一种GPS同步光耦开关切换电路制造技术

本发明专利技术公开了一种GPS同步光耦开关切换电路，包括主控电路，所述主控电路连接有用于控制光耦开关的光耦驱动模块、用于提供时间脉冲信号的GPS驱动模块；所述主控电路、光耦驱动模块及GPS驱动模块还连接有电源模块。本发明专利技术效果明显，方便实用，通过使用GPS进行微秒级的同步；取得准确时钟之后，通过MCU程序控制即可实现对应时间对光耦开关的控制；而光耦开关的开启、关断时间均小于1毫秒；有效实现了亚毫秒级的同步开关切换，并且带有光耦开关的优越隔离性和极长工作寿命的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种GPS同步光耦开关切换电路
本专利技术涉及一种同步中断器，属信号传输领域，具体是一种GPS同步光耦开关切换电路。
技术介绍
在长距离管道传输应用中，由于电化学原理，管道和相邻土壤之间会产生自然电位，而施加阴极保护时则与相邻土壤产生保护电位。管道自然电位是管道在未通电保护情况下的对地电位，自然电位随着管道表面（防腐层质量、管道腐蚀情况）和土壤条件不同而不同。管道保护电位是管道在施加阴极保护情况下的对地电位。实现对两者电位的测量可以实现对管道损耗程度的评估，在长距离管道的应用和维护上是有意义的。而在测量管道传输时，由于测量地理覆盖面积广，很难做到把相隔很远的电平结果严格同步，放在同一时间轴坐标下。在测量时需要分别测量试片到管道和地到管道的电位差，现阶段通常为人工切换或时钟芯片配合机械继电器切换，但是人工切换的精确度无法保证；而使用内时钟芯片同步的机械切换手段在长时间使用后出现两个明显问题，一是机械继电器触点损耗，连续使用几个月就会达到寿命，而且机械继电器切换时产生的感生电流也会造成测量结果初始值的偏差，使提高测量频率变得困难。二是内时钟芯片在使用精准度很高的温补晶振时，在一个月左右也会出现秒级的偏差，这就需要定期校对防止时间误差的累计。这两点使得设备需要定期保养调试校时，而且设备的寿命通常较短。因此急需一款既拥有较长使用寿命，又可保证时间误差在可接受的范围内的开关切换装置。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种GPS同步光耦开关切换电路，可实现亚毫秒级的同步开关切换，同时使用寿命长，隔离性佳。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种GPS同步光耦开关切换电路，包括主控电路，所述主控电路连接有用于控制光耦开关的光耦驱动模块、用于提供时间脉冲信号的GPS驱动模块；所述主控电路、光耦驱动模块及GPS驱动模块还连接有电源模块。进一步，所述电源模块包括电源芯片，所述电源芯片的1脚输出3.3V电源、同时1脚通过电容ⅩⅢ接地，所述电容ⅩⅢ并联有电容Ⅻ以及电容Ⅷ；所述电源芯片的2脚通过电感Ⅰ连接至电源芯片的4脚，所述电源芯片的3脚接地；所述电源芯片的5脚通过电容Ⅺ接地，同时5脚还通过电阻Ⅹ及电阻Ⅻ接地，所述电阻Ⅹ及电阻Ⅻ之间的ADC端还通过电容Ⅶ接地，所述电源芯片的5脚还通过开关连接至外部电源；所述电源芯片的6脚、电源芯片的7脚、电源芯片的8脚都连接至电源芯片的5脚；所述电源芯片的9脚接地；所述电源芯片的10脚通过电阻ⅩⅥ接地、同时通过电阻ⅩⅤ连接至电源芯片的1脚；所述外部电源为电池或220V电源。进一步，所述主控电路包括主控芯片，所述主控芯片的1脚接地，主控芯片的2脚、3脚、7脚、8脚、9脚、10脚、11脚、14脚、19脚、20脚分别连接至OSCIN端、OSCOUT端、ADC端、TXD端、RXD端、CHRG端、STDBY端、PPS端、SWDIO端以及SECLK端；所述主控芯片的的4脚的NRST端、6脚的RELAY端空载；所述主控芯片的12脚连接有接口Ⅶ的2脚，所述接口Ⅶ的1脚接地；所述主控芯片的13脚连接至光耦驱动模块；所述主控芯片的15脚接地，所述主控芯片的16脚连接至电源芯片的1脚，同时还通过电容Ⅱ连接至15脚；所述主控芯片的17脚通过电阻Ⅱ连接至电源芯片的1脚；所述主控芯片的18脚通过电阻Ⅰ连接至电源芯片的1脚。