一种具有保护作用的电流信号采集电路制造技术

本发明专利技术公开了一种具有保护作用的电流信号采集电路，所述电路包括信号采集电路，其包括电源模块、与所述电源模块连接的传感器以及与所述传感器连接的信号调理电路；第一电流检测电路，对信号采集电路中传感器的供电电路的输出电流状态情况监视，并输出过流状态信号；第二电流检测电路，对电流信号采集电路中的信号调理电路中电路电流状态情况监视，并输出过流状态信号。本发明专利技术的具有保护作用的电流信号采集电路，其在实现传感器信号采集的同时，解决了电源短路到地，或者电源短路到信号输入端口时，可能导致内部器件损坏的问题，极大拓宽了内部的放大器、模拟开关器件选择范围和灵活性。

A current signal acquisition circuit with protection function

The present invention discloses a protective current signal acquisition circuit, which includes a signal acquisition circuit, which includes a power supply module, a sensor connected with the power supply module, and a signal conditioning circuit connected to the sensor, and a first current detection circuit for the power supply of a sensor in a signal acquisition circuit. The output current state of the circuit is monitored and the over current state signal is output; the second current detection circuit monitors the state of the circuit current in the signal conditioning circuit of the current signal acquisition circuit and outputs the over current state signal. The present invention has a protective current signal acquisition circuit, which, while realizing the acquisition of the sensor signal, can solve the problem of the internal device damage when the power supply is short circuited to the ground, or the power supply is short to the signal input port, which greatly widens the selection range of the internal amplifier and analog switch device and is flexible. Sex.

