基于模拟量电流电压混合输入的自检测信号采集电路的制作方法

本发明涉及信号采集，尤其涉及一种基于模拟量电流电压混合输入的自检测信号采集电路。

背景技术：

1、在工业生产过程中，会用到各种各样的传感器，如压力传感器和温湿度传感器等，不同的传感器给出的信号是不同的，有的是给电压信号，有的是给电流信号，于是市面上针对模拟量信号输入采集模块大致分为电压输入类型和电流输入类型两种。但针对接口较多且接口的信号种类掺杂的机柜应用来说，使用多个不同类型的模拟量信号输入采集模块采集多个不同输出信号类型的传感器信息，操作上极其繁琐，很多时候查一根线的错误需要整理整个机柜，工作量大，工作效率低下，而且出错率较高，信号类型和模拟量输入采集模块接错会导致对应电路烧毁。

2、故亟需设计一种可兼容电压信号和电流信号输入的信号采集电路。

技术实现思路

1、本技术实施例的目的在于提供一种基于模拟量电流电压混合输入的自检测信号采集电路，用于解决现有技术中因只能使用多个不同类型的模拟量信号输入采集模块对多个不同输出信号的传感器进行采集，导致传感器接线工作的工作量大、工作效率低下以及出错率高的技术问题。

2、为实现上述的目的，本技术实施例采用如下的技术方案：

3、一种基于模拟量电流电压混合输入的自检测信号采集电路，用于采集传感器的信号，包括浪涌防护电路、开关选择电路、钳位防护电路、跟随器电路、阻抗匹配电路、adc采集芯片以及微型控制器；

4、所述浪涌防护电路的输入端与所述传感器的输出端连接；

5、所述开关选择电路的输入端与所述浪涌防护电路的输出端连接；

6、所述钳位防护电路的输入端与所述开关选择电路的输出端连接；

7、所述跟随器电路的输入端与所述钳位防护电路的输出端连接；

8、所述阻抗匹配电路的输入端与所述跟随器电路的输出端连接，其输出端与所述adc采集芯片连接；

9、所述微型控制器的输入端与所述adc采集芯片连接，其输出端与所述开关选择电路的使能端连接，所述微型控制器通过所述adc采集芯片获取所述阻抗匹配电路的输出电压，并对所述阻抗匹配电路的输出电压进行周期性检测，所述微型控制器基于输出电压的周期性检测结果，周期性地给所述开关选择电路的使能端输出高电平或低电平，以控制所述开关选择电路切换档位。

10、在本技术实施例所述的基于模拟量电流电压混合输入的自检测信号采集电路中，所述浪涌防护电路包括第一双向tvs二极管、第二双向tvs二极管以及第三双向tvs二极管；

11、所述第二双向tvs二极管的一端与所述传感器的正向输出端连接，另一端与所述传感器的负向输出端连接；

12、所述第一双向tvs二极管的一端与所述传感器的正向输出端连接，另一端接地；

13、所述第三双向tvs二极管的一端与所述传感器的负向输出端连接，另一端接地；

14、所述第二双向tvs二极管与所述开关选择电路连接。

15、在本技术实施例所述的基于模拟量电流电压混合输入的自检测信号采集电路中，所述浪涌防护电路还包括残压泄放电路，所述残压泄放电路包括第一高压电容、第二高压电容以及第三高压电容；

16、所述第一高压电容的一端与所述传感器的正向输出端连接，另一端接地；

17、所述第二高压电容与所述第二正向tvs二极管并联；

18、所述第三高压电容的一端与所述传感器的负向输出端连接，另一端接地。

19、在本技术实施例所述的基于模拟量电流电压混合输入的自检测信号采集电路中，所述开关选择电路包括开关继电器、采样电阻、上拉电阻、第一分压电阻以及第二分压电阻；

20、所述开关继电器的第一常开端与所述采样电阻的第二端连接，所述采样电阻的第一端与所述浪涌防护电路和所述开关继电器的第二常闭端连接，所述开关继电器的第一常闭端与所述浪涌防护电路连接，所述开关继电器的第二常开端与所述钳位防护电路连接，所述开关继电器的第二公共端与所述第一分压电阻连接，所述第一分压电阻的另一端与所述钳位防护电路和所述第二分压电阻连接，所述第二分压电阻的另一端接地，所述上拉电阻的一端与所述开关继电器的线圈负极连接，另一端接入控制电压，所述开关继电器的线圈负极作为所述开关选择电路的使能端，所述开关继电器的线圈正极与控制电压连接。

