一种数字化电压传感器模块制造技术

本发明专利技术公开了一种数字化电压传感器模块，与控制电路相连，包括电源单元、模拟电路单元、数字电路单元，电源单元的输入端与控制电路的电源输出端相连，电源单元的输出端与模拟电路单元、数字电路单元相连以用于供电；模拟电路单元包括电压传感器、采样电路、信号调理电路，数字电路单元包括AD转换电路、数字化处理模块，电压传感器的输出端与采样电路的输入端相连，采样电路的输出端与信号调理电路的输入端相连，信号调理电路的输出端与AD转换电路的输入端相连，AD转换电路的输出端与数字化处理模块的输入端相连，数字化处理模块的输出端通过通信模块与控制电路相连。本发明专利技术能够简化控制电路规模、便于维修、还能避免模拟信号对控制电路的干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种数字化电压传感器模块
本专利技术涉及电压传感器领域，具体的涉及一种数字化电压传感器模块。
技术介绍
目前电压传感器均是模拟信号输出，其信号处理流程是先通过模拟采样和信号变换输出AD转换电路，最后经过FPGA数字化处理，然后通过数据总线输入到控制芯片。目前采样、信号变换、AD转换过程都是需要在控制电路中实现，但是模拟信号的引入，会增加对控制电路的信号干扰，与此同时，控制电路中需要增加给模拟采样和数字化处理两个部分供电的电源，也增加了其电路的复杂程度。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种简化控制电路规模、减少对控制电路干扰的数字化电压传感器模块。本专利技术采用的技术方案是：一种数字化电压传感器模块，用于连接控制电路，包括：电源单元、模拟电路单元、数字电路单元，所述电源单元的输入端与控制电路的电源输出端相连，电源单元的输出端分别与模拟电路单元、数字电路单元相连以用于供电；所述模拟电路单元包括电压传感器、采样电路、信号调理电路，所述数字电路单元包括AD转换电路、数字化处理模块，所述电压传感器的输出端与采样电路的输入端相连，所述采样电路的输出端与信号调理电路的输入端相连，所述信号调理电路的输出端与AD转换电路的输入端相连，所述AD转换电路的输出端与数字化处理模块的输入端相连，所述数字化处理模块的输出端通过通信模块与控制电路相连。进一步的，所述数字化处理模块采用FPGA模块或CPLD模块中的一种。进一步的，所述通信模块为485信号驱动电路，所述485信号驱动电路通过485总线与控制电路的485端子相连。进一步的，所述采样电路包括运算放大器U2A、TVS瞬态抑制二极管D1A、电阻R4，所述信号调理电路包括运算放大器U2B和若干电阻；所述电压传感器的输出端与运算放大器U2A的同相输入端相连，所述电阻R4与TVS瞬态抑制二极管D1A并联，电阻R4与TVS瞬态抑制二极管D1A的一个公共端与运算放大器U2A的同相输入端相连，电阻R4与TVS瞬态抑制二极管D1A的另一个公共端接地，所述运算放大器U2A的输出端通过电阻R2与运算放大器U2B的反相输入端相连，所述运算放大器U2B的输出端与AD转换电路的信号输入端相连。进一步的，所述运算放大器U2A的反相输入端与输入端相连，所述运算放大器U2B的同相输入端接地，运算放大器U2B的反向输入端与输入端之间设置有彼此并联的电容C5和电阻R1。进一步的，所述电源单元包括滤波器F1和DC-DC隔离电源模块U3，所述滤波器的输入端与控制电路的电源输出端相连，滤波器的输出端与DC-DC隔离电源模块U3的输入端相连，所述DC-DC隔离电源模块U3的输出端用于输出15V电压。进一步的，还包括稳压器U4、电感L1和L2，所述稳压器U4的输入端与DC-DC隔离电源模块U3输出端相连，稳压器U4的输出端用于提供5V模拟电源，所述稳压器的正极输出端AVCC5与电感L1的一端相连，稳压器的接地端AGND与电感L2的一端相连，所述电感L1与L2的另一端用于提供5V数字电源。进一步的，所述滤波器的正极输入端与负极输入端之间设置有互相并联的电容C8和C9，所述DC-DC隔离电源模块U3的正极输出端与接地端之间设置有互相并联的电容C6和C7，DC-DC隔离电源模块U3的负极输出端与接地端之间设置有互相并联的电容C10和C11。本专利技术的有益效果：1、在电压传感器模块的电路板上集成有提供低压工作电压的电源单元，可以简化控制电路规模，使控制电路集成度更高。2、将传感器模块化处理，使其成为一个独立的单元，检修维护更加方便。3、将模拟信号处理环节放在传感器处理电路板上，减少对控制电路的干扰。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的说明；图1为本专利技术数字化电压传感器模块的原理示意图；图2为本专利技术模拟电路单元和数字电路单元的电路原理图；图3为本专利技术电源单元滤波器F1和DC-DC隔离电源模块的电路原理图；图4位本专利技术电源单元稳压器U4的电路原理图；图5为本专利技术数字电源端子的电路原理图；图6a-6b为电压传输协议的原理示意图。具体实施方式如图1-图3所示为本专利技术的一种数字化电压传感器模块，用于连接控制电路，包括：电源单元1、模拟电路单元2、数字电路单元3，电源单元1的输入端与控制电路的电源输出端相连，电源单元1的输出端分别与模拟电路单元2、数字电路单元3相连以用于供电；模拟电路单元2包括电压传感器21、采样电路22、信号调理电路23，数字电路单元3包括AD转换电路31、数字化处理模块32，电压传感器21的输出端与采样电路22的输入端相连，采样电路22的输出端与信号调理电路23的输入端相连，信号调理电路23的输出端与AD转换电路31的输入端相连，AD转换电路31的输出端与数字化处理模块32的输入端相连，数字化处理模块32的输出端通过通信模块与控制电路相连。