本發明專利技術提供了一種基于光耦的寬范圍高精度多通道電流檢測電路，包括依次連接的電流采樣電路、模擬選擇電路、模擬光耦電路、次級差分放大電路、阻抗變換電路、有效值變換電路、數據處理單元；電流采樣電路使用小阻值線繞電阻串聯在負載中，把多路小電壓信號送入模擬選擇電路，由模擬選擇電路分時完成多選一；所述模擬光耦電路完成左右兩邊電壓信號部分和數據處理部分的隔離；有效值變換電路完成交流電壓信號轉變成直流電壓信號；數據處理單元完成直流信號的采樣和運算得出實際電流值。其優點是：采樣可靠性高，對負載的影響小，便于多通道集成，成本低；系抗干擾能力強；采樣精度高，范圍寬；小信號處理失真小。整個系統電路簡單，易實施。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及分析及測量控制領域，具體是一種基于光耦的寬范圍高精度多通道電流檢測電路。
技術介紹
在道路交通信號控制機中，需要對每路燈驅動輸出的交流電流數值進行實時采樣控制，以確保輸出的正確性和監控負載電流的變化情況，提高交通信號控制機的安全性。但是目前很多這類應用都是基于變壓器用著反饋采樣，變壓器不但體積大，重量大而且價格貴，給后續的電路板制作和加工帶來了很大麻煩。也有采用霍爾傳感器采樣的，但是霍爾傳感器成本高，體積大不利于多通道使用情況。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種多通道高精度交流電流數值檢測電路，其抗干擾能力強，結構簡單，使用成本低，高隔離，精度高，測量范圍寬，安全可靠，體積小易于多通道集成。按照本專利技術提供的技術方案，所述基于光耦的寬范圍高精度多通道電流檢測電路包括依次連接的電流采樣電路、模擬選擇電路、模擬光耦電路、次級差分放大電路、阻抗變換電路、有效值變換電路、數據處理單元；多路電流采樣電路的輸出連接到模擬選擇電路，所述電流采樣電路使用高精度小阻值的線繞電阻串聯在負載中，由負載電流在電阻的兩端產生電壓差，然后把這多路小電壓信號送入模擬選擇電路，由模擬選擇電路分時完成多選一的功能，模擬選擇電路的選擇控制端通過數字光耦隔離后和數據處理單元相連；所述模擬光耦電路完成左右兩邊電壓信號部分和數據處理部分的隔離，以及完成電壓信號的初級放大作用；所述次級差分放大電路完成電壓信號的再次放大；所述有效值變換電路完成交流電壓信號轉變成直流電壓信號，有效值變換電路的輸出和數據處理單元的A/D輸入端相連；所述數據處理單元完成直流信號的A/D采樣，然后把采樣的結果進行分析運算得出實際的電流值，并通過外設接口向外發送數據。其中，一路電流采樣電路包括線繞電阻和采樣保護電阻，線繞電阻一端和交流電的火線相連，另一端和燈泡相連并通過采樣保護電阻連接到模擬選擇電路的一路輸入。所述模擬選擇電路包括多路選擇芯片⑶4051，⑶4051的16腳和+5V電源相連，7腳和-5V的電源相連，8腳、6腳和OV的電源相連并且和交流電的火線相連KD4051的13、14、15、12、1、5、2、4腳用于連接多路電流采樣電路KD4051的9腳、10腳、11腳是3位二進制選擇控制端，通過數字光耦隔離后和數據處理單元相連，用來選擇8路輸入中的一路進行電路采樣；CD4051的3腳是輸出腳和模擬光耦電路的輸入端相連。所述模擬光耦電路包括隔離放大器HCPL7840，第九電阻一端和所述⑶4051的3腳相連，第九電阻另一端和HCPL7840的2腳相連并且與第一二極管的陰極端和第二二極管的陽極端相連，通過第一二極管和第二二極管下拉到OV電位；HCPL7840的I腳和8腳分別連接左右兩邊電壓信號部分和數據處理部分的工作電壓，HCPL7840的3腳、4腳接OV電位，5腳接數據處理部分的地，HCPL7840的6腳和7腳是差分輸出的負極和正極，分別和次級差分放大電路的輸入相連。所述次級差分放大電路包括第一運算放大器，第一運算放大器同相輸入端通過第 十電阻接模擬光耦電路差分輸出的正極，并通過第十二電阻和第一電容的并聯支路接地;第一運算放大器反相輸入端通過第十一電阻接模擬光耦電路差分輸出的負極，并通過第十三電阻和第二電容的并聯支路連接第一運算放大器的輸出端；第一運算放大器的輸出端是次級差分放大電路的輸出級，和阻抗變換電路的輸入端相連。所述阻抗變換電路包括第二運算放大器，第二運算放大器的同相輸入端和第一運算放大器的輸出端相連，第二運算放大器的反相輸入端通過第十四電阻和第二運算放大器的輸出端相連，第二運算放大器的輸出端是阻抗變換電路的輸出端，和有效值變換電路的輸入端相連。