[发明专利]一种开关量采集电路和方法

说明书

本发明公开了一种开关量采集电路和方法，所述电路包括控制电源状态检测回路、MCU信号采集控制回路和至少一路开关量采集回路；所述开关量采集回路包括主采集光耦和副采集光耦；所述MCU信号采集控制回路用于响应控制电源状态检测回路检测的电平信号，控制断开副采集光耦仅通过主采集光耦采集开关量信号，或控制启用副采集光耦与主采集光耦共同采集开关量信号。本发明能够根据控制电源电压等级的不同，选择采用一组光耦输出或者两组光耦并联输出，通过采集控制电源电压动态的改变采集回路传输增益，能够满足不同控制电源电压所要求的噪声抑制门限，而且高电位侧基于无源器件的设计提高电路系统的可靠性，同时降低工程调试成本。

技术领域

本发明涉及工业自动化和继电保护技术领域，具体涉及一种开关量采集电路和方法。

背景技术

在工业自动化和继电保护领域，为保证控制系统可靠性，多采用直流供电，在直流系统容量要求高时，为减少蓄电池组数量一般会采用较低的控制电压。比如电力现场经常使用的控制电源就有110V DC和220V DC两种。在这些系统中，因为采集主设备的状态和抗电磁干扰的双重要求，所有开关量信号都是经过控制电源供电，由强电接入控制装置，再经整流，滤波，降压，限流，然后经光耦隔离后送入主控CPU，然后进行开关量的采集。

工程上为了适应不同控制电源电压的需要，往往需要设计两套不同的采集模块，采用不同的降压限流回路，这就给开关量采集模块的生产、调试以及现场管理带来了不便，增加了设计和生产成本。

目前，对控制电源系统自适应开关量采集方法有ADC采样法、基于FPGA的脉冲宽度检测法、变基准比较器法等，这些方法虽能在一定程度上解决的不同控制电源电压下开关量采集问题，但也均存在一些不足，如系统复杂，调试麻烦、电路可靠性差、门槛不易整定等问题。因此，寻求一种高电位侧基于无源器件且电路简单可靠性高和工程调试方便的自适应开关量采集电路和方法是当前首要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种开关量采集电路和方法，根据控制电源电压的不同，选择采用一组光耦输出或者两组光耦并联输出，实现了开关量采集回路传输增益自适应。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面：

本发明提供了一种开关量采集电路，包括控制电源状态检测回路、MCU信号采集控制回路和至少一路开关量采集回路；所述开关量采集回路包括主采集光耦和副采集光耦；

所述控制电源状态检测回路用于检测为开关量信号供电的控制电源的状态；

所述MCU信号采集控制回路用于根据所检测的控制电源的状态控制断开副采集光耦仅通过主采集光耦采集开关量信号，或控制启用副采集光耦与主采集光耦共同采集开关量信号。

进一步的，所述开关量采集回路还包括受控电源开关、分流电阻和第一输出电阻；

所述分流电阻并联于主采集光耦的输入端正负极，主采集光耦的输入端正极与副采集光耦的输入端负极相连接，主采集光耦的输入端负极与开关量输入端相连接；副采集光耦的输入端正极与控制电源相连接；

所述主采集光耦的输出端集电极接入低电位侧电源VCC，所述MCU信号采集控制回路通过受控电源开关控制副采集光耦的输出端集电极与低电位侧电源VCC的通断；

所述MCU信号采集控制回路通过主采集光耦的输出端发射极采集开关量信号，主采集光耦的输出端发射极与副采集光耦的输出端发射极相连经第一输出电阻接地。

进一步的，所述开关量采集回路还包括第一限流电阻、第一整流二极管、第一反向保护二极管、第一稳压管和第二限流电阻；

第一限流电阻与第一整流二极管串联于控制电源正极和副采集光耦的输入端正极之间；第一稳压管、第二限流电阻串联于开关量输入端和主采集光耦的输入端负极之间；