专利名称：带485隔离通讯的宽量程电压数据采集电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种带485隔离通讯的宽量程电压数据采集电路，特别是适用于多节点隔离的宽量程电压数据采集。属于工控设备技术领域。
背景技术：
目前，分布式传感技术在工控设备上的应用日益广泛，一台工控机往往装有十几个甚至几十个传感器。传感器的广泛应用使得工控机的控制更加灵活，通过各传感器反馈回来的数据有利于工控机的精确控制，随着传感技术的进步工控机的性能越来越强大。传感器检测到的数据通常以电压形式表现出来。工控机的总控制模块读取各传感器的电压数据一般采用以下技术。一般的电压数据采集是通过在各传感器节点上挂载高阻抗的电压检测电路，通过检测电路先把待测电压的模拟值量化成数字值，工控机的总控模块通过端口用编码方式读取各传感器的电压值以实现各传感器检测数据的反馈。这有利于电压数据的正确传输，并通过高阻抗进行了对总控模块的隔离保护，但通过上述方法采集各传感器节点的电压数据还存在以下不足1、由于传感器的种类很多，电压信号的范围各不一样，要准备多种电压检测电路与各种传感器相对应，这对传感器的选型造成极大影响，限制了很多传感器的应用。2、每增加一个传感器，工控机的总控模块就要增加对应的端口与之通讯，随着传感器数量的增加，与传感器的通讯占用工控机的总控模块的大量端口，不利于工控机总控模块的选型，也对整台工控设备的成本造成影响。3待测电压接入电压检测电路时，一般是有一端接到检测电路的电源地作为检测基准点，另一端接到检测端口从尔测出待测电压的大小。由于电压数据是通过端口与工控机的总控模块通讯，各传感器最终以共地的形式并存，这就使各传感器在工作的时候会互相干挠，影响传感器检测数据的正确性，严重时影响整台设备的电平逻辑。综上所述，对于工控设备的电压数据采集来讲，需要一种结构简单，价格低廉，宽量程、少通讯端口并且带隔离通讯的电压数据采集电路来解决以上问题。

实用新型内容本实用新型的目的，是为了解决上述问题，提供了一种结构简单，价格低廉，宽量程、少通讯端口的带485隔离通讯的宽量程电压数据采集电路。本实用新型的目的可以通过如下措施达到带485隔离通讯的宽量程电压数据采集电路，其结构特点是1)包括宽量程电压采集电路、控制芯片电路、485隔离通讯电路；所述宽量程电压采集电路的信号输出端与所述控制芯片电路的信号输入端连接，所述控制芯片电路的一个信号输入/输出端与所述485隔离通讯电路的一个信号输入/输出端连接，所述控制芯片电路的反馈信号输出端与所述宽量程电压采集电路的信号输入端连接；2)所述宽量程电压采集电路由电压检测芯片U7、继电器驱动芯片U6和信号继电器RLl RL5以及外围的电阻、积分电容连接而成；控制芯片电路由主控芯片ATl及外围的
4晶体振荡器ZTA1、电容电阻R9连接而成；所述485隔离通讯电路由通讯芯片Ul及外围电阻电容连接而成。本实用新型的目的还可以通过如下措施达到本实用新型的一种实施方式是所述宽量程电压采集电路由电压检测芯片U7，积分电阻R31，积分电容CX3，自动调零电容CX4，基准电容CX5，滤波电容CX2，隔离电阻R33， 网络排阻R34，接线端子P3，继电器驱动芯片U6及信号继电器RLl RL5连接而成；1)所述电压检测芯片U7的第4脚与积分电容CX3的一端相连，积分电容CX3另一端分别接自动调零电容CX4和积分电阻R31的一端，自动调零电容CX4的另一端接电压检测芯片U7的第5脚，积分电阻的另一端接电压检测芯片U7的第6脚，电压检测芯片U7 的第7脚接基准电容CX5的一端，基准电容CX5的另一端接电压检测芯片U7的第8脚，电压检测芯片U7的第1脚与隔离的-5V相连，电压检测芯片U7的第11脚与隔离的5V相连， 电压检测芯片U7的第2脚与隔离的IOOmV基准电压相连，电压检测芯片U7的第3脚、第9 脚、第M脚与隔离的电源地相连，电压检测芯片U7的第10脚分别与滤波电容CX2、隔离电阻R33的一端相连，CX2的另一端接隔离的电源地，隔离电阻R33的另一端分别与信号继电器RLl