專利名稱：長時間無零漂光電隔離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是涉及一種將測控電信號與處理設(shè)備隔離的光電隔離器，主要適用于現(xiàn)場測控系統(tǒng)中，將采集到的信號與后續(xù)處理設(shè)備徹底隔離。
在高壓測試或工業(yè)現(xiàn)場測控系統(tǒng)中，用傳感器將采集到的信號通過電纜傳送證算機采集系統(tǒng)或其它測控系統(tǒng)，采用光電隔離器來隔離現(xiàn)場高壓的危害是簡單有效的技術(shù)措施，但其精度不僅受電子元件自身非線性誤差等因數(shù)的影響，還要受到環(huán)境溫度影響和強電磁場的干擾，嚴重時會造成系統(tǒng)癱瘓，無法正常工作。盡管現(xiàn)有的測控裝置中增設(shè)了一些模擬的溫度補嘗電路，但是，由于溫漂的無規(guī)律性，尤其是在溫差大，電磁場干擾大的場合長時間使用，仍然存在嚴重的零點漂移和失真，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作。
鑒于現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域存在上述不足，本實用新型的目的是公開一種長時間無零漂光電隔離器。本實用新型所述的光電隔離器長期工作具有很好的保真度和較高的穩(wěn)定性。
本實用新型實現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案如下所述一種長時間無零漂光電隔離器，其特征在于該光電隔離器中，濾波電路的輸出信號線和基線分別與斬波電路中的一組模擬開關(guān)的輸入/輸出端相連，所述的模擬開關(guān)輸入/輸出的另一頭分別與差分放大器的兩個輸入端連接，所述的輸入差分放大器的輸出端與光電隔離電路的輸入端連接，該光電隔離電路的輸出端與數(shù)字信號處理電路(以下簡稱DSP)的輸入端連接，數(shù)字信號處理電路的輸出端與放大輸出電路的信號輸入端連接。測控信號經(jīng)濾波電路濾除高頻干擾后送至斬波電路斬波輸出，所輸出信號段與基線段等寬的斬波信號經(jīng)差分放大電路放大、光電隔離后再傳至數(shù)字信號處理電路，經(jīng)濾波、斬波、放大后的測控信號在數(shù)字信號處理電路中進行A/D轉(zhuǎn)換、減法運算、去除漂移、去噪處理、D/A轉(zhuǎn)換后，還原成長期穩(wěn)定的高保真的測控信號，最后由輸出放大電路放大輸出，供后續(xù)計算機采集系統(tǒng)進一步處理。
由于本實用新型在濾波電路后設(shè)置了斬波電路，從而使后面的數(shù)字信號處理電路將信號段數(shù)值與基線段數(shù)值相減成為現(xiàn)實，較為徹底地去除了測控信號在前面模擬通道傳輸過程中所產(chǎn)生的漂移。本實用新型所述的長時間無零漂光電隔離器在中科院等離子所HT-7超導(dǎo)托卡馬克現(xiàn)場長時間使用，具有很好的保真度和較高的穩(wěn)定性。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行進一步詳細描述，以便公眾充分理解本實用新型所述的技術(shù)解決方案，更好地掌握實施本實用新型的技術(shù)手段。
圖1和圖2為本實用新型所述的長時間無零漂光電隔離器的一個最佳實施例的電原理圖，其中圖1為模擬部分，圖2為時序和輸出部分，圖1和圖2中虛線方框表示構(gòu)成該實施方案的單元電路；圖3為斬波信號示意圖；圖4、圖5為本實用新型的程序框圖，其中圖4為主程序框圖，圖5為信號處理中斷程序框圖。
實施例參見圖1，為了保正斬波電路(2)能夠很好地同步工作，同時保正測控信號中有危害的高壓不會串入后續(xù)電路中，本實用新型的第一個重要附加技術(shù)特征在于斬波電路2的控制端與數(shù)字信號處理電路5接收幀同步信號輸出端(RFSO)之間設(shè)有分頻隔離電路8，該分頻隔離電路8是在D觸發(fā)器(U10A)的輸出端連接光隔6N136構(gòu)成的。
參見圖1，為了使光電隔離電路4和放大輸出電路7與數(shù)字信號處理電路5的A/D、D/A轉(zhuǎn)換的輸入/輸出電平相匹配，本實用新型的另一個重要附技術(shù)特征在于所述的放大輸出電路7為由運算放大器連接成的差分放大電路，光電隔離電路4的接收放大器和放大輸出電路7的正向輸入端與數(shù)字信號處理電路5的參考電壓輸出端(Vref)之間分別設(shè)有電壓跟隨器。這兩個電壓跟隨器組成圖2中所示的電壓跟隨電路6。
