一种正负电压采样电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种正负电压采样电路，包括电阻R1、接地电阻R2、电阻R3、电阻R4、接地电容C1、二极管D1、二极管D2、运算放大器U1和单片机芯片U2。该正负电压采样电路可同时对正电压和负电压采样，采样幅度设置在

【技术实现步骤摘要】
一种正负电压采样电路


[0001]本技术属于采样电路
，具体涉及一种正负电压采样电路。

技术介绍

[0002]在风力发电领域，大量的设备需要监控，多种设备的监控输出信号种类多样，电平高低不一致，导致信号采集监控设备多种多样，甚至出现重复；虽然有的设备具有多路采样接口，但是接口采样功能单一，往往只具备正电压采样或者只具备负电压采样，因为目标采样信号的多样性，导致很多接口无法使用，资源的浪费。
[0003]对于直流低电压采样，现有技术往往是利用电阻分压方式，将目标电压设置在微控制器的指标范围，利用微控制器的模数采样功能进行采样，这种方式导致目标采样范围只能是正电压，无法采样负电压，并且采样的稳定性差，目标采样的纹波与毛刺，很容易导致采样的输出数值存在极大波动。

技术实现思路

[0004]本技术为了解决上述问题，提出了一种正负电压采样电路。
[0005]本技术的技术方案是：一种正负电压采样电路包括电阻R1、接地电阻R2、电阻R3、电阻R4、接地电容C1、二极管D1、二极管D2、运算放大器U1和单片机芯片U2；
[0006]电阻R1的一端作为正负电压采样电路的输入端，其另一端分别与二极管D1的负极、二极管D2的负极、接地电阻R2和运算放大器U1的同相输入端连接；二极管D1的正极和电阻R4的一端连接；电阻R4的另一端和电压偏置VDC1连接；二极管D2的正极接地；运算放大器U1的反相输入端分别与运算放大器U1的输出端和电阻R3的一端连接；运算放大器U1的正电源端和外部电源VCC连接；运算放大器U1的负电源端接地；单片机芯片U2的Vin引脚分别与电阻R3的另一端和接地电容C1连接；单片机芯片U2的Vref+引脚和Vref
‑
引脚均接地；单片机芯片U2的D0引脚作为正负电压采样电路的输出端，并分别与D1引脚、D2引脚、D3引脚、D4引脚、D5引脚、D6引脚和D7引脚连接。
[0007]进一步地，运算放大器U1的型号为OPA340NA。
[0008]进一步地，单片机芯片U2的型号为ADC108S022CIMTX。
[0009]本技术的有益效果是：
[0010]（1）该正负电压采样电路可同时对正电压和负电压采样，采样幅度设置在
‑
DC30V～+DC30V，囊括了大部分的小幅度采样需求。其电路结构简单，元器件少，具有防反接和防电流倒灌等特点，有利于提高生产率，解决以往对电压信号采集只能单一采样正电压或负电压的问题，从而提升了信号采集器的应用范围；
[0011]（2）该正负电压采样电路可应用在风电、水电和火力发电等各种需要对电压进行采样的设备中，尤其是具有正负电压信号的输出设备，本电路可作为电压采样输入口的调理电路，完成对正负电压的采样。
附图说明
[0012]图1为正负电压采样电路的电路图；
[0013]图2为正负电压采样电路的逻辑控制顺序示意图。
具体实施方式
[0014]下面结合附图对本技术的实施例作进一步的说明。
[0015]如图1所示，本技术提供了一种正负电压采样电路，包括电阻R1、接地电阻R2、电阻R3、电阻R4、接地电容C1、二极管D1、二极管D2、运算放大器U1和单片机芯片U2；
[0016]电阻R1的一端作为正负电压采样电路的输入端，其另一端分别与二极管D1的负极、二极管D2的负极、接地电阻R2和运算放大器U1的同相输入端连接；二极管D1的正极和电阻R4的一端连接；电阻R4的另一端和电压偏置VDC1连接；二极管D2的正极接地；运算放大器U1的反相输入端分别与运算放大器U1的输出端和电阻R3的一端连接；运算放大器U1的正电源端和外部电源VCC连接；运算放大器U1的负电源端接地；单片机芯片U2的Vin引脚分别与电阻R3的另一端和接地电容C1连接；单片机芯片U2的Vref+引脚和Vref
‑
引脚均接地；单片机芯片U2的D0引脚作为正负电压采样电路的输出端，并分别与D1引脚、D2引脚、D3引脚、D4引脚、D5引脚、D6引脚和D7引脚连接。
[0017]在本技术实施例中，运算放大器U1的型号为OPA340NA。
[0018]在本技术实施例中，单片机芯片U2的型号为ADC108S022CIMTX。
[0019]在本技术实施例中，Vin设置为待采样信号的输入端，连接到外部待采集信号，输入幅度为
‑
DC30V～+DC30V。待采集信号从Vin输入到电路后连接到电阻R1，电阻R1电阻值设置为20KΩ，封装设置为0805，防止电流过大烧毁采样电路。信号被送到二极管D1与二极管D2的交汇A点，二极管D1和二极管D2设置为相同型号（型号为1N5819RLG），正端与电阻R4相连，负端连接在A点，电阻R4电阻值设置为20KΩ，封装设置为0805，二极管D2正端与地相连，负端连接在A点。A点的电压计算关系为：(V
DC1
‑
V
B
)/R4‑
V
D1
=(V
A
‑
V
in
)/R1+(V
A
‑
V
C
)/R2，V
DC1
为偏置电压，V
B
为B点的电压，V
D1
为二极管D1上的电压，V
A
为A点电压，V
C
为C点电压，V
in
为输入信号待采集电压。V
DC1
设置为+DC30V，V
C
设置为0V，则上面公式简化为：(30
‑
V
B
)/R4‑
V
D1
=(V
A
‑
V
in
)/R1+V
A
/R2，从而可以推到出：V
in
= V
A
+( R1/ R2)* V
A
ꢀ‑ꢀ
R1*(30
‑ꢀ
V
B
)/ R4+ R1* V
D1
，V
A
={[ V
in
+ R1*(30
‑ꢀ
V
B
)/ R4‑ꢀ
R1* V
D1
]* R1}/( R1+ R2)。当V
in
输入变化时，V
A
随之输出变化，变化关系为线性关系，因V
DC1
设置为+DC30V，V
in
的输入范围被限制在
‑
DC30V～+DC30V。
[0020]为了得到更宽的采样范围，可以调整V
DC1
的值，通过V
A
={[ V
in
+ R1*(30
‑ꢀ
V
B
)/ R本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正负电压采样电路，其特征在于，包括电阻R1、接地电阻R2、电阻R3、电阻R4、接地电容C1、二极管D1、二极管D2、运算放大器U1和单片机芯片U2；所述电阻R1的一端作为正负电压采样电路的输入端，其另一端分别与二极管D1的负极、二极管D2的负极、接地电阻R2和运算放大器U1的同相输入端连接；所述二极管D1的正极和电阻R4的一端连接；所述电阻R4的另一端和电压偏置VDC1连接；所述二极管D2的正极接地；所述运算放大器U1的反相输入端分别与运算放大器U1的输出端和电阻R3的一端连接；所述运算放大器U1的正电源端和外部电源VCC连接；所述运...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昆，陶兴强，哈锦成，
申请(专利权)人：成都菁蓉联创科技有限公司，
类型：新型
国别省市：