本發(fā)明屬于電路檢測領(lǐng)域，具體而言，涉及一種具有保護(hù)電路的模擬量檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、模擬量檢測系統(tǒng)是一種電子系統(tǒng)，它專門設(shè)計(jì)用來檢測和測量連續(xù)變化的物理量，如溫度、壓力、流量、電壓、電流等，這些物理量通常以模擬信號的形式存在，即它們可以在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，而不是以離散的數(shù)字形式。

2、在某些應(yīng)用中，模擬量檢測系統(tǒng)可能非常簡單，僅包括一個傳感器和一個adc，而在其他更復(fù)雜的系統(tǒng)中，可能需要多個傳感器、復(fù)雜的信號調(diào)理電路和高級的數(shù)字處理能力在某些應(yīng)用中，模擬量檢測系統(tǒng)可能非常簡單，僅包括一個傳感器和一個adc，而在其他更復(fù)雜的系統(tǒng)中，可能需要多個傳感器、復(fù)雜的信號調(diào)理電路和高級的數(shù)字處理能力，無論是何種檢測方式均缺少保護(hù)電路來應(yīng)對系統(tǒng)出現(xiàn)故障，電壓突然升高，此時采樣口電壓大于5v就極可能損壞mcu的adc端口的情況，同時在電路中仍采用傳統(tǒng)運(yùn)算放大器的方式，依然存在誤差、噪聲、電壓不穩(wěn)定的情況缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對以上缺陷，本發(fā)明提供了一種具有保護(hù)電路的模擬量檢測系統(tǒng)，包括與模擬信號通過接線端子接入的檢測電路、保護(hù)電路和mcu；

2、檢測電路包括電阻采樣電路和輸入檢測電路，電阻采樣電路用于仿真變壓器內(nèi)部接線，并將對應(yīng)的接線分析電壓值ux1、接線分析電壓值ux2、接線分析電壓值ux3、接線分析電壓值ux4、接線分析電壓值ux5采集后送入輸入檢測電路，輸入檢測電路為儀表放大器電路，將有效的模擬信號采集出來后再輸送至入mcu的adc采集端口，mcu集成的adc功能模塊將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過mcu將測量到的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的模擬量，再由mcu處的串行通訊接口將測量數(shù)據(jù)送到上位機(jī)顯示；

3、保護(hù)電路設(shè)置于輸入檢測電路與adc采集端口之間，且adc采集端口的電壓處于-vd2到vec+vd1的鉗位范圍。

4、進(jìn)一步地，所述mcu能夠?qū)?jīng)過adc轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號進(jìn)行濾波以及判穩(wěn)處理。

5、通過上述技術(shù)方案，通過濾波減少噪聲，再通過判穩(wěn)確保結(jié)果的穩(wěn)定性，可以顯著提高adc讀數(shù)的質(zhì)量，使其更適合于需要高精度測量的場合。

6、進(jìn)一步地，所述儀表放大器電路為兩級差分放大器電路，第一級包括運(yùn)算放大器a1和運(yùn)算放大器a2，且二者為同相差分輸入方式，第二級為差分放大器a3，并輔以電阻外圍電路。

7、通過上述技術(shù)方案，可以使檢測電路具備超高輸入阻抗、極其良好的cmrr；同時具有高共模抑制比、高輸入阻抗、低噪聲、低線性誤差、低失調(diào)電壓和失調(diào)電壓漂移、低輸入偏置電流和失調(diào)電流誤差的特點(diǎn)。

8、進(jìn)一步地，所述儀表放大器電路設(shè)有抗干擾措施，抗干擾措施包括在儀表放大器電路的電源引入端增加電源退耦電容、在信號輸入端增加rc低通濾波以及在運(yùn)放al、a2的反饋回路處增加高頻消噪電容。

