專利名稱：帶485隔離通訊的寬量程電壓數據采集電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種帶485隔離通訊的寬量程電壓數據采集電路，特別是適用于多節點隔離的寬量程電壓數據采集。屬于工控設備技術領域。
背景技術：
目前，分布式傳感技術在工控設備上的應用日益廣泛，一臺工控機往往裝有十幾個甚至幾十個傳感器。傳感器的廣泛應用使得工控機的控制更加靈活，通過各傳感器反饋回來的數據有利于工控機的精確控制，隨著傳感技術的進步工控機的性能越來越強大。傳感器檢測到的數據通常以電壓形式表現出來。工控機的總控制模塊讀取各傳感器的電壓數據一般采用以下技術。一般的電壓數據采集是通過在各傳感器節點上掛載高阻抗的電壓檢測電路，通過檢測電路先把待測電壓的模擬值量化成數字值，工控機的總控模塊通過端口用編碼方式讀取各傳感器的電壓值以實現各傳感器檢測數據的反饋。這有利于電壓數據的正確傳輸，并通過高阻抗進行了對總控模塊的隔離保護，但通過上述方法采集各傳感器節點的電壓數據還存在以下不足1、由于傳感器的種類很多，電壓信號的范圍各不一樣，要準備多種電壓檢測電路與各種傳感器相對應，這對傳感器的選型造成極大影響，限制了很多傳感器的應用。2、每增加一個傳感器，工控機的總控模塊就要增加對應的端口與之通訊，隨著傳感器數量的增加，與傳感器的通訊占用工控機的總控模塊的大量端口，不利于工控機總控模塊的選型，也對整臺工控設備的成本造成影響。3待測電壓接入電壓檢測電路時，一般是有一端接到檢測電路的電源地作為檢測基準點，另一端接到檢測端口從爾測出待測電壓的大小。由于電壓數據是通過端口與工控機的總控模塊通訊，各傳感器最終以共地的形式并存，這就使各傳感器在工作的時候會互相干撓，影響傳感器檢測數據的正確性，嚴重時影響整臺設備的電平邏輯。綜上所述，對于工控設備的電壓數據采集來講，需要一種結構簡單，價格低廉，寬量程、少通訊端口并且帶隔離通訊的電壓數據采集電路來解決以上問題。
實用新型內容本實用新型的目的，是為了解決上述問題，提供了一種結構簡單，價格低廉，寬量程、少通訊端口的帶485隔離通訊的寬量程電壓數據采集電路。本實用新型的目的可以通過如下措施達到帶485隔離通訊的寬量程電壓數據采集電路，其結構特點是1)包括寬量程電壓采集電路、控制芯片電路、485隔離通訊電路；所述寬量程電壓采集電路的信號輸出端與所述控制芯片電路的信號輸入端連接，所述控制芯片電路的一個信號輸入/輸出端與所述485隔離通訊電路的一個信號輸入/輸出端連接，所述控制芯片電路的反饋信號輸出端與所述寬量程電壓采集電路的信號輸入端連接；2)所述寬量程電壓采集電路由電壓檢測芯片U7、繼電器驅動芯片U6和信號繼電器RLl RL5以及外圍的電阻、積分電容連接而成；控制芯片電路由主控芯片ATl及外圍的
4晶體振蕩器ZTA1、電容電阻R9連接而成；所述485隔離通訊電路由通訊芯片Ul及外圍電阻電容連接而成。本實用新型的目的還可以通過如下措施達到本實用新型的一種實施方式是所述寬量程電壓采集電路由電壓檢測芯片U7，積分電阻R31，積分電容CX3，自動調零電容CX4，基準電容CX5，濾波電容CX2，隔離電阻R33， 網絡排阻R34，接線端子P3，繼電器驅動芯片U6及信號繼電器RLl RL5連接而成；1)所述電壓檢測芯片U7的第4腳與積分電容CX3的一端相連，積分電容CX3另一端分別接自動調零電容CX4和積分電阻R31的一端，自動調零電容CX4的另一端接電壓檢測芯片U7的第5腳，積分電阻的另一端接電壓檢測芯片U7的第6腳，電壓檢測芯片U7 