一种基于ADS131E04芯片的多路高精度直流电力参数采样电路制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于ADS131E04芯片的多路高精度直流电力参数采样电路，包括电源电路、采样转换调理电路、模数转换电路、继电器电路、MCU电路；模数转换电路包括ADS131E04芯片；模数转换电路与电源电路、采样转换调理电路连接；继电器电路与采样转换调理电路连接；MCU电路与继电器电路连接；电源电路配置为向模数转换电路供电；MCU电路配置为发送信号至继电器电路，控制继电器电路与采样转换调理电路接通，以实现选择不同量程进行采样；模数转换电路配置为接收采样转换调理电路传输的模拟信号，并将模拟信号转换为数字信号输出；该采样电路集多采样通道、高精度、多量程于一体，且具备高兼容性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ADS131E04芯片的多路高精度直流电力参数采样电路
本技术涉及电力电子
，特别是涉及一种基于ADS131E04芯片的多路高精度直流电力参数采样电路。
技术介绍
目前，直流供电网络被广泛用到城市轨道交通和微电网中。直流网络的状态监测、直流电能计量、直流电能质量监测与分析、直流系统对交流系统的影响程度研究等，都离不开对直流电力参数的多采样通道、高精度的采集和处理。现有技术中，大部分直流电测量，均通过使用霍尔传感器将大电流、大电压转为小电流、小电压输入采样电路中，许多厂家的直流电力参数的采样电路测量通道少，数据采样精度低，对于测量不同范围的直流电时需要更换相应的测量范围的仪表，传统的监测直流电电力参数的仪表中主要的采样电路，采样通道少，生产成本高。例如，中国专利公开号CN204855683U公开了一种双路直流高压精密智能电力仪表，包括用于采集双路直流信号的传感单元，用于基于所述传感单元采集的双路直流信号进行处理的主控单元，用于显示所述主控单元的处理结果、并对主控单元的工作参数进行设置的人机交互单元，以及用于对所述主控单元和传感单元进行供电的电源模块；所述主控单元，分别与传感单元和人机交互单元连接；所述电源模块，分别与传感单元和主控单元连接。该专利的技术方案的采样电路为双路采样，其直流电力参数的采样电路测量通道较少。因此，针对现有技术中存在的问题，亟需提供一种集多采样通道、高精度、多量程于一体，且具备高兼容性的直流电力参数采样技术显得尤为重要。
技术实现思路
本技术的目的在于避免现有技术中的不足之处，而提供一种基于ADS131E04芯片的多路高精度直流电力参数采样电路，该电路设计对于采集电路能测量的范围，实现了远程遥控调整三种量程，其量程分别为0~25mA、0~50mA、0~100mA，可适用于500A以下测量范围的直流电；通过使用ADS131E04芯片的采样电路，其数据运行的速率可高达64KSPS，采样电流精度为0.2级，为监控直流用电设备的电能质量提供精确的数据。本技术的目的通过以下技术方案实现：一种基于ADS131E04芯片的多路高精度直流电力参数采样电路，所述采样电路包括电源电路、采样转换调理电路、模数转换电路、数据传输接线端子、继电器电路、MCU电路；所述模数转换电路与电源电路、采样转换调理电路、数据传输接线端子连接；所述继电器电路与采样转换调理电路连接；所述MCU电路与继电器电路连接；所述电源电路配置为向所述模数转换电路供电；所述MCU电路配置为发送信号至继电器电路，控制所述继电器电路与采样转换调理电路接通，以实现选择不同量程进行采样；所述模数转换电路配置为接收采样转换调理电路传输的模拟信号，并将所述模拟信号转换为数字信号输出至数据传输接线端子。所述电源电路包括三个子电路和电源接线端子，其中，三个子电路分别为DVDD电源电路、AVDD电源电路和AVSS电源电路；所述电源接线端子包括SVCC、+5VCC和公共负端（GND），用于外接电源；所述DVDD电源电路与SVCC端连接，以使所述DVDD电源电路将接收到的外接电源SVCC进行滤波后输出模数转换参考电压至模数转换电路；具体的，通过电源电路中的DVDD电源电路外接电源SVCC进过滤波后得到的电源DVDD（DVDD，模数转换参考电压），为模数转换电路的ADS131E04芯片供电。