【技术实现步骤摘要】
一种具有保护作用的电流信号采集电路
本专利技术涉及信号采集电路，具体涉及一种具有保护作用的电流信号采集电路。
技术介绍
目前，现大多数传感器都向两线制发展，它只有两根接线，信号传输在的4～20mA电流里，因而具有连线简洁，传输距离远，抑制串扰能力强，安全防爆等优点。两线制传感器的其中一根接线连接24v电源模块，另一根接线输出4～20mA范围内的电流。传统两线制传感器电流输出信号采集电路结构简单，如图1所示，电源模块(PMS)为传感器供电，电源模块的电源通常是24v，可由低压差稳压器(LDO)，直流变换器(DCDC)或者交流-直流变换器(ACDC)这类电源模块管理系统实现。传感器输出的电流信号经过电阻R1后，转换为电压信号，经过缓冲器运算放大器(OP)处理后，模数转换器(ADC)对其进行采样、幅度量化。由于当前绝大部分ADC为低压工作器件，它只能工作在5v电源或5v以下电源，为了实现20ma对应模数转换器ADC满量程，R1两端的压降不可以超过5v，即R1的电阻通常小于或等于250Ω。其中P0和P1为PTC热敏电阻，它可以限定流过的电流。D0和D1是瞬态电压抑制二极管管(TVS管)，可以吸收静电释放(ESD)或者浪涌的能量。但是，在具体的应用过程中，还面临一些实际电路保护问题。例如，由于误操作，24v供电电源模块直接接入电流输入端口I1，这样会导致内部的低压器件，如运算放大器(OP)因过压而损坏。如果运算放大器(OP)选择耐高压的器件，必然大大限定了运算放大器的选择范围。同时，出现此类电压异常现象时，电路中缺乏相应的故障提示，若不快速发现问题，PTC热敏电阻P0和P1持续流过较大的电流，导致持续地发热，影响系统的稳定性和可靠性。此外，如图2所示，在多通道电流信号采集系统的一种实现结构中，几乎很难寻找到合适的耐高压模拟开关器件。综上所述，在传统的电流信号采集电路中，当电路中突然接入高电压时，电路中没有电路异常的提示以及对异常进行处理，并保护电路中的元器件，亟待进一步改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有保护作用的电流信号采集电路，用以解决现有电流信号采集电路中存在的缺乏电路异常提示，不能保护电路中的元器件的缺陷。为实现上述目的，本专利技术提供一种具有保护作用的电流信号采集电路，所述电路包括:信号采集电路，其包括电源模块、与所述电源模块连接的传感器以及与所述传感器连接的信号调理电路；第一电流检测电路，对信号采集电路中传感器供电电路的输出电流状态情况监视，并输出过流状态信号；第二电流检测电路，对所述信号调理电路中电路电流状态情况监视，并输出过流状态信号；过流保护电路，用于根据所述第一电流检测电路或所述第二电流检测电路的输出的过流状态信号，控制传感器供电电路的断开和延时关闭。本专利技术的一个实施例中，所述传感器供电电路上还连接有开关电路，所述开关电路包括mos管，所述mos管的栅极分别与R1电阻和R2电阻的一端连接，R2电阻的另一端与所述过流保护电路的输出端连接，R1电阻的另一端与所述电源模块连接；所述mos管的漏极与所述传感器连接；所述mos管的源极与所述电源模块连接。本专利技术的一个实施例中，所述mos管的漏极与所述第一PTC热敏电阻的一端连接，所述第一PTC热敏电阻的另一端分别与第一TVS管、所述传感器连接。本专利技术的一个实施例中，所述第一电流检测电路包括第一电流放大器以及电阻R0，所述电阻R0串联在所述传感器供电电路上，所述电流放大器的正极输入端与所述电阻R0一端连接，所述电流放大器的负极输入端与电阻R0的另一端连接，所述电流放大器的输出端与所述过流保护电路连接。本专利技术的一个实施例中，所述第二电流检测电路包括第二电流放大器以及与所述调理电路连接的电阻R3，所述第二电流放大器的正极输入端与电阻R3一端连接，负极输入端与电阻R3的另一端连接，所述第二电流放大器的输出端与所述过流保护电路连接。本专利技术的一个实施例中，所述过流保护电路包括第一电压比较器、第二电压比较器、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C1以及555芯片；所述第一电压比较器输入端与所述第一电流检测电路连接，所述第一电压比较器的输出端通过所述R4电阻与所述555芯片的TRIG端连接；所述第二电压比较器输入端与所述第二电流检测电路连接，所述第二电压比较器的输出端通过所述R5电阻与所述TRIG端连接；所述电源模块通过所述R6电阻与所述TRIG端连接；所述电源模块通过所述R7电阻与555芯片的Dis端、THR端以及所述电容C1一端连接，所述电容C1的另一端接地；所述555芯片的Q端输出控制信号控制所述传感器供电电路的断开和延时关闭。本专利技术的一个实施例中，所述过流保护电路还包括异常提示电路，所述异常提示电路包括电阻R8以及发光二极管D1，所述555芯片的Q端通过所述电阻R8与所述发光二极管D1正极连接，所述发光二极管D1的负极接地。本专利技术的一个实施例中，所述信号调理电路包括运电流电压转换电路、运算放大器以及模数转换器；所述电流电压转换电路包括第二TVS管、第三TVS管、PTC热敏电阻、电阻R10、第一二极管、第二二极管，所述电流电压转换电路的输入端分别与所述第二TVS管、第二PTC热敏电阻一端连接，所述第二PTC热敏电阻的另一端分别与所述第三TVS管、所述R10电阻的一端连接，所述R10的另一端接地，所述第一二极管的正极端、所述第二二极管的负极端连接，所述第一二极管的负极端与所述第二电流检测电路的输入端连接；所述电流电压转换电路的输出端与所述运算放大器的输入端连接，所述运算放大器的输出端与所述模数转换器的输入端连接。本专利技术具有如下优点：本专利技术的具有保护作用的电流信号采集电路，其在实现传感器信号采集的同时，完善地解决了电源短路到地，或者电源短路到信号输入端口时，可能导致内部器件损坏的问题，极大拓宽了内部的放大器、模拟开关器件选择范围和灵活性。同时出现该类故障时，异常提示电路可及时给出相应提示。附图说明图1为传统的电流信号采集电路原理图。图2为传统的多通道电流信号采集系统的电路原理图。图3为本专利技术的具有保护作用的电流信号采集电路图。图4为本专利技术的一实施例的具有保护作用的电流信号采集电路原理图。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。如图3和图4所示，本专利技术提供一种具有保护作用的电流信号采集电路，其包括信号采集电路，该信号采集电路包括电源模块50、与电源模块50连接的传感器SD1以及与传感器SD1连接的信号调理电路40；第一电流检测电路10，对电流信号采集电路中传感器的供电电路的输出电流状态情况监视，并输出过流状态信号；第二电流检测电路20，对信号调理电路40中电路电流状态情况监视，并输出过流状态信号；过流保护电路30，用于根据第一电流检测电路10或第二电流检测电路20的输出的过流状态信号，控制传感器SD1供电电路的断开和延时关闭。本专利技术的具有保护作用的电流信号采集电路在实现传感器信号采集的同时，完善地解决电源模块短路到地，或者电源模块短路到信号输入端口时可能导致电路内部器件损坏的问题，内部的放大器、模拟开关器件等也可以选用低压器件，极大拓宽了选择范围和灵活性，同时出现该类故障时，可及时给出相应提示。其中，传感器供电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有保护作用的电流信号采集电路，其特征在于，所述电路包括:信号采集电路，其包括电源模块、与所述电源模块连接的传感器以及与所述传感器连接的信号调理电路；第一电流检测电路，对信号采集电路中传感器的供电电路的输出电流状态情况监视，并输出过流状态信号；第二电流检测电路，对所述信号调理电路中电路电流状态情况监视，并输出过流状态信号；过流保护电路，用于根据所述第一电流检测电路或所述第二电流检测电路的输出的过流状态信号，控制传感器供电电路的断开和延时关闭。