的第7腳接基準電容CX5的一端，基準電容CX5的另一端接電壓檢測芯片U7的第8腳，電壓檢測芯片U7的第1腳與隔離的-5V相連，電壓檢測芯片U7的第11腳與隔離的5V相連， 電壓檢測芯片U7的第2腳與隔離的IOOmV基準電壓相連，電壓檢測芯片U7的第3腳、第9 腳、第M腳與隔離的電源地相連，電壓檢測芯片U7的第10腳分別與濾波電容CX2、隔離電阻R33的一端相連，CX2的另一端接隔離的電源地，隔離電阻R33的另一端分別與信號繼電器RLl RL5的第4腳相連；所述電壓檢測芯片U7的輸出端與控制芯片電路的信號輸入端連接；2)所述繼電器驅動芯片U6的第16腳接信號繼電器RLl的第2腳、繼電器驅動芯片U6的第15腳接信號繼電器RL2的第2腳、繼電器驅動芯片U6的第14腳接信號繼電器 RL3的第2腳、繼電器驅動芯片U6的第13腳接信號繼電器RL4的第2腳、繼電器驅動芯片 U6的第12腳接信號繼電器RL5的第2腳，繼電器驅動芯片U6的第9腳接隔離的12V，繼電器驅動芯片U6的第8腳接隔離的電源地，信號繼電器RLl RL5的第1腳均接隔離的12V， 信號繼電器RLl的第8腳分別與網絡排阻R34的第1腳和接線端子P3的第1腳相連，信號繼電器RL2的第8腳與網絡排阻R34的第2腳相連，信號繼電器RL3的第8腳與網絡排阻 R34的第3腳相連，信號繼電器RL4的第8腳與網絡排阻R34的第4腳相連，信號繼電器RL5 的第8腳與網絡排阻R34的第5腳相連，網絡排阻R34的第6腳接隔離的電源地，接線端子的第3腳接隔離的電源地；所述繼電器驅動芯片TO的信號輸入端與控制芯片電路的反饋信號輸出端連接。本實用新型的一種實施方式是所述控制芯片電路由主控芯片AT1，晶體振蕩器 ZTA1，振蕩電容C9、C10，復位電容EC5，復位電阻R9以及濾波電容C8連接而成；主控芯片 ATl的第6腳分別與晶體振蕩器ZTAl的一端、振蕩電容C9的一端相連，主控芯片ATl的第 7腳分別與晶體振蕩器ZTAl的另一端、振蕩電容ClO的一端相連，振蕩電容C9、C10的另一端接隔離電源地，主控芯片ATl的第3腳分別與復位電容EC5的負極、復位電阻R9的一端相連，復位電容EC5的正極接隔離電源5V，復位電阻R9的另一端接隔離電源地，濾波電容 C8的一端接接隔離電源5V，濾波電容C8的另一端接隔離電源地，主控芯片ATl的第觀腳接隔離電源5V，主控芯片ATl的第14腳接隔離電源地；所述主控芯片ATl的輸入端與所述寬量程電壓采集電路的信號輸出端連接，主控芯片ATl的反饋信號輸出端與寬量程電壓采集電路的信號輸入端連接，主控芯片ATl的一個信號輸入/輸出端與所述485隔離通訊電路的一個信號輸入/輸出端連接。本實用新型的一種實施方式是所述485隔離通訊電路由通訊芯片U1，保護電阻
5RlO、Rl 1，差分電阻R20、R21、R22，濾波電容C7，接線端子P2連接而成；通訊芯片Ul的第3 腳與保護電阻RlO —端相連，通訊芯片Ul的第6腳與保護電阻Rll —端相連，通訊芯片Ul 的第12腳分別與差分電阻R20、R21的一端及接線端子P2的3腳相連，差分電阻R21的另一端接總控模塊電源5V，通訊芯片Ul的第13腳分別與差分電阻R20的另一端、差分電阻 R22的一端及接線端子P2的第2腳相連，差分電阻R22的另一端接總控模塊電源地，濾波電容C7 —端接總控模塊電源5V，濾波電容C7另一端接總控模塊電源地，通訊芯片Ul的第 1腳接隔離電源5V，通訊芯片Ul的第2腳、第8腳接隔離電源地，通訊芯片Ul的第16腳接總控模塊電源5V，通訊芯片Ul的第9腳、第15腳接總控模塊電源地，接線端子P2的第1腳接總控模塊電源5V，接線端子P2的第4腳接總控模塊電源地；所述通訊芯片Ul的一個信號輸入/輸出端與所述所述控制芯片電路的一個信號輸入/輸出端連接。