RL5的第4脚相连；所述电压检测芯片U7的输出端与控制芯片电路的信号输入端连接；2)所述继电器驱动芯片U6的第16脚接信号继电器RLl的第2脚、继电器驱动芯片U6的第15脚接信号继电器RL2的第2脚、继电器驱动芯片U6的第14脚接信号继电器 RL3的第2脚、继电器驱动芯片U6的第13脚接信号继电器RL4的第2脚、继电器驱动芯片 U6的第12脚接信号继电器RL5的第2脚，继电器驱动芯片U6的第9脚接隔离的12V，继电器驱动芯片U6的第8脚接隔离的电源地，信号继电器RLl RL5的第1脚均接隔离的12V， 信号继电器RLl的第8脚分别与网络排阻R34的第1脚和接线端子P3的第1脚相连，信号继电器RL2的第8脚与网络排阻R34的第2脚相连，信号继电器RL3的第8脚与网络排阻 R34的第3脚相连，信号继电器RL4的第8脚与网络排阻R34的第4脚相连，信号继电器RL5 的第8脚与网络排阻R34的第5脚相连，网络排阻R34的第6脚接隔离的电源地，接线端子的第3脚接隔离的电源地；所述继电器驱动芯片TO的信号输入端与控制芯片电路的反馈信号输出端连接。本实用新型的一种实施方式是所述控制芯片电路由主控芯片AT1，晶体振荡器 ZTA1，振荡电容C9、C10，复位电容EC5，复位电阻R9以及滤波电容C8连接而成；主控芯片 ATl的第6脚分别与晶体振荡器ZTAl的一端、振荡电容C9的一端相连，主控芯片ATl的第 7脚分别与晶体振荡器ZTAl的另一端、振荡电容ClO的一端相连，振荡电容C9、C10的另一端接隔离电源地，主控芯片ATl的第3脚分别与复位电容EC5的负极、复位电阻R9的一端相连，复位电容EC5的正极接隔离电源5V，复位电阻R9的另一端接隔离电源地，滤波电容 C8的一端接接隔离电源5V，滤波电容C8的另一端接隔离电源地，主控芯片ATl的第观脚接隔离电源5V，主控芯片ATl的第14脚接隔离电源地；所述主控芯片ATl的输入端与所述宽量程电压采集电路的信号输出端连接，主控芯片ATl的反馈信号输出端与宽量程电压采集电路的信号输入端连接，主控芯片ATl的一个信号输入/输出端与所述485隔离通讯电路的一个信号输入/输出端连接。本实用新型的一种实施方式是所述485隔离通讯电路由通讯芯片U1，保护电阻
5RlO、Rl 1，差分电阻R20、R21、R22，滤波电容C7，接线端子P2连接而成；通讯芯片Ul的第3 脚与保护电阻RlO —端相连，通讯芯片Ul的第6脚与保护电阻Rll —端相连，通讯芯片Ul 的第12脚分别与差分电阻R20、R21的一端及接线端子P2的3脚相连，差分电阻R21的另一端接总控模块电源5V，通讯芯片Ul的第13脚分别与差分电阻R20的另一端、差分电阻 R22的一端及接线端子P2的第2脚相连，差分电阻R22的另一端接总控模块电源地，滤波电容C7 —端接总控模块电源5V，滤波电容C7另一端接总控模块电源地，通讯芯片Ul的第 1脚接隔离电源5V，通讯芯片Ul的第2脚、第8脚接隔离电源地，通讯芯片Ul的第16脚接总控模块电源5V，通讯芯片Ul的第9脚、第15脚接总控模块电源地，接线端子P2的第1脚接总控模块电源5V，接线端子P2的第4脚接总控模块电源地；所述通讯芯片Ul的一个信号输入/输出端与所述所述控制芯片电路的一个信号输入/输出端连接。本实用新型的有益效果是本实用新型采用网络排阻及信号继电器作量程档位选择，并采用485隔离通讯电路的通讯芯片进行隔离数据传输。首先主控芯片读取电压测量芯片的数据，通过对数据的分析自动选择适当的量程档位，若电压变化到不在当前档位的测量范围内时，主控芯片会随着电压的变化进行量程档位的自适应，以实现宽量程电压测量，可测量的电压范围为-2000V到+2000V，精度为四位有效数字，基本适用于各种传感器的电压测量；然后主控芯片把测量到的数据通过485隔离通讯电路的通讯芯片与总控模块进行数据传输，多个传感器都只需要两根数据线就能实现数据传输，占用总控模块的端口少，同时各个传感器独立存在于电路上工作，互不影响，传感器检测出的数据更稳定、更可靠，实现宽量程、少通讯端口并且带隔离通讯的电压数据采集。整个电路快捷、精准、可靠，自动化程度高，适用性强，应用范围极广。