9、通過上述技術(shù)方案，提高電路的抗干擾能力，最大限度地發(fā)揮電路的性能。

10、進(jìn)一步地，所述保護(hù)電路中的二極管為瞬態(tài)電壓抑制二極管。

11、通過上述技術(shù)方案，有效地保護(hù)電子線路中的精密元器件，免受各種浪涌脈沖的損壞。

12、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

13、1、相較于傳統(tǒng)運(yùn)算放大器的檢測系統(tǒng)而言，采用儀表放大器進(jìn)行檢測，具備超高的輸入阻抗、極其良好的cmrr、低輸入偏移、低輸出阻抗、可以對處于共模電壓下的信號進(jìn)行放大的特點(diǎn)，還具有高共模抑制比、低噪聲、低線性誤差、低失調(diào)電壓和失調(diào)電壓漂移、低輸入偏置電流和失調(diào)電流誤差的功能；

14、2、通過設(shè)置ad輸入鉗位保護(hù)電路，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，電壓突然升高時，利用二極管的單向?qū)щ娦?，?shí)現(xiàn)鉗位功能，防止采樣口電壓大于5v時，mcu的adc端口的損壞；同時選擇tvs二極管替代傳統(tǒng)的二極管，能防止微處理器或單片機(jī)因瞬間的脈沖，如靜電放電效應(yīng)、交流電源之浪涌及開關(guān)電源的噪音所導(dǎo)致的失靈，可有效吸收會造成器件損壞的脈沖，并能消除由總線之間開關(guān)所引起的干擾，且將tvs二極管放置在信號線及接地間，能避免數(shù)據(jù)及控制總線受到不必要的噪聲影響。

技術(shù)特征：

1.一種具有保護(hù)電路的模擬量檢測系統(tǒng)，其特征在于：包括與模擬信號通過接線端子接入的檢測電路、保護(hù)電路和mcu；

2.如權(quán)利要求1所述的一種具有保護(hù)電路的模擬量檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述mcu能夠?qū)?jīng)過adc轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號進(jìn)行濾波以及判穩(wěn)處理。

3.如權(quán)利要求1所述的一種具有保護(hù)電路的模擬量檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述儀表放大器電路為兩級差分放大器電路，第一級包括運(yùn)算放大器a1和運(yùn)算放大器a2，且二者為同相差分輸入方式，第二級為差分放大器a3，并輔以電阻外圍電路。

4.如權(quán)利要求3所述的一種具有保護(hù)電路的模擬量檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述儀表放大器電路設(shè)有抗干擾措施，抗干擾措施包括在儀表放大器電路的電源引入端增加電源退耦電容、在信號輸入端增加rc低通濾波以及在運(yùn)放a1、a2的反饋回路處增加高頻消噪電容。

5.如權(quán)利要求1所述的一種具有保護(hù)電路的模擬量檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述保護(hù)電路中的二極管為瞬態(tài)電壓抑制二極管。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種具有保護(hù)電路的模擬量檢測系統(tǒng)，涉及一種具有保護(hù)電路的模擬量檢測系統(tǒng)，包括與模擬信號通過接線端子接入的檢測電路、保護(hù)電路和MCU；相較于傳統(tǒng)運(yùn)算放大器的檢測系統(tǒng)而言，采用儀表放大器進(jìn)行檢測，具備超高的輸入阻抗、極其良好的CMRR、低輸入偏移、低輸出阻抗、可以對處于共模電壓下的信號進(jìn)行放大的特點(diǎn)，還具有高共模抑制比、低噪聲、低線性誤差、低失調(diào)電壓和失調(diào)電壓漂移、低輸入偏置電流和失調(diào)電流誤差的功能，通過設(shè)置AD輸入鉗位保護(hù)電路，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，電壓突然升高時，利用二極管的單向?qū)щ娦?，?shí)現(xiàn)鉗位功能，防止采樣口電壓大于5V時，MCU的ADC端口的損壞。

技術(shù)研發(fā)人員：王成,周明華,劉先鋒,張軍照,婁偉,楊亞洲,李衛(wèi),冉世林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9