[发明专利]一种高电压数字量采集电路及其工作方法

说明书

一种高电压数字量采集电路，包括与输入端相连的分压电路和隔离电路，所述隔离电路通过数字信号输出至单片机系统，其特征在于，在所述分压电路和隔离电路之间设置有施密特触发器芯片U1A。此方案的技术优势在于，引入施密特触发器的滞回特性，避免电压波动产生的输出跃变。本发明在隔离电路前端引入了施密特触发器芯片：由于施密特触发器芯片输出为确定电平(0V或5V)，使得通过光耦的电流始终为理想的导通电流，进而使得输入单片机系统的电压稳定可靠。

技术领域

本发明公开一种高电压数字量采集电路及其工作方法，属于信号采集电路的技术领域。

背景技术

数字量采集电路是将开关信号转换为单片机、DSP、FPGA等系统可以识别的TTL信号的一种信号转换电路。此类电路的缺点在于，抗干扰能力差、电路热损耗较高。

为了降低上述技术缺点对采集电路的影响，现有技术存在多种解决方案，例如：

中国专利CN106253903B公开一种数字量采集电路，包括：信号输入端、分压电路和信号输出端；分压电路包括第一电阻、第一二极管、第二电阻、第三电阻、第四电阻、三极管和光电隔离电路；信号输入端分别与第一电阻的第一端和第二电阻的第一端连接，第一电阻的第二端分别与三极管的基极、第一二极管的正极连接，第一二极管的负极接地；第二电阻的第二端分别与第三电阻的第一端和三极管的集电极连接，第三电阻的第二端通过光电隔离电路与第四电阻的第一端连接，三极管的发射极与第四电阻的第一端连接，第四电阻的第二端接地，光电隔离电路的输出端与信号输出端连接。此方案主要解决的是：当输入端存在干扰信号时，干扰信号同样会使光耦IC1导通，从而使得输出端也会输出低电平信号，进而给处理器造成错误的控制电平。因此，上述数字量采集电路的抗干扰性较低，控制精度不高。

中国专利CN202931282U公开了一种配电网终端的通用遥信采集模块，它包括一号限流电阻，一号限流电阻的A端连接遥信输入信号，一号限流电阻的B端与分压稳压管的负极相连；分压稳压管的正极与交流滤波电容的A端、保护二极管的负极、二号限流电阻以及光耦的4脚分别相连；光耦的3脚分别与交流滤波电容的B端、保护二极管正极、二号限流电阻的B端相连，并连接到遥信电源的负极性端上；光耦的2脚与数字地相连；光耦的1脚与上拉电阻的A端、施密特触发器的1脚相连；上拉电阻的B端与正电源相连；施密特触发器的2脚与CPU的遥信输入口相连。

中国专利CN205247154U公开了一种PLC交流数字量输入模块，包括供电单元、交流数字量信号输入处理单元、MCU单元；供电单元为整个模块硬件单元以及MCU单元提供工作电源；交流数字量信号输入处理单元采集工业现场交流数字量信号，并将采集的信号进行处理、隔离；MCU用于接收经过所述数字量信号输入处理单元处理、隔离的信号，并将该信号通过总线上传给上位机。该专利文献有益效果是：输出电平信号稳定，能满足不同工业现场对于交流输入信号阀值电压要求不同的需求。

中国专利CN104518782A公开一种光电隔离器，包括光耦、稳压二极管、电压跟随单元、电压输入端、电压输出端，其中，所述稳压二极管的正极接地，且还通过串联的第一电阻和第二电阻连接至所述电压输入端，负极连接至所述光耦的阴极，还通过串联的第三电阻和电容连接至所述第一电阻和第二电阻的连接点，所述光耦的阳极通过第四电阻连接至所述电压输入端，发射极接地，集电极连接所述电压跟随单元的输入端，所述电压跟随单元的输出端连接至所述电压输出端。本专利可使被隔离的两部分电路之间没有电的直接连接，还可以通过反馈调节输出电压，达到稳压目的。

虽然上述专利文献也具有提高系统抗干扰的能力，但整个电路并不能实现在输入电压变化时具备一定的滞回特性。同时，上述电路都普遍存在电路热损耗较大的技术问题，怎样通过减小输入电流以减小系统功率消耗成为高电压数字量采集电路所要解决的技术问题。