起重设备用分布式模拟量信号隔离检测电路制造技术

本实用新型专利技术属于起重机电气控制技术领域，尤其是涉及一种起重设备用分布式模拟量信号隔离检测电路，其特征在于包括采集与发送端，通过光纤连接的接收端，所述的采集与发送端包括电源Ⅰ，与此电源Ⅰ相连接的传感器、电压采样装置和压频转换发送装置，所述的接收端包括电源Ⅱ，与此电源Ⅱ相连接的频压转换接收装置，与此频压转换接收装置相连接的AD转换装置。本实用新型专利技术与传统光耦隔离采集不同，采用光纤通信，传送距离远，可靠性强；高线性度V/F芯片，在频率1MHz时线性度可达0.005%，可以满足淬火起重设备中快速与精确控制要求。

Distributed Analog Signal Isolation Detection Circuit for Lifting Equipment

【技术实现步骤摘要】
起重设备用分布式模拟量信号隔离检测电路
本技术属于起重机电气控制
，尤其是涉及一种起重设备用分布式模拟量信号隔离检测电路。
技术介绍
目前起重机电气控制系统在工业应用中，为了提高系统的抗干扰能力和确保系统安全可靠地运行，往往使用光耦隔离技术传输信号。光耦隔离方法是目前应用较广的电气隔离技术，它主要使用光耦来实现。通常光电耦合器电流传输特性都是非线性的，模拟信号若使用光耦直接进行线性隔离传输，其实现方法和隔离传输的精度受光耦传输特性的影响，往往线性度和精度都不高。
技术实现思路
本技术的目的是针对起重机系统中模拟量信号分散在不同的机电结构中，需要实现分布式采集的需求，并保证采集的高可靠性与线性度，提出了一种基于光纤数字隔离的起重设备用分布式模拟量信号隔离检测电路。本技术的目的是通过下述技术方案来实现的：本技术的起重设备用分布式模拟量信号隔离检测电路，其特征在于包括采集与发送端，通过光纤连接的接收端，所述的采集与发送端包括电源Ⅰ，与此电源Ⅰ相连接的传感器、电压采样装置和压频转换发送装置，所述的接收端包括电源Ⅱ，与此电源Ⅱ相连接的频压转换接收装置，与此频压转换接收装置相连接的AD转换装置，所述的传感器与所述的电压采样装置相连接，所述的电压采样装置与所述的压频转换发送装置相连接，所述的压频转换发送装置与所述的光纤相连接，所述的光纤与所述的频压转换接收装置相连接。所述的压频转换发送装置包括电压频率转换器Ⅰ，此电压频率转换器Ⅰ包括放大器和比较器。所述的频压转换接收装置包括单稳多谐振荡器、电压频率转换器Ⅱ和运算放大器。所述的电压频率转换器Ⅰ为VFC110电压频率转换器。所述的电压频率转换器Ⅱ为VFC320电压频率转换器。所述的单稳多谐振荡器为SN74121单稳多谐振荡器，所述的运算放大器为OPA602运算放大器。本技术的优点：（1）本技术的起重设备用分布式模拟量信号隔离检测电路，与传统光耦隔离采集不同，采用光纤通信，传送距离远，可靠性强；（2）本技术的起重设备用分布式模拟量信号隔离检测电路，采用高线性度V/F芯片，在频率1MHz时线性度可达0.005%，以满足淬火起重设备中快速与精确控制要求；（3）本技术的起重设备用分布式模拟量信号隔离检测电路，输入信号的频率对输出信号的直流偏置幅度和延时大小没有影响；（4）本技术的起重设备用分布式模拟量信号隔离检测电路，收发双方采用独立电源，电源供电的不平衡对传输性能没有影响。附图说明图1为本技术的电路原理框图。图2为本技术压频转换发送装置的电路图。图3为本技术频压转换接收装置的电路图。图4为本技术光纤收发电路原理图。具体实施方式下面结合附图进一步说明本技术的具体实施方式。如图1、2、3和4所示，本技术的起重设备用分布式模拟量信号隔离检测电路，其特征在于包括采集与发送端，通过光纤连接的接收端，所述的采集与发送端包括电源Ⅰ，与此电源Ⅰ相连接的传感器、电压采样装置和压频转换发送装置，所述的接收端包括电源Ⅱ，与此电源Ⅱ相连接的频压转换接收装置，与此频压转换接收装置相连接的AD转换装置，所述的传感器与所述的电压采样装置相连接，所述的电压采样装置与所述的压频转换发送装置相连接，所述的压频转换发送装置与所述的光纤相连接，所述的光纤与所述的频压转换接收装置相连接。所述的压频转换发送装置包括电压频率转换器Ⅰ，此电压频率转换器Ⅰ包括高频放大器、精密5V电源和高速比较器。所述的频压转换接收装置包括单稳多谐振荡器、电压频率转换器Ⅱ和运算放大器。所述的电压频率转换器Ⅰ为VFC110电压频率转换器。所述的电压频率转换器Ⅱ为VFC320电压频率转换器。所述的单稳多谐振荡器为SN74121单稳多谐振荡器，所述的运算放大器为OPA602运算放大器。如图1所示，本技术主要电路原理是：电源Ⅰ和电源Ⅱ为模拟信号采集与发送端和接收端提供工作电源，传感器采集电压信号以后通过电压采样装置，压频转换发送装置把这些模拟输入电压转换成相应的频率信号，经光纤收发传输信号以后，将频率信号送入频压转换接收装置将频率信号还原成相应的电压信号，经AD转换装置AD变换以后输入到DSP进行信号处理。