图1是本实用新型具体实施例的电路原理框图。图2是本实用新型具体实施例的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述具体实施例1 参照图1，本实施例包括宽量程电压采集电路1、控制芯片电路2、485隔离通讯电路3 ；所述宽量程电压采集电路1的信号输出端与所述控制芯片电路2的信号输入端连接， 所述控制芯片电路2的一个信号输入/输出端与所述485隔离通讯电路3的一个信号输入 /输出端连接，所述控制芯片电路2的反馈信号输出端与所述宽量程电压采集电路1的信号输入端连接；所述宽量程电压采集电路1由电压检测芯片U7、继电器驱动芯片U6和信号继电器RLl RL5以及外围的电阻、电容连接而成；控制芯片电路2由主控芯片ATl及外围的晶体振荡器ZTA1、电阻、电容连接而成；所述485隔离通讯电路3由通讯芯片Ul及外围电阻电容连接而成。参照图2，本实施例中所述宽量程电压采集电路1由电压检测芯片U7，积分电阻R31，积分电容CX3，自动调零电容CX4，基准电容CX5，滤波电容CX2，隔离电阻R33，网络排阻R34，接线端子P3，继电器驱动芯片U6及信号继电器RLl RL5连接而成；所述电压检测芯片U7的第4脚与积分电容CX3的一端相连，积分电容CX3另一端分别接自动调零电容CX4和积分电阻R31的一端，自动调零电容CX4的另一端接电压检测芯片U7的第5脚，积分电阻的另一端接电压检测芯片U7的第6脚，电压检测芯片U7的第7 脚接基准电容CX5的一端，基准电容CX5的另一端接电压检测芯片U7的第8脚，电压检测芯片U7的第1脚与隔离的-5V相连，电压检测芯片U7的第11脚与隔离的5V相连，电压检测芯片U7的第2脚与隔离的IOOmV基准电压相连，电压检测芯片U7的第3脚、第9脚、第M 脚与隔离的电源地相连，电压检测芯片U7的第10脚分别与滤波电容CX2、隔离电阻R33的一端相连，CX2的另一端接隔离的电源地，隔离电阻R33的另一端分别与信号继电器RLl RL5的第4脚相连；所述继电器驱动芯片U6的第16脚接信号继电器RLl的第2脚、继电器驱动芯片 U6的第15脚接信号继电器RL2的第2脚、继电器驱动芯片U6的第14脚接信号继电器RL3 的第2脚、继电器驱动芯片U6的第13脚接信号继电器RL4的第2脚、继电器驱动芯片U6 的第12脚接信号继电器RL5的第2脚，继电器驱动芯片U6的第9脚接隔离的12V，继电器驱动芯片U6的第8脚接隔离的电源地，信号继电器RLl RL5的第1脚均接隔离的12V，信号继电器RLl的第8脚分别与网络排阻R34的第1脚和接线端子P3的第1脚相连，信号继电器RL2的第8脚与网络排阻R34的第2脚相连，信号继电器RL3的第8脚与网络排阻R34 的第3脚相连，信号继电器RL4的第8脚与网络排阻R34的第4脚相连，信号继电器RL5的第8脚与网络排阻R34的第5脚相连，网络排阻R34的第6脚接隔离的电源地，接线端子的第3脚接隔离的电源地；所述控制芯片电路2由主控芯片ATl，晶体振荡器ZTAl，振荡电容C9、C10，复位电容EC5，复位电阻R9以及滤波电容C8连接而成；主控芯片ATl的第6脚分别与晶体振荡器 ZTAl的一端、振荡电容C9的一端相连，主控芯片ATl的第7脚分别与晶体振荡器ZTAl的另一端、振荡电容ClO的一端相连，振荡电容C9、C10的另一端接隔离电源地，主控芯片ATl 的第3脚分别与复位电容EC5的负极、复位电阻R9的一端相连，复位电容EC5的正极接隔离电源5V，复位电阻R9的另一端接隔离电源地，滤波电容C8的一端接接隔离电源5V，滤波电容C8的另一端接隔离电源地；主控芯片ATl的第观脚接隔离电源5V，主控芯片ATl的第14脚接隔离电源地；主控芯片ATl的第10脚、第20脚、第21脚、第22脚、第26脚分别与电压检测芯片U7的第21脚、第27脚、第观脚、第23脚、第M脚相连，主控芯片ATl的第12脚、第13脚、第17脚、第18脚、第19脚分别与继电器驱动芯片U6的第1脚、第2脚、 第5脚、第4脚、第3脚相连。