智能产品信号处理电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种智能产品信号处理电路，包括第1、2、3、4接口以及信号输出接口，其特征在于：第1接口经D3、R4连接M2的正相输入端；第2接口为接地口；第3接口经D6、R8连接在M2的反相输入端；第4接口经过R9与电源VP端连接；控制时，先断开所有开关管；如果是热电偶型传感器，则导通D4、D6，如果是热电阻型传感器，则导通D3、D6，如果是向外配电，则导通D7、D1；如果需要调整系数，则导通D8或/和D9。其显著效果是：电路结构简单，控制方便，同一个运算放大器可以兼容不同的传感器信号，节约了电路成本，提高了仪器仪表的兼容性，同时还能进行配电管理，提高系统的安全性能。
【专利说明】智能产品信号处理电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及到信号处理电路，具体地说，是一种适应多种传感器信号采集的智能产品信号处理电路。
【背景技术】
[0002]现有的工业仪表中，常常涉及到对多种参数进行检测，由此对传感器的需求越来越多，不同类型的传感器对电源的需求可能不同，所产生的信号也有所差异，要想实现同一仪表对不同传感器的兼容性，往往需要设计一种具有智能处理能力的信号处理电路。
[0003]现有技术通常针对不同传感器单独设计相匹配的单元电路进行处理，仪表接口多，电路面积大，系统成本昂贵。
实用新型内容
[0004]为了克服现有技术的不足，本实用新型提出一种智能产品信号处理电路，并针对该电路提出了一种具体的控制方法，利用该电路可以实现多种传感器信号的采集，提高现场仪表的兼容性，简化电路布局，降低电路成本。
[0005]为达到上述目的，本实用新型所采用的具体技术方案如下:
[0006]一种智能产品信号处理电路，包括第I接口、第2接口、第3接口、第4接口以及信号输出接口，其关键在于:
[0007]电源VCC经过电源芯片Ml和二极管DlO为所述第I接口提供电源，电源VCC经过电阻R2和电阻R7分压后作为第一基准电压端VI，电源VCC经过电阻R3和电阻R6分压后作为第二基准电压端V2，电源VCC还为运算放大器M2供电，在所述第I接口和第一基准电压端Vl之间还连接有电源保护器和开关管Dl ；
[0008]所述运算放大器M2的正相输入端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与所述第I接口由开关管D3连接，电阻R4的另一端与所述第一基准电压端Vl由开关管D2连接，电阻R4的另一端与所述第二基准电压端V2由开关管D4连接，运算放大器M2的正相输入端还经过电阻R5接地；
[0009]所述第2接口为接地口 ；
[0010]所述第3接口经过开关管D6与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端连接在运算放大器M2的反相输入端，电阻R8的一端还连接开关管D7后接地；
[0011]所述第4接口经过电阻R9与电源VP端连接；
[0012]所述运算放大器M2的输出端经过电阻R13与所述信号输出接口连接，在运算放大器M2的输出端与反相输入端之间连接有电容C5，在电容C5的两端串行连接有电阻R12和电阻R9。
[0013]使用过程中，热电偶型传感器连接在第2接口与第3接口上，热电阻型传感器连接在第I接口、第2接口以及第3接口上，当设备需要向外配电时，通过所述第I接口和第4接口向外配电。电路根据不同的用途可以控制不同的开关管导通，从而实现不同传感器信号的采集或者是电源管理。
[0014]为了调整运算放大器M2的放大倍数，所述电阻R12和R9的公共端连接电阻RlO和开关管D8后接地，在所述电阻R12和R9的公共端还连接电阻Rll和开关管D9后接地。
[0015]为了实现空载检测，所述第3接口经过电阻R13与电源VCC连接。当第3接口不连接传感器时，电源VCC可以通过电阻R13以及电阻R8向运算放大器M2的反相输入端提供一个微弱的参考电压，当第3接口连接传感器时，由于电阻R13阻值较大，该电压可以忽略不计。
[0016]进一步描述，所述电阻R6的两端连接有电容C2，电阻R5的两端连接有电容C3，运算放大器M2的输出端连接有电容C4。通过增设一些滤波电容，可以保证电路运行时的稳定型，降低干扰。
[0017]结合上述电路结构，本实用新型具体的控制方法，按照以下步骤进行:
[0018]步骤1:进程开始，控制所有开关管保持断开状态；
[0019]步骤2:判断是否为热电偶型传感器，如果是，则导通开关管D4和开关管D6，进入步骤5，否则进入步骤3;
