一种模拟量信号隔离系统的制作方法

专利检索2026-01-21  4


本技术属于隔离器,更具体地,涉及一种模拟量信号隔离系统。


背景技术:

1、工业现场的干扰信号复杂多样,为了提高设备工作的可靠性和安全性,在传感器数据传输过程中,通常会在模拟信号输出端与控制设备信号输入端之间串接模拟量信号隔离系统,将模拟信号1:1的传输到测量设备或采集设备,同时又能够实现发送端与接收端电气隔离。在构建的系统中起到隔绝系统发送端和接收端的电气关系,保护接收端的测量设备、采集设备,避免系统之间互相干扰或者造成运行故障。

2、模拟量信号隔离系统的输入信号电压幅值一般允许为±5v左右,如果在恶劣的电磁环境下,或者输入信号中包含百伏或千伏量级的偶发短脉冲干扰时,经常会造成隔离电路的器件损坏,丧失其基本的模拟信号隔离输出的功能。另外对于超出范围的输入信号无法测量,需要加外部衰减,尤其对于多道集成的隔离器设备,增加了系统建设的复杂度,也可能带来安全、干扰等使用问题。


技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷,本实用新型的目的在于提供一种模拟量信号隔离系统,能适用于较宽电压范围的输入信号的数据传输,还可以承受瞬时高脉冲,避免损坏电子元件以及产生干扰,提高系统的安全性。

2、为实现上述目的,本实用新型提供了一种模拟量信号隔离系统,包括信号输入模块、信号隔离模块和信号输出模块,所述信号输入模块的输出端与信号隔离模块的输入端相连,信号隔离模块的输出端与信号输出模块的输入端相连;

3、所述信号输入模块用于接收并将外部模拟量信号进行滤波、幅度压缩和升压处理后,输出正模拟量信号;所述信号隔离模块,包括chad203隔离放大器,用于将正模拟量信号进行比例放大和隔离传输处理后,输出隔离后的正模拟量信号;所述信号输出模块用于对隔离后的正模拟量信号进行降压、放大和滤波处理后,输出与外部模拟量信号同向、隔离且传输比可调的模拟量信号。

4、本实用新型提供的模拟量信号隔离系统,信号隔离模块采用chad203隔离放大器,可实现包括大范围的正、负电压的模拟量信号隔离传输,还可以承受瞬时高脉冲,避免损坏电子元件以及产生干扰,提高系统的安全性;且本实施例提供的模拟量信号隔离系统结构简单,易生产,成本低,体积小,重量轻,使用方便,可靠性高,有良好的社会和经济效益。

5、在其中一个实施例中,所述信号输入模块包括rc低通滤波器电路、比例电路和升压电路;

6、所述rc低通滤波器电路用于将外部模拟量信号进行滤波处理后输出;所述比例电路用于将滤波后的模拟量信号进行比例提取,实现电压幅度压缩;所述升压电路用于将幅度压缩后的模拟量信号进行升压处理后,输出正模拟量信号。

7、在其中一个实施例中,所述rc低通滤波器电路包括第一电阻、第二电阻和第一电容,第一电阻的一端接入外部模拟量信号,第二电阻的一端与第一电阻的一端相连,第一电阻的另一端与第一电容的一端相连,第一电容的一端输出滤波后的模拟量信号,第一电容的另一端与第二电阻的另一端接地。

8、在其中一个实施例中,所述比例电路包括第三电阻和第四电阻,所述升压电路包括仪表放大器;

9、所述仪表放大器的输入端分别与第三电阻的一端、第四电阻的一端相连,第三电阻的另一端接入滤波后的模拟量信号,第四电阻的另一端接地,仪表放大器的输出端输出正模拟量信号。

10、在其中一个实施例中,所述信号输入模块还包括采用第一运放芯片的电压跟随器电路,所述电压跟随器电路用于提高rc低通滤波器电路的驱动能力。

11、在其中一个实施例中,所述信号输出模块包括反向加法器电路、rc滤波器电路和反向器电路;

12、所述反向加法器电路用于将信号输出模块输出的模拟量信号进行反向、比例放大和降压处理后,输出反向模拟量信号;所述rc滤波器电路用于滤除反向模拟量信号中的噪声;所述反向器电路用于将滤除噪声后的反向模拟量信号再次反向,输出与外部模拟量信号同向、隔离且传输比可调的模拟量信号。

13、在其中一个实施例中,所述反向加法器电路包括第二运放芯片、第五电阻、第六电阻和第七电阻;

14、所述第二运放芯片的负相输入端分别与第五电阻的一端、第六电阻的一端、第七电阻的一端相连,第五电阻的另一端接入隔离后的正模拟量信号,第六电阻的另一端接入参考模拟量信号,第七电阻的另一端与第二运放芯片的输出端相连,第二运放芯片的输出端输出反向模拟量信号。