所述485隔离通讯电路3由通讯芯片U1，保护电阻R10、附1，差分电阻1 20、R21、 R22，滤波电容C7，接线端子P2连接而成；通讯芯片Ul的第3脚与保护电阻RlO —端相连， 保护电阻RlO的另一端接主控芯片ATl的第4脚，通讯芯片Ul的第4脚、第5脚与控制芯片电路ATl的8脚相连，通讯芯片Ul的第6脚与保护电阻Rll —端相连，，Rll另一端接主控芯片ATl的第5脚，通讯芯片Ul的第12脚分别与差分电阻R20、R21的一端及接线端子 P2的3脚相连，差分电阻R21的另一端接总控模块电源5V，通讯芯片Ul的第13脚分别与差分电阻R20的另一端、差分电阻R22的一端及接线端子P2的第2脚相连，差分电阻R22的另一端接总控模块电源地，滤波电容C7 —端接总控模块电源5V，滤波电容C7另一端接总控模块电源地，通讯芯片Ul的第1脚接隔离电源5V，通讯芯片Ul的第2脚、第8脚接隔离电源地，通讯芯片Ul的第16脚接总控模块电源5V，通讯芯片Ul的第9脚、第15脚接总控模块电源地，接线端子P2的第1脚接总控模块电源5V，接线端子P2的第4脚接总控模块电源地；本实施例的工作原理参照图1、图2，待测电压与接线端子P3连接，电路工作时，主控芯片ATl首先导通信号继电器RL5，电路以最大量程工作，同时ATl读取电压测量芯片U7的数据，根据读取的数据选择适当的量程；当电压发生变化时ATl根据读取的数据判断现量程档位是否合适测量当前电压，并根据判断结果自动调节量程档位实现对电压的精确测量，测量完成后待测电压的数据先保存在ATl里；ATl通过隔离485通讯芯片Ul用RS-485总线与工控设备总控模块4进行数据交互，ATl接收到工控设备总控模块4通过Ul发送过来的接收数据请求后，把保存在内部的待测电压的数据通过Ul传送到工控设备总控模块，完成宽量程并且带隔离总线通讯的电压数据采集。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.带485隔离通讯的宽量程电压数据采集电路，其特征是1)包括宽量程电压采集电路(1)、控制芯片电路(2)、485隔离通讯电路(3)；所述宽量程电压采集电路(1)的信号输出端与所述控制芯片电路O)的信号输入端连接，所述控制芯片电路O)的一个信号输入/输出端与所述485隔离通讯电路(3)的一个信号输入/输出端连接，所述控制芯片电路O)的反馈信号输出端与所述宽量程电压采集电路(1)的信号输入端连接；2)所述宽量程电压采集电路(1)由电压检测芯片U7、继电器驱动芯片TO和信号继电器RLl RL5以及外围的电阻、电容连接而成；控制芯片电路⑵由主控芯片ATl及外围的晶体振荡器ZTA1、电阻、电容连接而成；所述485隔离通讯电路(3)由通讯芯片Ul及外围电阻、电容连接而成。
2.根据权利要求1所述的带485隔离通讯的宽量程电压数据采集电路，其特征是所述宽量程电压采集电路(1)由电压检测芯片U7，积分电阻R31，积分电容CX3，自动调零电容 CX4，基准电容CX5，滤波电容CX2，隔离电阻R33，网络排阻R34，接线端子P3，继电器驱动芯片U6及信号继电器RLl RL5连接而成；1)所述电压检测芯片U7的第4脚与积分电容CX3的一端相连，积分电容CX3另一端分别接自动调零电容CX4和积分电阻R31的一端，自动调零电容CX4的另一端接电压检测芯片U7的第5脚，积分电阻的另一端接电压检测芯片U7的第6脚，电压检测芯片U7的第 7脚接基准电容CX5的一端，基准电容CX5的另一端接电压检测芯片U7的第8脚，电压检测芯片U7的第1脚与隔离的-5V相连，电压检测芯片U7的第11脚与隔离的5V相连，电压检测芯片U7的第2脚与隔离的IOOmV基准电压相连，电压检测芯片U7的第3脚、第9脚、 第M脚与隔离的电源地相连，电压检测芯片U7的第10脚分别与滤波电容CX2、隔离电阻 R33的一端相连，CX2的另一端接隔离的电源地，隔离电阻R33的另一端分别与信号继电器 RLl RL5的第4脚相连；所述电压检测芯片U7的输出端与控制芯片电路(2)的信号输入端连接；2)所述继电器驱动芯片U6的第16脚接信号继电器RLl的第2脚、继电器驱动芯片U6 