如图2所示，压频转换发送装置采用VFC110电压频率转换器，VFC110是高频V/F、F/V变换芯片，它内部包含高频放大器，精密5V电源及高速比较器。集电极开路输出的特性可方便地与TTL和CMOS接口，并可与光电隔离器件及脉冲变压器进行输出隔离。VFC110引脚定义为：1脚：Iint积分负输入端；2脚：NCnoconnect空脚；3脚：NCnoconnect空脚；4脚：-Vs负电源输入端；5脚：Enable使能脚；6脚：Cos单稳态电容端；7脚：数字地端；8脚：fout频率输出端；9脚：NCnoconnect空脚；10脚：+Vs正电源输入端；11脚：内部比较器负输入端；12脚：内部积分输出端；13脚：AGND内部模拟地；14脚：内部积分同向输入端；VFC110是典型的电荷平衡式V/F转换器，电路结构如图2所示，图中左边第一个放大器和Rin和Cint组成一积分器。第二个运算放大器为过零比较器，第4脚Ir恒流源与模拟开关S提供积分器以反充电回路。每当单稳态定时器受触发而产生一To脉冲时，模拟开关S接通积分器的反充电回路，使积分电容C充入一定量的电荷Qc＝Ir*To。整个电路可视为一个振荡频率受输入电压Vin控制的多谐振荡器。其工作原理如下:当积分器的输出电压Vint下降到零伏时，零电压比较器发生跳变，触发单稳态定时器，使之产生一个To宽度的脉冲，使S导通To时间。由于电路设计成Ir>Vinmax/R，因此，在To期间积分器一定以反充电为主，使Vint上升到某一正电压。To结束时，由于只有正的输入电压Vin作用，使积分器负积充电，输出电压Vint沿斜线下降，当Vint下降到0V时，比较器翻转，又使单稳态定时器产生一个To脉冲，再次反充电，如此反复进行下去振荡不止。因此，输出振荡频率即输出电压频率Fout与输入模拟电压Vin成正比。显然，要精确的实现V/F转换，要求Ir、R及To必须准确而稳定。一般选积分电阻Rin作为调整精度的环节，以满足V/F标称传递关系。图2中Vin正极与5K电位器相连，负极和VFC110第14脚相连并接地，5K电位器一段接Vin正极另外一段接Rin电阻，Rin电阻另一端分别与积分电容Cint一端连接和VFC110的第一脚相连，Cint一端与VFC110第一脚相连，两外一端接VFC110第11脚和第12脚，第4脚为负电源，电容一端与第4脚连接另外一端接地，Cos单稳态电容端一端接第6脚，另外一端接地，第11脚和第13脚在VFC110内部分别接比较器反相输入端和同相输入端，比较器输出接One-Shot单稳态触发器输入端，单稳态触发器另接第6脚和第5脚使能端，输出接NPN型三极管基集和电子开关，NPN型三极管集电极为VFC110第8脚频率输出端，NPN型三极管发射极为VFC110第7脚。第8脚接Rpu电阻，此电阻为上拉电阻，一端接第8脚，另外一端接+VL，VFC110的频率输出脚采用集电极开路的三极管。使用时应在该脚(8Pin)与逻辑电源+VL之间加一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种起重设备用分布式模拟量信号隔离检测电路，其特征在于包括采集与发送端，通过光纤连接的接收端，所述的采集与发送端包括电源Ⅰ，与此电源Ⅰ相连接的传感器、电压采样装置和压频转换发送装置，所述的接收端包括电源Ⅱ，与此电源Ⅱ相连接的频压转换接收装置，与此频压转换接收装置相连接的AD转换装置，所述的传感器与所述的电压采样装置相连接，所述的电压采样装置与所述的压频转换发送装置相连接，所述的压频转换发送装置与所述的光纤相连接，所述的光纤与所述的频压转换接收装置相连接。

【技术特征摘要】
1.一种起重设备用分布式模拟量信号隔离检测电路，其特征在于包括采集与发送端，通过光纤连接的接收端，所述的采集与发送端包括电源Ⅰ，与此电源Ⅰ相连接的传感器、电压采样装置和压频转换发送装置，所述的接收端包括电源Ⅱ，与此电源Ⅱ相连接的频压转换接收装置，与此频压转换接收装置相连接的AD转换装置，所述的传感器与所述的电压采样装置相连接，所述的电压采样装置与所述的压频转换发送装置相连接，所述的压频转换发送装置与所述的光纤相连接，所述的光纤与所述的频压转换接收装置相连接。2.根据权利要求1所述的起重设备用分布式模拟量信号隔离检测电路，其特征在于所述的压频转换发送装置包括电压频率转换器Ⅰ，此电压频率转...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭，徐彬，宋宵，李晓辉，王承志，寇增余，
申请(专利权)人：辽宁奥达讯科科技有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁,21