[发明专利]高隔离耐压型双向信号传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号传感器，具体地说，是涉及一种高隔离耐压型双向信号传感器。

背景技术

众所周知，在自动化检测和控制领域中，待检对象种类很多，在需要对高压进行监测的场合待检对象种类更是复杂多样，如：在轨道交通机车供电系统、风电、太阳能等重要的电源设备及监控系统中，都需要对系统中的电压电流信号进行检测，从而实现系统的自动调节和控制。

目前市场上的信号隔离检测产品最常用的有以下两种原理：

1、磁调制解调原理：通过斩波方式进行直流信号到交流信号的逆变，通过变压器隔离后将信号还原成标准的直流输出信号；

2、光电隔离原理：采用线性光电耦合器件，通过运放构成反馈闭环测量回路，完成信号的隔离变换。

以上两种原理中，虽然第一种的稳定性和精度均较高，然而其响应时间较慢，不能满足实际需求；虽然第二种响应时间较快，抗干扰能力较强，但需要提供隔离电源；且这两种方式都无法既满足输入与输出之间的隔离耐压为7.5KVAC或8KVAC以上/分钟，又能快速高精度实现信号隔离监测的技术要求，已经无法满足如今高标准的控制系统技术要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高隔离耐压型双向信号传感器，主要解决现有技术中存在的信号隔离检测产品不能满足7.5KVAC或8KVAC以上高隔离环境的控制系统技术要求的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

高隔离耐压型双向信号传感器，包括电压电流信号采集电路，输入端通过两个以上依次相连的信号隔离变换电路与电压电流信号采集电路相连的信号输出变换电路，所述信号隔离变换电路和信号输出变换电路的输入端均分别连接有DCDC高隔离电源模块。

作为优选，所述信号隔离变换电路为两个，包括输入端与电压电流信号采集电路相连的第一级信号隔离变换电路，和输入端与第一级信号隔离变换电路相连且输出端与信号输出变换电路相连的第二级信号隔离变换电路，所述第一级信号隔离变换电路的输入端连接有第一DCDC高隔离电源模块；第二级信号隔离变换电路的输入端连接有第二DCDC高隔离电源模块；信号输出变换电路的输入端连接有第三DCDC高隔离电源模块，所述第二DCDC高隔离电源模块和第三DCDC高隔离电源模块的输入端均连接有电源，第一DCDC高隔离电源模块的输入端与第二DCDC高隔离电源模块相连。

具体地说，所述第一级信号隔离变换电路包括反相输入端与电压电流信号采集电路相连的运算放大器T2，和与运算放大器T2的输出端及反相输入端均相连的光耦芯片U1，连接于运算放大器T2的反相输入端和输出端之间的电容C1，所述第一DCDC高隔离电源模块与运算放大器T2的反相输入端相连；所述第二级信号隔离变换电路包括同相输入端和反相输入端均与光耦芯片U1相连的运算放大器T3，反相输入端与运算放大器T3的输出端相连的运算放大器T4，与运算放大器T4的输出端及反相输入端均相连的光耦芯片U2，所述运算放大器T3的反相输入端和输出端之间还连接有相互并联的电阻R1、电容C2，所述第二DCDC高隔离电源模块与运算放大器T3的反相输入端相连。

其中，所述信号输出变换电路包括与第二级信号隔离变换电路相连的输出变换电路和与输出变换电路相连的V/I信号变换电路，所述第三DCDC高隔离电源模块与V/I信号变换电路相连。

进一步地，所述输出变换电路包括同相输入端和反相输入端均与光耦芯片U2相连的运算放大器T5，同相输入端与运算放大器T5的输出端相连的运算放大器T6，所述运算放大器T5的反相输入端和输出端之间还连接有相互并联的电阻R2、电容C3，所述运算放大器T6的反相输入端和输出端之间还连接有相互并联的电阻R3、电容C4。

更进一步地，所述V/I信号变换电路包括反相输入端与运算放大器T6的输出端相连的运算放大器T7，反相输入端与运算放大器T7的输出端相连的运算放大器T8，连接于运算放大器T7的反相输入端与运算放大器T8的输出端之间的电阻R4，所述第三DCDC高隔离电源模块与运算放大器T7的反相输入端相连。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明通过在电压电流信号采集电路和信号输出变换电路及电源之间设置信号隔离变换电路和DCDC高隔离电源模块实现了高压信号的可靠传递与变换，提高了信号传递的灵活性，大大降低了成本，减小了传感器体积，从而有效降低了系统的检测成本和设备造价，利于批量生产，适合大规模推广应用。