其中，电压传感器采用常规的电压互感器、电压变送器即可。优选的，数字化处理模块32采用FPGA模块或CPLD模块中的一种，本实施例中采用FPGA模块。如图2所示，采样电路22包括运算放大器U2A、TVS瞬态抑制二极管D1A、电阻R4，信号调理电路23包括运算放大器U2B和若干电阻；电压传感器21的输出端与运算放大器U2A的同相输入端相连，电阻R4与TVS瞬态抑制二极管D1A并联，电阻R4与TVS瞬态抑制二极管D1A的一个公共端与运算放大器U2A的同相输入端相连，电阻R4与TVS瞬态抑制二极管D1A的另一个公共端接地，运算放大器U2A的输出端通过电阻R2与运算放大器U2B的反相输入端相连，运算放大器U2B的输出端与AD转换电路31的信号输入端相连。其中，运算放大器U2A的反相输入端与输入端相连，运算放大器U2B的同相输入端接地，运算放大器U2B的反向输入端与输入端之间设置有彼此并联的电容C5和电阻R1。如图3所示，电源单元1包括滤波器F1和DC-DC隔离电源模块U3，滤波器的输入端与控制电路的电源输出端相连，滤波器的输出端与DC-DC隔离电源模块U3的输入端相连，DC-DC隔离电源模块U3的输出端用于输出15V电压。还包括稳压器U4、电感L1和L2，稳压器U4的输入端与DC-DC隔离电源模块U3输出端相连，稳压器U4的输出端用于提供5V模拟电源，稳压器的正极输出端AVCC5与电感L1的一端相连，稳压器的接地端AGND与电感L2的一端相连，电感L1与L2的另一端用于提供5V数字电源。其中，滤波器的正极输入端与负极输入端之间设置有互相并联的电容C8和C9，DC-DC隔离电源模块U3的正极输出端与接地端之间设置有互相并联的电容C6和C7，DC-DC隔离电源模块U3的负极输出端与接地端之间设置有互相并联的电容C10和C11。优选的，通信模块为485信号驱动电路33，485信号驱动电路33通过485总线与控制电路的485端子相连，通过485传输协议将电压信号发送给控制电路。为了提高数据传输效率以及传输过程中的抗干扰能力，优选的，本实施例中通过一种电压传输协议在电压传感器模块和控制电路之间传输信号，如图6a所示，电压传输协议的数据帧包括同步字和数据字，同步字和数据字交替传送，数据字宽度为12位，数据字第一位为最高位、最后一位为最低位；同步字宽度为13位，同步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字化电压传感器模块，用于连接控制电路，其特征在于，包括：电源单元(1)、模拟电路单元(2)、数字电路单元(3)，所述电源单元(1)的输入端与控制电路的电源输出端相连，电源单元(1)的输出端分别与模拟电路单元(2)、数字电路单元(3)相连以用于供电；所述模拟电路单元(2)包括电压传感器(21)、采样电路(22)、信号调理电路(23)，所述数字电路单元(3)包括AD转换电路(31)、数字化处理模块(32)，所述电压传感器(21)的输出端与采样电路(22)的输入端相连，所述采样电路(22)的输出端与信号调理电路(23)的输入端相连，所述信号调理电路(23)的输出端与AD转换电路(31)的输入端相连，所述AD转换电路(31)的输出端与数字化处理模块(32)的输入端相连，所述数字化处理模块(32)的输出端通过通信模块与控制电路相连。

【技术特征摘要】
1.一种数字化电压传感器模块，用于连接控制电路，其特征在于，包括：电源单元(1)、模拟电路单元(2)、数字电路单元(3)，所述电源单元(1)的输入端与控制电路的电源输出端相连，电源单元(1)的输出端分别与模拟电路单元(2)、数字电路单元(3)相连以用于供电；所述模拟电路单元(2)包括电压传感器(21)、采样电路(22)、信号调理电路(23)，所述数字电路单元(3)包括AD转换电路(31)、数字化处理模块(32)，所述电压传感器(21)的输出端与采样电路(22)的输入端相连，所述采样电路(22)的输出端与信号调理电路(23)的输入端相连，所述信号调理电路(23)的输出端与AD转换电路(31)的输入端相连，所述AD转换电路(31)的输出端与数字化处理模块(32)的输入端相连，所述数字化处理模块(32)的输出端通过通信模块与控制电路相连。2.根据权利要求1所述的数字化电压传感器模块，其特征在于：所述数字化处理模块(32)采用FPGA模块或CPLD模块中的一种。3.根据权利要求1所述的数字化电压传感器模块，其特征在于：所述通信模块为485信号驱动电路(33)，所述485信号驱动电路(33)通过485总线与控制电路的485端子相连。4.根据权利要求1所述的数字化电压传感器模块，其特征在于：所述采样电路(22)包括运算放大器U2A、TVS瞬态抑制二极管D1A、电阻R4，所述信号调理电路(23)包括运算放大器U2B和若干电阻；所述电压传感器(21)的输入端通过分压电阻与待测端相连，电压传感器(21)的输出端与运算放大器U2A的同相输入端相连，所述电阻R4与TVS瞬态抑制二极管D1A并联，电阻R4与T...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨巍，王泉，肖力，
申请(专利权)人：杨巍，
类型：发明
国别省市：湖南,43