进一步，所述GPS驱动模块包括GPS芯片，所述GPS芯片的1脚通过电阻Ⅷ连接至主控芯片的TXD端；所述GPS芯片的2脚通过电阻Ⅶ连接至主控芯片的RXD端；所述GPS芯片的3脚接地，所述GPS芯片的4脚连接至电源芯片的1脚；所述GPS芯片的5脚通过电阻ⅩⅢ连接有二极管，所述电池通过二极管单向导通连接至电阻ⅩⅢ；所述GPS芯片的6脚通过电阻Ⅵ连接至主控芯片的PPS端；所述GPS芯片的7脚、8脚、10脚空载；所述GPS芯片的9脚连接至电源芯片的1脚，同时9脚还通过电容Ⅴ接地；所述GPS芯片的11脚连接有天线座，所述GPS芯片的12脚接地。进一步，所述光耦驱动模块包括光耦开关，所述光耦开关的1脚通过电阻Ⅲ连接至电源芯片的1脚，所述光耦开关的2脚连接有三极管Ⅰ的集电极，所述三极管Ⅰ的发射极接地、基极通过电阻连接至主控芯片的13脚；所述光耦开关的3脚与4脚分别通过接口Ⅴ与接口Ⅳ连接至外部需控制切换的负载。本专利技术的有益效果是：通过使用GPS进行微秒级的同步。取得准确时钟之后，通过MCU程序控制即可实现对应时间对光耦开关的控制。而光耦开关的开启、关断时间均小于1毫秒。所以该套系统实现了亚毫秒级的同步开关切换，并且带有光耦开关的优越隔离性和极长工作寿命的特点。为实现短时间，高频率的开关切换，GPS的准时和光耦开关的多次切换寿命是非常必要的。而高频率的切换则可以显著提高工作效率，准确的时钟也可以辅助消除工频等强干扰，使得测量结果更准确。迅速的采集到准确的结果可以大幅度提高管道测量的工作效率，并降低了相关人员成本。。附图说明图1为本专利技术结构框图；图2为本专利技术电源模块电路图；图3为本专利技术主控电路及光耦驱动模块电路图；图4为本专利技术GPS驱动模块电路图图5为本专利技术晶振电路图；图6为本专利技术USB供电电路图。图中：1、主控电路，2、光耦驱动模块，3、GPS驱动模块，4、电源模块，5、显示屏，R1、电阻Ⅰ，R2、电阻Ⅱ，R3、电阻Ⅲ，R4、电阻Ⅳ，R5、电阻Ⅴ，R6、电阻Ⅵ，R7、电阻Ⅶ，R8、电阻Ⅷ，R10、电阻Ⅹ，R11、电阻Ⅺ，R12、电阻Ⅻ，R13、电阻ⅩⅢ，R14、电阻ⅩⅣ，R15、电阻ⅩⅤ，R16、电阻ⅩⅥ，C1、电容Ⅰ，C2、电容Ⅱ，C3、电容Ⅲ，C5、电容Ⅴ，C6、电容Ⅵ，C7、电容Ⅶ，C8、电容Ⅷ，C9、电容Ⅸ，C10、电容Ⅹ，C11、电容Ⅺ，C12、电容Ⅻ，C13、电容ⅩⅢ，U2、主控芯片，U3、GPS芯片，U4、供电芯片，U5、电源芯片，Q1、三极管Ⅰ，Q3、晶振，K1、光耦开关，L1、电感Ⅰ，D2、二极管Ⅱ，J4、接口Ⅳ，J5、接口Ⅴ，J7、接口Ⅶ，J8、电池端口，J9、开关，J10、USB母座，J11、天线座。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示，一种GPS同步光耦开关切换电路，包括主控电路1，所述主控电路1连接有用于控制光耦开关的光耦驱动模块2、用于提供时间脉冲信号的GPS驱动模块3；所述主控电路1、光耦驱动模块2及GPS驱动模块3还连接有电源模块4。