所述有效值變換電路包括有效值變換器AD536AJH，AD536AJH的4腳通過第十五電阻連接阻抗變換電路的輸出端，并且通過第三電容下拉到地；AD536AJH的I腳和2腳都和地相連，AD536AJH的3腳接電源正極，D536AJH的5腳接電源負極，AD536AJH的6腳通過第六電容和AD536AJH的3腳相連；第十七電阻的一端和AD536AJH的8腳相連并且通過第四電容和AD536AJH的10腳相連，第十七電阻的另一端通過第七電容下拉到地，并且作為效值變換電路的輸出端；第十六電阻的一端和AD536AJH的9腳相連，并且通過第五電容下拉到地，第十六電阻的另一端和AD536AJH的10腳相連；有效值變換電路的輸出端和數據處理單元的A/D端相連。所述數據處理單元可采用STM32F103RC芯片。本專利技術的優點是通過串聯小阻值的電阻來采樣電流，使得采樣的可靠性高，對負載的影響小，檢測范圍寬，便于多通道集成，成本低；使用模擬光耦完成信號的隔離，使得系統更安全，抗干擾能力強；采用10位A/D，使得采樣精度高，范圍寬；采用有效值變換電路使得小信號處理失真小，準確度高。整個系統電路簡單，思路明確，易實施。附圖說明圖I是本專利技術的電路結構框圖。圖2電流采樣電路和模擬選擇電路原理圖。圖3模擬光耦電路，次級差分放大電路，阻抗變換電路原理圖。圖4有效值變換電路原理圖。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步說明。如圖I所示，所述基于光耦的寬范圍高精度多通道電流檢測電路包括依次連接的電流采樣電路、模擬選擇電路、模擬光耦電路、次級差分放大電路、阻抗變換電路、有效值變換電路、數據處理單元。由所述模擬光耦電路完成左側電壓信號部分和右側數據處理部分的隔離。電流采樣部分是由多路電流采樣電路組成，所述電流采樣電路使用的是高精度小阻值的線繞電阻串聯在負載中，由負載電流在電阻的兩端產生電壓差，然后把這多路小電壓信號送入模擬選擇電路；所述模擬選擇電路分時完成多選一的功能，所述模擬選擇電路的輸出連接到模擬光耦電路；所述模擬光耦電路完成電壓信號部分和數據處理部分的隔離，提高系統的安全和抗干擾能力，以及適當完成初級放大作用；模擬光耦電路的輸出和次級差分放大電路相連，所述次級差分放大電路完成電壓信號的再次放大，在這里可以調整電壓信號放大倍數達到我們想要的范圍；次級差分放大電路的輸出和阻抗變換電路相連，所述阻抗變換電路使輸入的信號具有輸出阻抗低，驅動能力強的特點，便于后續處理電路 的輸入，提高準確性和抗干擾能力；所述阻抗變換電路的輸出和有效值變換電路相連，所述有效值變換電路完成交流電壓信號轉變成直流電壓信號；有效值變換電路的輸出和數據處理單元的A/D輸入端相連；所述數據處理單元完成直流信號的A/D采樣，然后把采樣的結果進行分析運算得出實際的電流值，由于采用10位的A/D，所以精度能達到1/1000的精度。所述數據處理單元可以把處理的數據通過串口發送到其它顯示終端。如圖2所示，所述電流采樣電路是由串聯在負載電路中的線繞電阻RLl和采樣保護電阻Rl組成。線繞電阻RLl是高精度小阻值采樣電阻，它的一端和交流電的火線AC/L相連，另一端和紅綠燈LAMPl相連并通過采樣保護電阻Rl連接到模擬選擇電路的一路輸入，據實際的需要可以多達8路這樣的采樣電路。所述模擬選擇電路包括多路選擇芯片⑶4051，⑶4051的16腳和+5V電源相連，7腳和-5V的電源相連，8腳、6腳和OV的電源相連并且和交流電的火線AC/L相連<D4051的13、本文檔來自技高網...
【技術保護點】
基于光耦的寬范圍高精度多通道電流檢測電路，其特征是：包括依次連接的電流采樣電路、模擬選擇電路、模擬光耦電路、次級差分放大電路、阻抗變換電路、有效值變換電路、數據處理單元；多路電流采樣電路的輸出連接到模擬選擇電路，所述電流采樣電路使用高精度小阻值的線繞電阻串聯在負載中，由負載電流在電阻的兩端產生電壓差，然后把這多路小電壓信號送入模擬選擇電路，由模擬選擇電路分時完成多選一的功能，模擬選擇電路的選擇控制端通過數字光耦隔離后和數據處理單元相連；所述模擬光耦電路完成左右兩邊電壓信號部分和數據處理部分的隔離，以及完成電壓信號的初級放大作用；所述次級差分放大電路完成電壓信號的再次放大；所述有效值變換電路完成交流電壓信號轉變成直流電壓信號，有效值變換電路的輸出和數據處理單元的A/D輸入端相連；所述數據處理單元完成直流信號的A/D采樣，然后把采樣的結果進行分析運算得出實際的電流值，并通過外設接口向外發送數據。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：何通，呂顯剛，顧善忠，李旭東，包可為，
申請(專利權)人：江蘇大為科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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