21、在本技术实施例所述的基于模拟量电流电压混合输入的自检测信号采集电路中，所述开关选择电路还包括保护电路，所述保护电路包括二极管、第一电阻以及第一电容；

22、所述二极管的正极与所述开关继电器的线圈负极连接，所述二极管的负极与所述开关继电器的线圈正极连接，所述第一电阻与所述第一电容串联，所述第一电阻的另一端与所述开关继电器的线圈正极连接，所述第一电容的另一端与所述开关继电器的线圈负极连接，所述保护电路用于抑制反峰电压，防止所述开关继电器损坏。

23、在本技术实施例所述的基于模拟量电流电压混合输入的自检测信号采集电路中，所述开关继电器是型号为hfd4/5-sr的双刀双掷开关继电器。

24、在本技术实施例所述的基于模拟量电流电压混合输入的自检测信号采集电路中，所述钳位防护电路包括第一滤波电容、第一钳位二极管以及第二钳位二极管；

25、所述第一滤波电容的第一端与所述开关选择电路连接，第二端接地，所述第一钳位二极管的正极与所述第一滤波电容的第一端连接，其负极与正电源轨连接，所述第二钳位二极管的负极与所述第一滤波电容的第一端连接，其正极与负电源轨连接。

26、在本技术实施例所述的基于模拟量电流电压混合输入的自检测信号采集电路中，所述跟随器电路包括运算放大器、第二滤波电容以及第三滤波电容；

27、所述运算放大器的正向输入端与所述钳位防护电路连接，所述运算放大器的输出端与所述运算放大器的负向输入端和所述阻抗匹配电路连接，所述运算放大器的正电源端与正电源轨和所述第二滤波电容连接，所述第二滤波电容另一端接地，所述运算放大器的负电源端与负电源轨和所述第三滤波电容连接，所述第三滤波电容另一端接地。

28、在本技术实施例所述的基于模拟量电流电压混合输入的自检测信号采集电路中，所述阻抗匹配电路包括第一串联电阻、第二串联电阻、差模电阻以及第四滤波电容；

29、所述第一串联电阻、差模电阻以及第二串联电阻串联，所述第四滤波电容与所述差模电阻并联，所述差模电阻的两端电压作为最终输出电压，所述差模电阻的两端与所述adc采集芯片和所述微型控制器连接。

30、与现有技术相比，本技术实施例具有如下的有益效果：

31、本技术实施例提供的基于模拟量电流电压混合输入的自检测信号采集电路，通过设置浪涌防护电路抑制、吸收浪涌电压保护后级电路，设置开关选择电路用于切换档位，以使信号采集电路在接收电压信号或电流信号之间进行切换，设置钳位防护电路将输入电压钳制在安全范围内，以保护后级电路，设置跟随器电路用于将输入信号稳定传输至后级电路，通过阻抗匹配电路提高输入信号的差模匹配度，使输入信号平稳进入adc采集芯片，adc采集芯片将进行模数转换后将信号输出至微型控制器以完成传感器信号的采集，同时，微型控制器周期性检测阻抗匹配电阻的输出电压，并基于输出电压的周期性检测结果，周期性地给开关选择电路的使能端输出高电平或低电平，以控制开关选择电路切换档位，解决了现有技术中因只能使用多个不同类型的模拟量信号输入采集模块对多个不同输出信号的传感器进行采集，导致传感器接线工作的工作量大、工作效率低下以及出错率高的技术问题。