的第15脚接信号继电器RL2的第2脚、继电器驱动芯片U6的第14脚接信号继电器RL3的第2脚、继电器驱动芯片U6的第13脚接信号继电器RL4的第2脚、继电器驱动芯片U6的第12脚接信号继电器RL5的第2脚，继电器驱动芯片U6的第9脚接隔离的12V，继电器驱动芯片TO的第8脚接隔离的电源地，信号继电器RLl RL5的第1脚均接隔离的12V，信号继电器RLl的第8脚分别与网络排阻R34的第1脚和接线端子P3的第1脚相连，信号继电器RL2的第8脚与网络排阻R34的第2脚相连，信号继电器RL3的第8脚与网络排阻R34的第3脚相连，信号继电器RL4的第8脚与网络排阻R34的第4脚相连，信号继电器RL5的第 8脚与网络排阻R34的第5脚相连，网络排阻R34的第6脚接隔离的电源地，接线端子的第 3脚接隔离的电源地；所述继电器驱动芯片U6的信号输入端与控制芯片电路(2)的反馈信号输出端连接。
3.根据权利要求1所述的带485隔离通讯的宽量程电压数据采集电路，其特征是所述控制芯片电路O)由主控芯片AT1，晶体振荡器ZTA1，振荡电容C9、C10，复位电容EC5，复位电阻R9以及滤波电容C8连接而成；主控芯片ATl的第6脚分别与晶体振荡器ZTAl的一端、振荡电容C9的一端相连，主控芯片ATl的第7脚分别与晶体振荡器ZTAl的另一端、振荡电容ClO的一端相连，振荡电容C9、ClO的另一端接隔离电源地，主控芯片ATl的第3脚分别与复位电容EC5的负极、复位电阻R9的一端相连，复位电容EC5的正极接隔离电源5V， 复位电阻R9的另一端接隔离电源地，滤波电容C8的一端接接隔离电源5V，滤波电容C8的另一端接隔离电源地，主控芯片ATl的第观脚接隔离电源5V，主控芯片ATl的第14脚接隔离电源地；所述主控芯片ATl的输入端与所述宽量程电压采集电路(1)的信号输出端连接，主控芯片ATl的反馈信号输出端与宽量程电压采集电路(1)的信号输入端连接，主控芯片ATl的一个信号输入/输出端与所述485隔离通讯电路(3)的一个信号输入/输出端连接。
4.根据权利要求1所述的带485隔离通讯的宽量程电压数据采集电路，其特征是所述485隔离通讯电路(3)由通讯芯片肌，保护电阻1 10、1 11，差分电阻1 20、1 21、1 22，滤波电容C7，接线端子P2连接而成；通讯芯片Ul的第3脚与保护电阻RlO —端相连，通讯芯片 Ul的第6脚与保护电阻Rll —端相连，通讯芯片Ul的第12脚分别与差分电阻R20、R21的一端及接线端子P2的3脚相连，差分电阻R21的另一端接总控模块电源5V，通讯芯片Ul的第13脚分别与差分电阻R20的另一端、差分电阻R22的一端及接线端子P2的第2脚相连， 差分电阻R22的另一端接总控模块电源地，滤波电容C7 —端接总控模块电源5V，滤波电容 C7另一端接总控模块电源地，通讯芯片Ul的第1脚接隔离电源5V，通讯芯片Ul的第2脚、 第8脚接隔离电源地，通讯芯片Ul的第16脚接总控模块电源5V，通讯芯片Ul的第9脚、 第15脚接总控模块电源地，接线端子P2的第1脚接总控模块电源5V，接线端子P2的第4 脚接总控模块电源地；所述通讯芯片Ul的一个信号输入/输出端与所述所述控制芯片电路 (2)的一个信号输入/输出端连接。
专利摘要本实用新型涉及带485隔离通讯的宽量程电压数据采集电路，其特征是包括宽量程电压采集电路(1)、控制芯片电路(2)、485隔离通讯电路(3)；所述宽量程电压采集电路(1)的信号输出端与所述控制芯片电路(2)的信号输入端连接，所述控制芯片电路(2)的一个信号输入/输出端与所述485隔离通讯电路(3)的一个信号输入/输出端连接，所述控制芯片电路(2)的反馈信号输出端与所述宽量程电压采集电路(1)的信号输入端连接。本实用新型能够实现宽量程、少通讯端口并且带隔离通讯的电压数据采集。整个电路快捷、精准、可靠，自动化程度高，适用性强，应用范围极广。
文档编号G01R15/09GK202008500SQ201120013050
公开日2011年10月12日 申请日期2011年1月17日 优先权日2011年1月17日
发明者廖中原, 汪军, 黄祖好 申请人:佛山市顺德区瑞德电子实业有限公司