所述AVDD电源电路包括低压差线性稳压芯片；所述AVDD电源电路与+5VCC端连接，以使所述AVDD电源电路将接收到的+5VCC电压（5VCC是指必须通过开关处于开的位置才对地有5V电压）经过低压差线性稳压芯片转换为模数转换参考电压输出至模数转换电路，为模数转换电路的电压基准芯片和ADS131E04芯片供电；所述AVSS电源电路包括DC-DC电源芯片和低压差线性稳压芯片；所述AVSS电源电路与+5VCC端连接，以使所述AVSS电源电路将接收到的+5VCC电压经过DC-DC电源芯片和低压差线性稳压芯片转换为AVSS电压（即模拟电路地）输出至模数转换电路，为模数转换电路的电压基准芯片和ADS131E04芯片供电。具体的，所述电源电路，先由外接电源SVCC进过滤波后得到的电源DVDD（DVDD，模数转换参考电压），为模数转换电路的ADS131E04芯片供电，+5VCC依次经过低压差线性稳压芯片转换为AVDD，+5VCC依次经过DC-DC电源芯片和低压差线性稳压芯片转换为AVSS,从而AVDD和AVSS为电压基准芯片和ADS131E04芯片提供一个稳定、可靠的工作电源。所述继电器电路包括六个相同构造的子电路，其中，每个子电路包括一个继电器和一个光耦合器；所述继电器包括线圈、公共触点和常开触点；所述继电器线圈的一端接+5VCC电源，继电器线圈的另一端与光耦合器集电极连接；所述继电器公共触点接地GND，所述继电器常开触点与采样转换调理电路连接；所述光耦合器的发光二极管正极接VDD33电源，负极接MCU电路；所述MCU电路包括控制芯片，所述控制芯片与继电器电路连接，控制芯片输出信号至所述继电器电路。以上的，所述控制芯片包括六个电平输出端口，六个电平输出端口与继电器电路中的六个子电路对应连接。具体的，当控制芯片输出低电平（即DO0低电平）至继电器电路的光耦合器时，光耦合器的发光二极管工作发亮，光耦合器的CE极导通，继电器的线圈导通，继电器触点由常开变为常闭转态，从而YK1和地（COM1）连接在一起，此时采样转换调理电路的电流输入范围为0-25mA；同理当DO1为低电平，DO0、DO2为高电平时，YK2和地（COM1）连接在一起，此时采样转换调理电路的电流输入范围为0-50mA；当DO2为低电平，DO0、DO1为高电平时，YK3和地（COM1）连接在一起，此时采样转换调理电路的电流输入范围为0-100mA。所述采样转换调理电路包括两路相同结构的可调量程采样电路和两路相同结构的不可调量程采样电路；其中，所述可调量程采样电路、不可调量程采样单元均包括与外部传感单元连接的信号输入端，以及与模数转换电路连接的信号输出端；所述可调量程采样电路包括三个精密采样电阻、第一TVS二极管、第一电阻和第一电容，第一TVS二极管具有三个引脚，分别为第一阴极、第二阴极和阳极；所述三个精密采样电阻分别为第一精密采样电阻、第二精密采样电阻和第三精密采样电阻；所述第一TVS二极管的第二阴极与第一电阻连接，第一电阻另一端接信号输入端；所述第一电容的两端分别接第一TVS二极管的第二阴极和阳极；所述第一电阻和第一电容构成第一RC滤波器，所述第一RC滤波器用于滤除可调量程采样电路输入信号的噪声；所述第一精密采样电阻、第二精密采样电阻、第三精密采样电阻的一端均与信号输入端连接，第一精密采样电阻、第二精密采样电阻、第三精密采样电阻的另一端分别与继电器电路的线圈常开触点对应连接。具体的，由于可调量程采样电路具有两个，则两个可调量程采样电路共具有六个精密采样电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ADS131E04芯片的多路高精度直流电力参数采样电路，其特征在于，所述采样电路包括电源电路、采样转换调理电路、模数转换电路、继电器电路、MCU电路；所述模数转换电路包括ADS131E04芯片；/n所述模数转换电路与电源电路、采样转换调理电路连接；所述继电器电路与采样转换调理电路连接；所述MCU电路与继电器电路连接；/n所述电源电路配置为向所述模数转换电路供电；所述MCU电路配置为发送信号至继电器电路，控制所述继电器电路与采样转换调理电路接通，以实现选择不同量程进行采样；/n所述模数转换电路配置为接收采样转换调理电路传