15、在其中一个实施例中,所述rc滤波器电路包括第八电阻和第二电容,第八电阻的一端接入反向模拟量信号,第八电阻的另一端输出滤除噪声后的反向模拟量信号,第八电阻的另一端通过第二电容接地。

16、在其中一个实施例中,所述反向器电路包括第三运放芯片、第九电阻、第十电阻和第十一电阻;

17、所述第三运放芯片的负相输入端分别与第九电阻的一端、第十电阻的一端相连,第九电阻的另一端接入滤除噪声后的反向模拟量信号,第十电阻的另一端与第三运放芯片的输出端相连,第三运放芯片的输出端输出与外部模拟量信号同向、隔离且传输比可调的模拟量信号,第三运放芯片的正相输入端通过第十一电阻接地。

18、在其中一个实施例中,所述模拟量信号隔离系统还包括电源模块,所述电源模块包括第三电容、第四电容、滤波器、二极管和电源芯片;

19、所述滤波器的输入端通过并联的第三电容和第四电容与外部直流电源相连,滤波器的输出端通过二极管与电源芯片的输入端相连,电源芯片的输出端输出直流电,该直流电用于为信号输入模块、信号隔离模块和信号输出模块供电。



技术特征:

1.一种模拟量信号隔离系统,其特征在于,包括信号输入模块、信号隔离模块和信号输出模块,所述信号输入模块的输出端与信号隔离模块的输入端相连,信号隔离模块的输出端与信号输出模块的输入端相连;

2.根据权利要求1所述的模拟量信号隔离系统,其特征在于,所述信号输入模块包括rc低通滤波器电路、比例电路和升压电路;

3.根据权利要求2所述的模拟量信号隔离系统,其特征在于,所述rc低通滤波器电路包括第一电阻、第二电阻和第一电容,第一电阻的一端接入外部模拟量信号,第二电阻的一端与第一电阻的一端相连,第一电阻的另一端与第一电容的一端相连,第一电容的一端输出滤波后的模拟量信号,第一电容的另一端与第二电阻的另一端接地。

4.根据权利要求2所述的模拟量信号隔离系统,其特征在于,所述比例电路包括第三电阻和第四电阻,所述升压电路包括仪表放大器;

5.根据权利要求2所述的模拟量信号隔离系统,其特征在于,所述信号输入模块还包括采用第一运放芯片的电压跟随器电路,所述电压跟随器电路用于提高rc低通滤波器电路的驱动能力。

6.根据权利要求1所述的模拟量信号隔离系统,其特征在于,所述信号输出模块包括反向加法器电路、rc滤波器电路和反向器电路;

7.根据权利要求6所述的模拟量信号隔离系统,其特征在于,所述反向加法器电路包括第二运放芯片、第五电阻、第六电阻和第七电阻;

8.根据权利要求6所述的模拟量信号隔离系统,其特征在于,所述rc滤波器电路包括第八电阻和第二电容,第八电阻的一端接入反向模拟量信号,第八电阻的另一端输出滤除噪声后的反向模拟量信号,第八电阻的另一端通过第二电容接地。

9.根据权利要求6所述的模拟量信号隔离系统,其特征在于,所述反向器电路包括第三运放芯片、第九电阻、第十电阻和第十一电阻;

10.根据权利要求1所述的模拟量信号隔离系统,其特征在于,所述模拟量信号隔离系统还包括电源模块,所述电源模块包括第三电容、第四电容、滤波器、二极管和电源芯片;


技术总结
本技术公开了一种模拟量信号隔离系统,包括信号输入模块、信号隔离模块和信号输出模块,信号输入模块的输出端与信号隔离模块的输入端相连,信号隔离模块的输出端与信号输出模块的输入端相连;信号输入模块用于将外部模拟量信号滤波、压缩和升压后,输出正模拟量信号;信号隔离模块包括CHAD203隔离放大器,用于将正模拟量信号比例放大和隔离后,输出隔离后的正模拟量信号;信号输出模块用于对隔离后的正模拟量信号降压、放大和滤波后,输出与外部模拟量信号同向、隔离且传输比可调的模拟量信号。本技术能适用于较宽电压范围的输入信号的数据传输,还可以承受瞬时高脉冲,避免损坏电子元件以及产生干扰,提高系统的安全性。

技术研发人员:张连恩,顾阳,孙旭宁,殷艺珂,曹慧慧,王子威
受保护的技术使用者:湖北三江航天万峰科技发展有限公司
技术研发日:20230728
技术公布日:2024/5/29
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