[0020]步骤3:判断是否为热电阻型传感器，如果是，则导通开关管D3和开关管D6，进入步骤5，否则进入步骤4;
[0021]步骤4:判断是否需要向外配电，如果是，则导通开关管D7和开关管D1，进入步骤5，否则返回步骤2 ;
[0022]步骤5:判断是否需要调整系数，如果是则导通开关管D8或/和开关管D9，进入步骤6，否则直接进入步骤6;
[0023]步骤6:通过信号输出接口实现传感器信号的采集，最后结束控制进程。
[0024]本实用新型的显著效果是:电路结构简单，控制方便，同一个运算放大器可以兼容不同的传感器信号，节约了电路成本，提高了仪器仪表的兼容性，同时还能进行配电管理，提高系统的安全性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是本实用新型的电路原理图；
[0026]图2是图1中电源保护器的电路原理图；
[0027]图3是本实用新型的控制流程图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】以及工作原理作进一步详细说明。
[0029]如图1所示，一种智能产品信号处理电路，包括第I接口、第2接口、第3接口、第4接口以及信号输出接口，电源VCC经过电源芯片Ml和二极管DlO为所述第I接口提供电源，电源VCC经过电阻R2和电阻R7分压后作为第一基准电压端VI，电源VCC经过电阻R3和电阻R6分压后作为第二基准电压端V2，电源VCC还为运算放大器M2供电，在所述第I接口和第一基准电压端Vl之间还连接有电源保护器和开关管Dl ；
[0030]所述运算放大器M2的正相输入端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与所述第I接口由开关管D3连接，电阻R4的另一端与所述第一基准电压端Vl由开关管D2连接，电阻R4的另一端与所述第二基准电压端V2由开关管D4连接，运算放大器M2的正相输入端还经过电阻R5接地；
[0031 ] 所述第2接口为接地口 ；
[0032]所述第3接口经过开关管D6与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端连接在运算放大器M2的反相输入端，电阻R8的一端还连接开关管D7后接地；
[0033]所述第4接口经过电阻R9与电源VP端连接；
[0034]所述运算放大器M2的输出端经过电阻R13与所述信号输出接口连接，在运算放大器M2的输出端与反相输入端之间连接有电容C5，在电容C5的两端串行连接有电阻R12和电阻R9。
[0035]在所述电阻R12和R9的公共端连接电阻RlO和开关管D8后接地，同时，在所述电阻Rl2和R9的公共端还连接电阻Rll和开关管D9后接地。
[0036]所述第3接口经过电阻Rl3与电源VCC连接。
[0037]作为优选，所述电阻R6的两端连接有电容C2，电阻R5的两端连接有电容C3，运算放大器M2的输出端连接有电容C4。
[0038]如图2所示，电源保护器包括本地电源输入接口 Vin和本地电源输出接口 Vout，在本地电源输入接口 Vin和本地电源输出接口 Vout之间串接有开关管D11，开关管Dll的驱动端连接在运算放大器M3的输出端上，运算放大器M3的正相输入端经过电阻R18与电源VP相连，运算放大器M3的正相输入端还经过电阻R19接地，在运算放大器M3的输出端与正相输入端之间还串接有反馈电阻R16，运算放大器M3的反相输入端经过电阻R15与本地电源输出接口 Vout相连，在电阻R15的两端还反向连接有旁通二极管D17。
[0039]通常电源VP提供19V的电压源，正常情况下，运算放大器输出负电压信号，驱动开关管Dll导通，电源输入接口 Vin和电源输出接口 Vout之间存在电流流过，一旦前端设备发生短路，电源VP电压降低，使得运算放大器M3输出的电压小于开关管Dll的驱动电压，从而截断电源输入接口 Vin和本地电源输出接口 Vout之间的电流，使得后续电路停止工作，防止设备损坏。
[0040]如图3所示，一种智能产品信号处理电路的控制方法，按照以下步骤进行:
[0041]步骤1:进程开始，控制所有开关管保持断开状态；
[0042]步骤2:判断是否为热电偶型传感器，如果是，则导通开关管D4和开关管D6，进入步骤5，否则进入步骤3;
[0043]步骤3:判断是否为热电阻型传感器，如果是，则导通开关管D3和开关管D6，进入步骤5，否则进入步骤4;
[0044]步骤4:判断是否需要向外配电，如果是，则导通开关管D7和开关管D1，进入步骤5，否则返回步骤2 ;
