一种模拟量采集模块及其类型自动识别电路制造技术

一种模拟量采集模块及其类型自动识别电路，它包括：直流模拟量发生器、电阻分压电路R、差分输入端口滤波电路L、计量芯片U和MCU主控系统，所述直流模拟量发生器连接电阻分压电路R，电阻分压电路R的采样电压输出端连接至差分输入端口滤波电路L的输入端，差分输入端口滤波电路L的输出端连接计量芯片U的差分输入端，由计量芯片U进行采样信号的放大和A/D转换，计量芯片U输出数字信号经串口传输至MCU主控系统，在MCU主控系统中进行模拟量反算和类型识别。直流电压、电流模拟量通过同一个采样电路进行采样，根据采样电压幅值范围判断外部接入的模拟量类型，无需切换外接端口，并且软件识别程序简单、易实现。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟量采集模块及其类型自动识别电路
本专利技术涉及一种模拟量采集模块及其类型自动识别电路，应用于直流电流和电压模拟量采集电路，具体地说是一种用于专变或公变终端中模拟量采集电路。
技术介绍
近年来，直流电压、电流模拟量采集电路普遍采用各自独立的采样通道，根据操作者外部接入不同的输入端子来辨别输入的模拟量类型，这种信号切换方式不仅浪费人力，而且软件识别程序较为复杂，需要不断扫描两个采样通道的信号输入加以判断。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提出一种模拟量采集模块及其类型自动识别电路；直流电压、电流模拟量通过同一个采样电路进行采样，根据采样电压幅值范围判断外部接入的模拟量类型，无需切换外接端口，并且软件识别程序简单、易实现。本专利技术的技术方案是：本专利技术提供一种模拟量采集模块及其类型自动识别电路，它包括：直流模拟量发生器、电阻分压电路R、差分输入端口滤波电路L、计量芯片U和MCU主控系统，所述直流模拟量发生器连接电阻分压电路R，电阻分压电路R的采样电压输出端连接至差分输入端口滤波电路L的输入端，差分输入端口滤波电路L的输出端连接计量芯片U的差分输入端，由计量芯片U进行采样信号的放大和A/D转换，计量芯片U输出数字信号经串口传输至MCU主控系统，在MCU主控系统中进行模拟量反算和类型识别。进一步地，所述电阻分压电路R包括串联的分压电阻R1、R2和基准电源，所述的基准电源为分压电阻R1和R2提供稳定的基准电压。进一步地，所述的计量芯片U连接有模拟电源AVCC和数字电源VCC，所述的模拟电源AVCC和数字电源VCC之间设有隔离电路，前述隔离电路包括铁氧体磁珠LF1和瓷片电容C10-C13，所述模拟电源AVCC的一端串接并联的瓷片电容C10、C11之后接地，模拟电源AVCC的另一端接数字电源VCC的一端，数字电源VCC的另一端串接并联的瓷片电容C12、C13之后接地。进一步地，所述差分输入端口滤波电路L采用低通滤波器LT，包括电阻R3、R4和电容C1、C2，所述的电阻R4的一端接分压电阻R1、R2的连接点，另一端接电容C2后接地，电阻R4和电容C2的连接点作为一输出端接计量芯片U的一差分采集信号输入端；所述的电阻R3的一端接分压电阻R1的接地端，另一端接电容C1后接地，电阻R3和电容C1的连接点作为另一输出端接计量芯片U的另一差分采集信号输入端。进一步地，所述电阻分压电路R两端外接模拟量输入信号，连接双向TVS管D1到地，防止插拔产生过压损坏电路。进一步地，所述电阻R1、R2的比值范围是：1/99-1/101。进一步地，所述电阻R1、R2的比值是：1/100。一种模拟量采集模块及其类型自动识别电路的识别方法，该方法包括以下步骤：S1、MCU主控系统通过串口读取计量芯片U采集到的输出数据CODE，采用下述公式获取输出电压VO；CODE＝2N-1×AVO/VREF其中：A表示计量芯片U内部PGA的增益；VREF表示计量芯片U内部的参考电压；N表示计量芯片U内部ADC的位数；S2、当输出电压VO的幅值范围为80-450mV时，MCU主控系统判断外部直流模拟量类型为直流电流信号；当输出电压VO的幅值范围为0-55mV时，MCU主控系统判断外部直流模拟量类型为直流电压信号；当输出电压VO的幅值范围为其他参数时，MCU主控系统判断故障，向用户发送告警信息。进一步地，步骤S2中：直流电流信号的范围是4-20mA；直流电压信号的范围是0-5V。本专利技术的有益效果：本专利技术的模拟量采集模块及其类型自动识别电路，将直流电压、电流模拟量通过同一个采样电路进行采样，根据采样电压幅值范围判断外部接入的模拟量类型，无需切换外接端口，并且识别过程简单、易实现；能够节约采样通道资源和人工操作成本，电路简化易实现。本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。附图说明通过结合附图对本专利技术示例性实施方式进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本专利技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。图1为本专利技术采用的直流模拟量采集原理图。图2为本专利技术采用的模数电源原理图。图3为本专利技术电路的硬件结构框图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本专利技术的优选实施方式。虽然附图中显示了本专利技术的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。如图1-图3所示，为了便于说明，仅示出了与本专利技术实施例相关的部分。实施例1，一种模拟量采集模块及其类型自动识别电路，包括直流模拟量发生器、电阻分压电路R、差分输入端口滤波电路L、计量芯片U和MCU主控系统，其特征在于，所述直流模拟量发生器连接电阻分压电路R，电阻分压电路R的采样电压连接至差分输入端口滤波电路L，滤波电路L连接计量芯片U的差分输入端，由计量芯片U进行采样信号的放大和A/D转换，最后计量芯片U将处理的数字信号经串口传输至MCU主控系统，进行数字信号传输，从而实现模拟量反算和模拟量类型自动识别功能。实施例2，如实施例1所述电阻分压电路R具备直流电流、电压模拟量采集和自动识别功能。可用于采集4-20mA直流电流信号和0-5V直流电压信号，模拟量类型可根据采样电压的幅值范围判断采集的模拟量是电压还是电流，采样电压进入计量芯片U的电流采样通道进行采样。实施例3，如实施例1所述计量芯片U的模拟电源AVCC和数字电源VCC之间采用铁氧体磁珠、瓷片电容进行高频噪声的隔离和去耦，防止数字电源VCC的高频噪声影响模拟电源AVCC工作。实施例4，如实施例1所述差分输入端口滤波电路L通过低通滤波器LT，滤除计量芯片U差分采集通道正、负端口的共模高频干扰，提高采样精度和电路抗干扰性能。实施例5，如实施例1所述计量芯片U具备多个采样输入通道，内部集成可编程增益运算放大器、A/D转换器和串口通信，采样分辨率高，动态范围宽，可校正零漂。实施例6，如实施例2所述电阻分压电路R两端外接模拟量输入信号，连接双向TVS管D1到地，防止插拔产生过压损坏电路；并且电阻分压电路R中的采样电阻R1采用是高精度、低温漂的电阻。工作原理：电阻分压电路R：VO(输出)＝VIN(输入)×R1/(R1+R2)；VO(输出)＝IIN(输入)×R1计量芯片U：CODE(输出)＝2N-1×A(增益)VO(输出)/VREF；具体识别时，S1、MCU主控系统通过串口读取计量芯片U采集到的输出数据CODE，采用下述公式获取输出电压VO；CODE＝2N-1×AVO/VREF其中：A表示计量芯片U内部PGA的增益；VREF表示计量芯片U内部的参考电压；N表示计量芯片U内部ADC的位数；S2、当输出电压VO的幅值范围为80-450mV时，MCU主控系统判断外部直流模拟量类型为4-20mA直流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟量采集模块及其类型自动识别电路，其特征在于：它包括：直流模拟量发生器、电阻分压电路R、差分输入端口滤波电路L、计量芯片U和MCU主控系统，所述直流模拟量发生器连接电阻分压电路R，电阻分压电路R的采样电压输出端连接至差分输入端口滤波电路L的输入端，差分输入端口滤波电路L的输出端连接计量芯片U的差分输入端，由计量芯片U进行采样信号的放大和A/D转换，计量芯片U输出数字信号经串口传输至MCU主控系统，在MCU主控系统中进行模拟量反算和类型识别。/n

