电阻R10，且电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10均与单片机的HVOUTN口连接。

为了避免通道间串扰和干涉，传统的多回路电压采集模块必须进行通道间隔离采样，而本实施例提供的多回路电压采集模块仅仅在信号输入端采用隔离，在采样端采用轮询各个端口方式进行采样方式，采样端口可以不用隔离电路。具体工作时，通过光耦继电器来切换电压采样通道，实现多回路电压采集通道中的某1回路选通，选通后的信号通过电阻分压获得采样信号，然后在传输至单片机进行采样，最后经数字处理输出模块对外输出。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上还增设了隔离放大模块，不仅用于对电压信号进行放大，便于单片机采集，还极大的提高系统的抗干扰能力，使得整个系统更加稳定。

具体地，在本实施例中，隔离放大模块设置为精密隔离放大器AMC1200，在具体使用时，如图3所示，精密隔离放大器AMC1200的OUTP口与单片机的HVOUTP口连接，精密隔离放大器AMC1200的OUTN口与单片机的HVOUTN口连接；

精密隔离放大器AMC1200的INN口连接于光耦继电器U2、光耦继电器U3、光耦继电器U4、光耦继电器U5、光耦继电器U6以及光耦继电器U7的4号输出口；精密隔离放大器AMC1200的INP口连接于瞬变二极管D1、瞬变二极管D2、瞬变二极管D3、瞬变二极管D4、瞬变二极管D5以及瞬变二极管D6。

以下对本实施例的方案进行具体说明：

例如，需要采集HV1路的电压信号(-48V)时(HV1输入信号负端，HVGND输入信号正端)，通过单片机控制BS1为低电平，BS2～BS6为高电平，选通光耦继电器U2使输入信号HV1先通过电阻R5、电阻R47以及电阻R48进行分压，以获得采样信号，采样信号再通过精密隔离放大器AMC1200放大后，送入单片机AD端进行采样，最后经数字处理输出模块对外输出。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。