[0045]步骤5:判断是否需要调整系数，如果是则导通开关管D8或/和开关管D9，进入步骤6，否则直接进入步骤6;
[0046]步骤6:通过信号输出接口实现传感器信号的采集，最后结束控制进程。
[0047]本实用新型的工作原理是:
[0048]所有开关管在开始运行的情况下处于断开状态，如果需要使用热电偶型传感器，将其连接在第2接口和第3接口之间，导通开关管D4和开关管D6，则第一基准电压端Vl提供的参考源经过电阻R4加载到运算放大器M2的正相输入端，热电偶的一端通过第2接口接地，第3接口上产生的热电偶信号经过开关管D6和电阻R8加载到运算放大器M2的反相输入端，经过运算放大器M2处理后由电阻R13向外输出；当然，此处也可以导通开关管D2和开关管D6，采用第二基准电压端V2所提供的参考源；
[0049]如果需要使用热电阻型传感器，通常采用三线制的热电阻，将其三根接线端分别连接在第I接口、第2接口以及第3接口上，导通开关管D3和开关管D6，电源芯片Ml通过二极管DlO向第I接口提供一个基准源，第I接口的基准源经过开关管D3和电阻R4送入运算放大器M2的正相输入端，第2接口接地，第3接口可以采集热电阻另一端的电势，经过开关管D6和电阻R8送入运算放大器M2的反相输入端，经过运算放大器M2处理后由电阻R13向外输出；
[0050]在实施过程中，划线电阻也可以作为热电阻型传感器的类型使用，其连接方式和控制方式相同。
[0051 ] 如果设备需要向外配电，则通过第I接口和第4接口与外部仪表连接，电源VP加载到第4接口上作为高电势端，电源芯片Ml输出的电势相对与电源VP而言可以为低电势端，导通开关管D7和开关管D1，第4接口输出的高电势，经过第I接口送入电源保护器中，最后通过开关管Dl和电阻R7形成供电回路，导通D7后，运算放大器M2的反相输入端可以经过电阻R8接地。
[0052]在控制过程中可以通过控制开关管D8和D9来实现电阻RlO和电阻Rll的接入，从而控制运算放大器M2输出电压反馈到反相输入端的比例系数，适应不同等级的信号调整。
[0053]尽管这里参照本实用新型解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对电路元件的参数、组成部件布局等进行多种变型和改进。
【权利要求】
1.一种智能产品信号处理电路，包括第I接口、第2接口、第3接口、第4接口以及信号输出接口，其特征在于: 电源VCC经过电源芯片Ml和二极管DlO为所述第I接口提供电源，电源VCC经过电阻R2和电阻R7分压后作为第一基准电压端VI，电源VCC经过电阻R3和电阻R6分压后作为第二基准电压端V2，电源VCC还为运算放大器M2供电，在所述第I接口和第一基准电压端Vl之间还连接有电源保护器和开关管Dl ； 所述运算放大器M2的正相输入端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与所述第I接口由开关管D3连接，电阻R4的另一端与所述第一基准电压端Vl由开关管D2连接，电阻R4的另一端与所述第二基准电压端V2由开关管D4连接，运算放大器M2的正相输入端还经过电阻R5接地； 所述第2接口为接地口； 所述第3接口经过开关管D6与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端连接在运算放大器M2的反相输入端，电阻R8的一端还连接开关管D7后接地； 所述第4接口经过电阻R9与电源VP端连接； 所述运算放大器M2的输出端经过电阻R13与所述信号输出接口连接，在运算放大器M2的输出端与反相输入端之间连接有电容C5，在电容C5的两端串行连接有电阻Rl2和电阻R9。
2.根据权利要求1所述的智能产品信号处理电路，其特征在于:所述电阻R12和R9的公共端连接电阻RlO和开关管D8后接地，在所述电阻R12和R9的公共端还连接电阻Rll和开关管D9后接地。
3.根据权利要求1所述的智能产品信号处理电路，其特征在于:所述第3接口经过电阻R13与电源VCC连接。
4.根据权利要求1所述的智能产品信号处理电路，其特征在于:所述电阻R6的两端连接有电容C2，电阻R5的两端连接有电容C3，运算放大器M2的输出端连接有电容C4。
【文档编号】G01K7/16GK203444256SQ201320433269
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年7月19日 优先权日:2013年7月19日
【发明者】岳周 申请人:重庆宇通系统软件有限公司