本實用新型的有益效果是本實用新型采用網絡排阻及信號繼電器作量程檔位選擇，并采用485隔離通訊電路的通訊芯片進行隔離數據傳輸。首先主控芯片讀取電壓測量芯片的數據，通過對數據的分析自動選擇適當的量程檔位，若電壓變化到不在當前檔位的測量范圍內時，主控芯片會隨著電壓的變化進行量程檔位的自適應，以實現寬量程電壓測量，可測量的電壓范圍為-2000V到+2000V，精度為四位有效數字，基本適用于各種傳感器的電壓測量；然后主控芯片把測量到的數據通過485隔離通訊電路的通訊芯片與總控模塊進行數據傳輸，多個傳感器都只需要兩根數據線就能實現數據傳輸，占用總控模塊的端口少，同時各個傳感器獨立存在于電路上工作，互不影響，傳感器檢測出的數據更穩定、更可靠，實現寬量程、少通訊端口并且帶隔離通訊的電壓數據采集。整個電路快捷、精準、可靠，自動化程度高，適用性強，應用范圍極廣。
圖1是本實用新型具體實施例的電路原理框圖。圖2是本實用新型具體實施例的電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步的詳細描述具體實施例1 參照圖1，本實施例包括寬量程電壓采集電路1、控制芯片電路2、485隔離通訊電路3 ；所述寬量程電壓采集電路1的信號輸出端與所述控制芯片電路2的信號輸入端連接， 所述控制芯片電路2的一個信號輸入/輸出端與所述485隔離通訊電路3的一個信號輸入 /輸出端連接，所述控制芯片電路2的反饋信號輸出端與所述寬量程電壓采集電路1的信號輸入端連接；所述寬量程電壓采集電路1由電壓檢測芯片U7、繼電器驅動芯片U6和信號繼電器RLl RL5以及外圍的電阻、電容連接而成；控制芯片電路2由主控芯片ATl及外圍的晶體振蕩器ZTA1、電阻、電容連接而成；所述485隔離通訊電路3由通訊芯片Ul及外圍電阻電容連接而成。參照圖2，本實施例中所述寬量程電壓采集電路1由電壓檢測芯片U7，積分電阻R31，積分電容CX3，自動調零電容CX4，基準電容CX5，濾波電容CX2，隔離電阻R33，網絡排阻R34，接線端子P3，繼電器驅動芯片U6及信號繼電器RLl RL5連接而成；所述電壓檢測芯片U7的第4腳與積分電容CX3的一端相連，積分電容CX3另一端分別接自動調零電容CX4和積分電阻R31的一端，自動調零電容CX4的另一端接電壓檢測芯片U7的第5腳，積分電阻的另一端接電壓檢測芯片U7的第6腳，電壓檢測芯片U7的第7 腳接基準電容CX5的一端，基準電容CX5的另一端接電壓檢測芯片U7的第8腳，電壓檢測芯片U7的第1腳與隔離的-5V相連，電壓檢測芯片U7的第11腳與隔離的5V相連，電壓檢測芯片U7的第2腳與隔離的IOOmV基準電壓相連，電壓檢測芯片U7的第3腳、第9腳、第M 腳與隔離的電源地相連，電壓檢測芯片U7的第10腳分別與濾波電容CX2、隔離電阻R33的一端相連，CX2的另一端接隔離的電源地，隔離電阻R33的另一端分別與信號繼電器RLl RL5的第4腳相連；所述繼電器驅動芯片U6的第16腳接信號繼電器RLl的第2腳、繼電器驅動芯片 U6的第15腳接信號繼電器RL2的第2腳、繼電器驅動芯片U6的第14腳接信號繼電器RL3 