[发明专利]一种模拟信号输入电路

说明书

技术领域

本发明涉及模拟信号测量领域，尤其涉及一种模拟信号输入电路。

背景技术

工业现场最基本的测量参数是温度、压力、流量和物位，测量这些参数的主要设备是变送器和传感器，各种变送器和传感器将这些物理量转化为电压、电流、电阻或者数字量信号。对于电流和电压信号，信号采集装置或仪表都具备电流采样电阻和高输入阻抗的采样电路，引线电阻可以忽略不计，但是对于电阻传感器，测量的信号本来就是电阻，由于现场传感器和采样仪表之间往往很远，引线电阻会叠加到真实的信号中，精度要求高的场合就不能忽略，为消除引线电阻误差，电阻一般采用三线制方式测量。

信号采集装置一般可以都输入多路信号，可以同时采集多路电压、电流和三线制电阻等信号，但是工业现场存在很多干扰信号造成干扰，可能导致采样仪表信号不稳定甚至突变。为了克服工业现场干扰，信号采样时需要各个通道之间的信号不相互干扰。

在现有大多数采样电路中均不具备电流采样功能和电阻过流保护功能，与本发明最接近的实现方案如附图1所示，该信号采样电路用五个切换开关来进行信号的隔离和采样，电流信号通过B、C两个端口进行输入，电压信号通过A、C两个端口进行输入，电阻信号通过A、B、C三个端口进行输入。但是，该采样电路具有两个缺陷，一是电阻测量的时候，电流采样电阻和引线电阻并联在一起，导致测量的时候需要软件进行非线性补偿，无法完全消除引线电阻误差；二是电流采样电阻R1在外部误接24V的情况下(比如变送器短路)，导致24V电压直接接入采样电阻，而导致采样电阻上的功率过大烧毁。

因此，有必要提出一种能够对电压、电流、电阻信号进行采样，同时可以方便的消除引线电阻和电流采样电阻过流保护的模拟信号输入电路。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明旨在提供一种具备电流采样功能和电阻过流保护功能的模拟信号输入电路。

为了实现上述目的，本发明提供了一种模拟信号输入电路，该模拟信号输入电路包括信号输入端、信号处理单元、若干切换开关、电流源、电流采样电路和过流保护电路；其中，所述电流源通过所述切换开关与所述信号处理单元连接，所述电流采样电路和所述过流保护电路均通过所述切换开关与所述信号处理单元连接，且所述过流保护电路连接所述电流采样电路。

较佳地，所述电流采样电路包括信号隔断二极管和电流采样电阻，所述过流保护电路分别连接所述电流采样电阻和所述信号隔断二极管，所述电流采样电阻用于电流的信号采样，所述信号隔断二极管用于电阻采样时隔断激励电流流经所述电流采样电阻。此时电流采样电阻作为端口输入阻抗的一部分，不会影响引线电阻的消除，可忽略。

较佳地，所述切换开关至少为五个，包括第一切换开关、第二切换开关、第三切换开关、第四切换开关和第五切换开关，所述电流源通过所述第一切换开关连接一信号输入端并通过所述第二切换开关连接所述信号处理单元；一过压保护电路通过所述第三切换开关连接所述信号处理单元；所述电流采样电阻和所述信号隔断二极管与所述过压保护电路连接，并通过所述第四切换开关和第五切换开关连接至所述信号处理单元；从而能够通过该信号处理单元分别控制不同切换开关的开断，使该模拟信号输入电路采集电压信号、电流信号或电阻信号。

较佳地，所述过压保护电路包括一自恢复保险装置和一瞬变电压抑制装置，通过所述瞬变电压抑制装置保护所述电流采样电阻上的电压不会过压，通过所述自恢复保险装置在过流时断开用于保护所述瞬变电压抑制装置不会损坏。

较佳地，所述自恢复保险装置包括一自恢复保险丝，所述瞬变电压抑制装置包括一瞬变电压抑制二极管。

较佳地，所述信号处理单元包括AD芯片和CPU或为包括AD转换电路的CPU芯片。

较佳地，所述信号输入端至少包括三个输入端，且所述切换开关均包括Photomos，通过所述信号处理单元控制所述Photomos的开通和关断。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明的模拟信号输入电路，通过设置五个Photomos继电器的切换开关，从而能够通过该模拟信号输入电路对电压信号、电流信号以及电阻信号进行采样，并能够方便的测量和消除引线电阻误差，而且通过该信号处理单元对切换开关的控制实现各个通道之间的隔离，从而避免信号采样时各个通道之间的信号不会相互干扰，提高信号采集效果。