输的模拟信号，并将所述模拟信号转换为数字信号输出；/n所述采样转换调理电路包括两路相同结构的可调量程采样电路和两路相同结构的不可调量程采样电路；其中，所述可调量程采样电路、不可调量程采样单元均包括与外部传感单元连接的信号输入端，以及与模数转换电路连接的信号输出端；/n所述可调量程采样电路包括三个精密采样电阻、第一TVS二极管、第一电阻和第一电容；所述第一电阻和第一电容构成第一RC滤波器，所述第一RC滤波器用于滤除可调量程采样电路输入信号的噪声；所述三个精密采样电阻分别为第一精密采样电阻、第二精密采样电阻和第三精密采样电阻；/n所述第一精密采样电阻、第二精密采样电阻、第三精密采样电阻的一端均与信号输入端连接，第一精密采样电阻、第二精密采样电阻、第三精密采样电阻的另一端分别与继电器电路的线圈常开触点对应连接；/n所述不可调采样电路包括第四精密采样电阻、第二TVS二极管、第二电阻和第二电容；所述第二电阻和第二电容构成第二RC滤波器，所述第二RC滤波器用于滤除不可调量程采样电路输入信号的噪声；/n所述第四精密采样电阻一端接地，另一端与信号输入端连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于ADS131E04芯片的多路高精度直流电力参数采样电路，其特征在于，所述采样电路包括电源电路、采样转换调理电路、模数转换电路、继电器电路、MCU电路；所述模数转换电路包括ADS131E04芯片；
所述模数转换电路与电源电路、采样转换调理电路连接；所述继电器电路与采样转换调理电路连接；所述MCU电路与继电器电路连接；
所述电源电路配置为向所述模数转换电路供电；所述MCU电路配置为发送信号至继电器电路，控制所述继电器电路与采样转换调理电路接通，以实现选择不同量程进行采样；
所述模数转换电路配置为接收采样转换调理电路传输的模拟信号，并将所述模拟信号转换为数字信号输出；
所述采样转换调理电路包括两路相同结构的可调量程采样电路和两路相同结构的不可调量程采样电路；其中，所述可调量程采样电路、不可调量程采样单元均包括与外部传感单元连接的信号输入端，以及与模数转换电路连接的信号输出端；
所述可调量程采样电路包括三个精密采样电阻、第一TVS二极管、第一电阻和第一电容；所述第一电阻和第一电容构成第一RC滤波器，所述第一RC滤波器用于滤除可调量程采样电路输入信号的噪声；所述三个精密采样电阻分别为第一精密采样电阻、第二精密采样电阻和第三精密采样电阻；
所述第一精密采样电阻、第二精密采样电阻、第三精密采样电阻的一端均与信号输入端连接，第一精密采样电阻、第二精密采样电阻、第三精密采样电阻的另一端分别与继电器电路的线圈常开触点对应连接；
所述不可调采样电路包括第四精密采样电阻、第二TVS二极管、第二电阻和第二电容；所述第二电阻和第二电容构成第二RC滤波器，所述第二RC滤波器用于滤除不可调量程采样电路输入信号的噪声；
所述第四精密采样电阻一端接地，另一端与信号输入端连接。


2.根据权利要求1所述的采样电路，其特征在于，所述采样电路还包括与模数转换电路连接的数据传输接线端子，模数转换电路将所述模拟信号转换为数字信号输出至数据传输接线端子。


3.根据权利要求1所述的采样电路，其特征在于，所述电源电路包括三个子电路和电源接线端子，其中，三个子电路分别为DVDD电源电路、AVDD电源电路和AVSS电源电路；所述电源接线端子包括SVCC、+5VCC和公共负端，用于外接电源；
所述DVDD电源电路与SVCC端连接，以使所述DVDD电源电路将接收到的外接电源SVCC进行滤波后输出模数转换参考电压至模数转换电路；
所述AVDD电源电路包括低压差线性稳压芯片；所述AVDD电源电路与+5VCC端连接，以使所述AVDD电源电路将接收到的+5VCC电压经过低压差线性稳压芯片转换为模数转换参考电压输出至模数转换电路，为模数转换电路的电压基准芯片和ADS131E04...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永强，赵富强，李浩源，李夏婷，
申请(专利权)人：广州贯行电能技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44