的第2腳、繼電器驅動芯片U6的第13腳接信號繼電器RL4的第2腳、繼電器驅動芯片U6 的第12腳接信號繼電器RL5的第2腳，繼電器驅動芯片U6的第9腳接隔離的12V，繼電器驅動芯片U6的第8腳接隔離的電源地，信號繼電器RLl RL5的第1腳均接隔離的12V，信號繼電器RLl的第8腳分別與網絡排阻R34的第1腳和接線端子P3的第1腳相連，信號繼電器RL2的第8腳與網絡排阻R34的第2腳相連，信號繼電器RL3的第8腳與網絡排阻R34 的第3腳相連，信號繼電器RL4的第8腳與網絡排阻R34的第4腳相連，信號繼電器RL5的第8腳與網絡排阻R34的第5腳相連，網絡排阻R34的第6腳接隔離的電源地，接線端子的第3腳接隔離的電源地；所述控制芯片電路2由主控芯片ATl，晶體振蕩器ZTAl，振蕩電容C9、C10，復位電容EC5，復位電阻R9以及濾波電容C8連接而成；主控芯片ATl的第6腳分別與晶體振蕩器 ZTAl的一端、振蕩電容C9的一端相連，主控芯片ATl的第7腳分別與晶體振蕩器ZTAl的另一端、振蕩電容ClO的一端相連，振蕩電容C9、C10的另一端接隔離電源地，主控芯片ATl 的第3腳分別與復位電容EC5的負極、復位電阻R9的一端相連，復位電容EC5的正極接隔離電源5V，復位電阻R9的另一端接隔離電源地，濾波電容C8的一端接接隔離電源5V，濾波電容C8的另一端接隔離電源地；主控芯片ATl的第觀腳接隔離電源5V，主控芯片ATl的第14腳接隔離電源地；主控芯片ATl的第10腳、第20腳、第21腳、第22腳、第26腳分別與電壓檢測芯片U7的第21腳、第27腳、第觀腳、第23腳、第M腳相連，主控芯片ATl的第12腳、第13腳、第17腳、第18腳、第19腳分別與繼電器驅動芯片U6的第1腳、第2腳、 第5腳、第4腳、第3腳相連。所述485隔離通訊電路3由通訊芯片U1，保護電阻R10、附1，差分電阻1 20、R21、 R22，濾波電容C7，接線端子P2連接而成；通訊芯片Ul的第3腳與保護電阻RlO —端相連， 保護電阻RlO的另一端接主控芯片ATl的第4腳，通訊芯片Ul的第4腳、第5腳與控制芯片電路ATl的8腳相連，通訊芯片Ul的第6腳與保護電阻Rll —端相連，，Rll另一端接主控芯片ATl的第5腳，通訊芯片Ul的第12腳分別與差分電阻R20、R21的一端及接線端子 P2的3腳相連，差分電阻R21的另一端接總控模塊電源5V，通訊芯片Ul的第13腳分別與差分電阻R20的另一端、差分電阻R22的一端及接線端子P2的第2腳相連，差分電阻R22的另一端接總控模塊電源地，濾波電容C7 —端接總控模塊電源5V，濾波電容C7另一端接總控模塊電源地，通訊芯片Ul的第1腳接隔離電源5V，通訊芯片Ul的第2腳、第8腳接隔離電源地，通訊芯片Ul的第16腳接總控模塊電源5V，通訊芯片Ul的第9腳、第15腳接總控模塊電源地，接線端子P2的第1腳接總控模塊電源5V，接線端子P2的第4腳接總控模塊電源地；本實施例的工作原理參照圖1、圖2，待測電壓與接線端子P3連接，電路工作時，主控芯片ATl首先導通信號繼電器RL5，電路以最大量程工作，同時ATl讀取電壓測量芯片U7的數據，根據讀取的數據選擇適當的量程；當電壓發生變化時ATl根據讀取的數據判斷現量程檔位是否合適測量當前電壓，并根據判斷結果自動調節量程檔位實現對電壓的精確測量，測量完成后待測電壓的數據先保存在ATl里；ATl通過隔離485通訊芯片Ul用RS-485總線與工控設備總控模塊4進行數據交互，ATl接收到工控設備總控模塊4通過Ul發送過來的接收數據請求后，把保存在內部的待測電壓的數據通過Ul傳送到工控設備總控模塊，完成寬量程并且帶隔離總線通訊的電壓數據采集。