【技术特征摘要】
1.一种模拟量采集模块及其类型自动识别电路，其特征在于：它包括：直流模拟量发生器、电阻分压电路R、差分输入端口滤波电路L、计量芯片U和MCU主控系统，所述直流模拟量发生器连接电阻分压电路R，电阻分压电路R的采样电压输出端连接至差分输入端口滤波电路L的输入端，差分输入端口滤波电路L的输出端连接计量芯片U的差分输入端，由计量芯片U进行采样信号的放大和A/D转换，计量芯片U输出数字信号经串口传输至MCU主控系统，在MCU主控系统中进行模拟量反算和类型识别。


2.根据权利要求1所述的一种模拟量采集模块及其类型自动识别电路，其特征在于所述电阻分压电路R包括串联的分压电阻R1、R2和基准电源，所述的基准电源为分压电阻R1和R2提供稳定的基准电压。


3.根据权利要求1所述的一种模拟量采集模块及其类型自动识别电路，其特征在于所述的计量芯片U连接有模拟电源AVCC和数字电源VCC，所述的模拟电源AVCC和数字电源VCC之间设有隔离电路，前述隔离电路包括铁氧体磁珠LF1和瓷片电容C10-C13，所述模拟电源AVCC的一端串接并联的瓷片电容C10、C11之后接地，模拟电源AVCC的另一端接数字电源VCC的一端，数字电源VCC的另一端串接并联的瓷片电容C12、C13之后接地。


4.根据权利要求1所述的一种模拟量采集模块及其类型自动识别电路，其特征在于所述差分输入端口滤波电路L采用低通滤波器LT，包括电阻R3、R4和电容C1、C2，所述的电阻R4的一端接分压电阻R1、R2的连接点，另一端接电容C2后接地，电阻R4和电容C2的连接点作为一输出端接计量芯片U的一差分采集信号输入端；所述的电阻R3的一端接分压电阻R1的接地...

【专利技术属性】
技术研发人员：马华超，李雯，王猛，王海萍，
申请(专利权)人：南京林洋电力科技有限公司，江苏林洋能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32