【技术特征摘要】
1.一种具有保护作用的电流信号采集电路，其特征在于，所述电路包括:信号采集电路，其包括电源模块、与所述电源模块连接的传感器以及与所述传感器连接的信号调理电路；第一电流检测电路，对信号采集电路中传感器的供电电路的输出电流状态情况监视，并输出过流状态信号；第二电流检测电路，对所述信号调理电路中电路电流状态情况监视，并输出过流状态信号；过流保护电路，用于根据所述第一电流检测电路或所述第二电流检测电路的输出的过流状态信号，控制传感器供电电路的断开和延时关闭。2.根据权利要求1所述的具有保护作用的电流信号采集电路，其特征在于，所述传感器供电电路上还连接有开关电路，所述开关电路包括mos管，所述mos管的栅极分别与R1电阻和R2电阻的一端连接，R2电阻的另一端与所述过流保护电路的输出端连接，R1电阻的另一端与所述电源模块连接；所述mos管的漏极与所述传感器连接；所述mos管的源极与所述电源模块连接。3.根据权利要求2所述的具有保护作用的电流信号采集电路，其特征在于，所述mos管的漏极与所述第一PTC热敏电阻的一端连接，所述第一PTC热敏电阻的另一端分别与第一TVS管、所述传感器连接。4.根据权利要求1所述的具有保护作用的电流信号采集电路，其特征在于，所述第一电流检测电路包括第一电流放大器以及电阻R0，所述电阻R0串联在所述传感器供电电路上，所述电流放大器的正极输入端与所述电阻R0一端连接，所述电流放大器的负极输入端与电阻R0的另一端连接，所述电流放大器的输出端与所述过流保护电路连接。5.根据权利要求1所述的具有保护作用的电流信号采集电路，其特征在于，所述第二电流检测电路包括第二电流放大器以及与所述调理电路连接的电阻R3，所述第二电流放大器的正极输入端与电阻R3一端连接，负极输入端与电阻R3的另一端连接，所述第二电流放大器的输出端与所述过流保护电路连接。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：林海，
申请(专利权)人：林海，
类型：发明
国别省市：北京,11