參見圖1和圖2，測控信號從input端輸入，經(jīng)濾波電路1濾除輸入信號上由探測端帶來的高頻干擾，以避免對斬波電2路產(chǎn)生影響(濾波電路1的截止頻率小于斬波電路2)。本實施例采用RC濾波方式，也可以采用其它濾波電路。濾波電路1的輸出信號和基線信號分別送入斬波電路2中的一組模擬開關(guān)(CD4053)通道，由分頻隔離電路8控制所述模擬開關(guān)的選通，使其輸出信號段與基線段等寬的斬波信號(參見圖3)。由于斬波信號的信號段和基線段都經(jīng)過了同一模擬通道，因此所有模擬器件所產(chǎn)生的漂移對它們的影響是相同的，這就使后面用減法運算消除漂移成為可能。所述的斬波信號經(jīng)差分放大電路3和光電隔離電路4放大后送往數(shù)字信號處理電路5處理。所述的光電隔離電路4主要由運算放大器U3A、光隔6N136、運算放大器U4A依次連接構(gòu)成。所述的數(shù)字信號處理電路5為AD公司生產(chǎn)的DSP成品實驗板，該DSP主要由數(shù)字處理芯片ADSP2181、A/D和D/A轉(zhuǎn)換芯片AD1847以及可擦寫存儲器EEPROM組成，使用時，用戶將事先編制的DSP程序燒錄在EEPROM內(nèi)，上電后DSP程序?qū)⒆詣酉螺d到DSP芯片中；測控信號經(jīng)濾波、斬波、差分放大和隔離放大后從DSP的左通道(或右通道)輸入端(LI1L)進入DSP，首先由AD1847將模數(shù)信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再由數(shù)字信號輸出端(SDO)發(fā)送到ADSP2181接收端(DRO)，經(jīng)ADSP2181運算處理后由串行數(shù)字輸出端(DTO)送往AD1847的數(shù)字信號輸入端(SDI)，然后由AD1847進行數(shù)模轉(zhuǎn)換還原成模擬信號從左通道輸出端(LOL)送出。所述的DSP板送出的信號，最后由放大輸出電路7進一步放大輸出，供后續(xù)計算機采集系統(tǒng)使用。
以下結(jié)合程序框圖簡要說明本實用所述的長時間無零漂光電隔離器的數(shù)字信號處理方法參見圖4，主程序的主要任務(wù)是完成常量及變量的定義與說明，中斷向量的配置，系統(tǒng)、串行口的初始化，AD1847的設(shè)置與自檢以及調(diào)用不同中斷。本實用新型上電工作時，首先是調(diào)用常量、變量說明和中斷向量表，爾后是系統(tǒng)初始化，即選擇符合要求的數(shù)字傳輸接口、采樣頻率和通道方式，并對AD1847進行自檢，接著向各通訊口發(fā)出中斷請求并等待，收到中斷響應(yīng)后繼續(xù)處于等待狀態(tài)。
參見圖5，信號處理中斷過程是將采集到的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)先進行去漂處理、去噪聲處理，再進行D/A轉(zhuǎn)換還原輸出并返回。
權(quán)利要求1.一種長時間無零漂光電隔離器，其特征在于該光電隔離器中，濾波電路(1)的輸出信號線和基線分別與斬波電路(2)中的一組模擬開關(guān)的輸入/輸出端相連，所述的模擬開關(guān)輸入/輸出的另一頭分別與差分放大器(3)的兩個輸入端連接，所述的輸入差分放大器(3)的輸出端與光電隔離電路(4)的輸入端連接，該光電隔離電路(4)的輸出端與數(shù)字信號處理電路(5)的輸入端連接，數(shù)字信號處理電路的輸出端與放大輸出電路(7)的信號輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長時間無零漂光電隔離器，其特征在于斬波電路(2)的控制端與數(shù)字信號處理電路(5)接收幀同步信號輸出端之間設(shè)有分頻隔離電路(8)，該分頻隔離電路(8)是在D觸發(fā)器(U10A)的輸出端連接光隔6N136構(gòu)成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種長時間無零漂光電隔離器，其特征在于所述的放大輸出電路(7)為由運算放大器連接成的差分放大電路，光電隔離電路(4)的接收放大器和放大輸出電路(7)的正向輸入端與數(shù)字信號處理電路(5)的參考電壓輸出端之間分別設(shè)有電壓跟隨器。
專利摘要本實用新型公開一種長時間無零漂光電隔離器,其特征在于該光電隔離器中,濾波電路(1)的輸出信號線和基線分別與斬波電路(2)中的一組模擬開關(guān)的輸入/輸出端相連,所述的模擬開關(guān)輸入/輸出的另一頭分別與差分放大器(3)的兩個輸入端連接,所述的輸入差分放大器(3)的輸出端與光電隔離電路(4)的輸入端連接,該光電隔離電路(4)的輸出端與數(shù)字信號處理電路(5)的輸入端連接,數(shù)字信號處理電路的輸出端與放大輸出電路(7)的信號輸入端連接。
文檔編號G01R15/14GK2434684SQ0022137
公開日2001年6月13日 申請日期2000年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月10日
發(fā)明者陳曦, 尹富先, 趙燕平, 李建剛 申請人:中國科學(xué)院等離子體物理研究所