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施例，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的范圍內，根據本實用新型的技術方案及其實用新型構思加以等同替換或改變，都屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.帶485隔離通訊的寬量程電壓數據采集電路，其特征是1)包括寬量程電壓采集電路(1)、控制芯片電路(2)、485隔離通訊電路(3)；所述寬量程電壓采集電路(1)的信號輸出端與所述控制芯片電路O)的信號輸入端連接，所述控制芯片電路O)的一個信號輸入/輸出端與所述485隔離通訊電路(3)的一個信號輸入/輸出端連接，所述控制芯片電路O)的反饋信號輸出端與所述寬量程電壓采集電路(1)的信號輸入端連接；2)所述寬量程電壓采集電路(1)由電壓檢測芯片U7、繼電器驅動芯片TO和信號繼電器RLl RL5以及外圍的電阻、電容連接而成；控制芯片電路⑵由主控芯片ATl及外圍的晶體振蕩器ZTA1、電阻、電容連接而成；所述485隔離通訊電路(3)由通訊芯片Ul及外圍電阻、電容連接而成。
2.根據權利要求1所述的帶485隔離通訊的寬量程電壓數據采集電路，其特征是所述寬量程電壓采集電路(1)由電壓檢測芯片U7，積分電阻R31，積分電容CX3，自動調零電容 CX4，基準電容CX5，濾波電容CX2，隔離電阻R33，網絡排阻R34，接線端子P3，繼電器驅動芯片U6及信號繼電器RLl RL5連接而成；1)所述電壓檢測芯片U7的第4腳與積分電容CX3的一端相連，積分電容CX3另一端分別接自動調零電容CX4和積分電阻R31的一端，自動調零電容CX4的另一端接電壓檢測芯片U7的第5腳，積分電阻的另一端接電壓檢測芯片U7的第6腳，電壓檢測芯片U7的第 7腳接基準電容CX5的一端，基準電容CX5的另一端接電壓檢測芯片U7的第8腳，電壓檢測芯片U7的第1腳與隔離的-5V相連，電壓檢測芯片U7的第11腳與隔離的5V相連，電壓檢測芯片U7的第2腳與隔離的IOOmV基準電壓相連，電壓檢測芯片U7的第3腳、第9腳、 第M腳與隔離的電源地相連，電壓檢測芯片U7的第10腳分別與濾波電容CX2、隔離電阻 R33的一端相連，CX2的另一端接隔離的電源地，隔離電阻R33的另一端分別與信號繼電器 RLl RL5的第4腳相連；所述電壓檢測芯片U7的輸出端與控制芯片電路(2)的信號輸入端連接；2)所述繼電器驅動芯片U6的第16腳接信號繼電器RLl的第2腳、繼電器驅動芯片U6 的第15腳接信號繼電器RL2的第2腳、繼電器驅動芯片U6的第14腳接信號繼電器RL3的第2腳、繼電器驅動芯片U6的第13腳接信號繼電器RL4的第2腳、繼電器驅動芯片U6的第12腳接信號繼電器RL5的第2腳，繼電器驅動芯片U6的第9腳接隔離的12V，繼電器驅動芯片TO的第8腳接隔離的電源地，信號繼電器RLl RL5的第1腳均接隔離的12V，信號繼電器RLl的第8腳分別與網絡排阻R34的第1腳和接線端子P3的第1腳相連，信號繼電器RL2的第8腳與網絡排阻R34的第2腳相連，信號繼電器RL3的第8腳與網絡排阻R34的第3腳相連，信號繼電器RL4的第8腳與網絡排阻R34的第4腳相連，信號繼電器RL5的第 8腳與網絡排阻R34的第5腳相連，網絡排阻R34的第6腳接隔離的電源地，接線端子的第 3腳接隔離的電源地；所述繼電器驅動芯片U6的信號輸入端與控制芯片電路(2)的反饋信號輸出端連接。