进一步，如图2所示，所述电源模块4包括电源芯片U5，所述电源芯片U5的1脚输出3.3V电源、同时1脚通过电容ⅩⅢC13接地，所述电容ⅩⅢC13并联有电容ⅫC12以及电容ⅧC8；所述电源芯片U5的2脚通过电感ⅠL1连接至电源芯片U5的4脚，所述电源芯片U5的3脚接地；所述电源芯片U5的5脚通过电容Ⅺ接地，同时5脚还通过电阻ⅩR10及电阻ⅫR12接地，所述电阻ⅩR10及电阻ⅫR12之间的ADC端还通过电容ⅦC7接地，所述电源芯片U5的5脚还通过开关连接至外部电源；所述电源芯片U5的6脚、电源芯片U5的7脚、电源芯片U5的8脚都连接至电源芯片U5的5脚；所述电源芯片U5的9脚接地；所述电源芯片U5的10脚通过电阻ⅩⅥR16接地、同时通过电阻ⅩⅤR15连接至电源芯片U5的1脚，所述电源芯片U5的EP端接地；所述外部电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GPS同步光耦开关切换电路，其特征在于，包括主控电路（1），所述主控电路（1）连接有用于控制光耦开关的光耦驱动模块（2）、用于提供时间脉冲信号的GPS驱动模块（3）；所述主控电路（1）、光耦驱动模块（2）及GPS驱动模块（3）还连接有电源模块（4）。

【技术特征摘要】
1.一种GPS同步光耦开关切换电路，其特征在于，包括主控电路（1），所述主控电路（1）连接有用于控制光耦开关的光耦驱动模块（2）、用于提供时间脉冲信号的GPS驱动模块（3）；所述主控电路（1）、光耦驱动模块（2）及GPS驱动模块（3）还连接有电源模块（4）。2.根据权利要求1所述的一种GPS同步光耦开关切换电路，其特征在于，所述电源模块（4）包括电源芯片（U5），所述电源芯片（U5）的1脚输出3.3V电源、同时1脚通过电容ⅩⅢ（C13）接地，所述电容ⅩⅢ（C13）并联有电容Ⅻ（C12）以及电容Ⅷ（C8）；所述电源芯片（U5）的2脚通过电感Ⅰ（L1）连接至电源芯片（U5）的4脚，所述电源芯片（U5）的3脚接地；所述电源芯片（U5）的5脚通过电容Ⅺ接地，同时5脚还通过电阻Ⅹ（R10）及电阻Ⅻ（R12）接地，所述电阻Ⅹ（R10）及电阻Ⅻ（R12）之间的ADC端还通过电容Ⅶ（C7）接地，所述电源芯片（U5）的5脚还通过开关连接至外部电源；所述电源芯片（U5）的6脚、电源芯片（U5）的7脚、电源芯片（U5）的8脚都连接至电源芯片（U5）的5脚；所述电源芯片（U5）的9脚接地；所述电源芯片（U5）的10脚通过电阻ⅩⅥ（R16）接地、同时通过电阻ⅩⅤ（R15）连接至电源芯片（U5）的1脚，所述电源芯片（U5）的EP端接地。3.根据权利要求2所述的一种GPS同步光耦开关切换电路，其特征在于，所述主控电路（1）包括主控芯片（U2），所述主控芯片（U2）的1脚接地，主控芯片（U2）的2脚、3脚、8脚、9脚、10脚、11脚、14脚、19脚、20脚依次连接有OSCIN端、OSCOUT端、TXD端、RXD端、CHRG端、STDBY端、PPS端、SWDIO端以及SECLK端；所述主控芯片（U2）的7脚连接至电源模块上电阻Ⅹ（R10）及电阻Ⅻ（R12）之间的ADC端；所述主控芯片（U2）的4脚的NRST端空载、6脚的RELAY端空载；所述主控芯片（U2）的12脚连接有接口Ⅶ（J7）的2脚，所述接口Ⅶ（J7）的1脚接地；所述主控芯片（U2）的13脚连接至光耦驱动模块；所述主控芯片（U2）的15脚接地，所述主控芯片（U2）的16脚连接至电源芯片（U5）的1脚，同时还通过电容Ⅱ（C2）连接至15脚；所述主控芯片（U2）的17脚通过电阻Ⅱ（R2）连接至电源芯片（U5）的1脚；所述主控芯片（U2）的18脚通过电阻Ⅰ（R1）连接至电源芯片（U5）的1脚。4.根据权利要求3所述的一种GPS同步光耦开关切换电路，其特征在于，所述GPS驱动模块（3）包括GPS芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：段齐甫，王绪乔，
申请(专利权)人：徐州生波网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32