3.根據權利要求1所述的帶485隔離通訊的寬量程電壓數據采集電路，其特征是所述控制芯片電路O)由主控芯片AT1，晶體振蕩器ZTA1，振蕩電容C9、C10，復位電容EC5，復位電阻R9以及濾波電容C8連接而成；主控芯片ATl的第6腳分別與晶體振蕩器ZTAl的一端、振蕩電容C9的一端相連，主控芯片ATl的第7腳分別與晶體振蕩器ZTAl的另一端、振蕩電容ClO的一端相連，振蕩電容C9、ClO的另一端接隔離電源地，主控芯片ATl的第3腳分別與復位電容EC5的負極、復位電阻R9的一端相連，復位電容EC5的正極接隔離電源5V， 復位電阻R9的另一端接隔離電源地，濾波電容C8的一端接接隔離電源5V，濾波電容C8的另一端接隔離電源地，主控芯片ATl的第觀腳接隔離電源5V，主控芯片ATl的第14腳接隔離電源地；所述主控芯片ATl的輸入端與所述寬量程電壓采集電路(1)的信號輸出端連接，主控芯片ATl的反饋信號輸出端與寬量程電壓采集電路(1)的信號輸入端連接，主控芯片ATl的一個信號輸入/輸出端與所述485隔離通訊電路(3)的一個信號輸入/輸出端連接。
4.根據權利要求1所述的帶485隔離通訊的寬量程電壓數據采集電路，其特征是所述485隔離通訊電路(3)由通訊芯片肌，保護電阻1 10、1 11，差分電阻1 20、1 21、1 22，濾波電容C7，接線端子P2連接而成；通訊芯片Ul的第3腳與保護電阻RlO —端相連，通訊芯片 Ul的第6腳與保護電阻Rll —端相連，通訊芯片Ul的第12腳分別與差分電阻R20、R21的一端及接線端子P2的3腳相連，差分電阻R21的另一端接總控模塊電源5V，通訊芯片Ul的第13腳分別與差分電阻R20的另一端、差分電阻R22的一端及接線端子P2的第2腳相連， 差分電阻R22的另一端接總控模塊電源地，濾波電容C7 —端接總控模塊電源5V，濾波電容 C7另一端接總控模塊電源地，通訊芯片Ul的第1腳接隔離電源5V，通訊芯片Ul的第2腳、 第8腳接隔離電源地，通訊芯片Ul的第16腳接總控模塊電源5V，通訊芯片Ul的第9腳、 第15腳接總控模塊電源地，接線端子P2的第1腳接總控模塊電源5V，接線端子P2的第4 腳接總控模塊電源地；所述通訊芯片Ul的一個信號輸入/輸出端與所述所述控制芯片電路 (2)的一個信號輸入/輸出端連接。
專利摘要本實用新型涉及帶485隔離通訊的寬量程電壓數據采集電路，其特征是包括寬量程電壓采集電路(1)、控制芯片電路(2)、485隔離通訊電路(3)；所述寬量程電壓采集電路(1)的信號輸出端與所述控制芯片電路(2)的信號輸入端連接，所述控制芯片電路(2)的一個信號輸入/輸出端與所述485隔離通訊電路(3)的一個信號輸入/輸出端連接，所述控制芯片電路(2)的反饋信號輸出端與所述寬量程電壓采集電路(1)的信號輸入端連接。本實用新型能夠實現寬量程、少通訊端口并且帶隔離通訊的電壓數據采集。整個電路快捷、精準、可靠，自動化程度高，適用性強，應用范圍極廣。
文檔編號G01R15/09GK202008500SQ201120013050
公開日2011年10月12日 申請日期2011年1月17日 優先權日2011年1月17日
發明者廖中原, 汪軍, 黃祖好 申請人:佛山市順德區瑞德電子實業有限公司