舰用稳压设备多路信号采样装置及其双刀双掷电子开关的制作方法

本实用新型涉及信号采样处理技术领域，具体涉及一种舰用稳压设备多路信号采样装置及其双刀双掷电子开关。

背景技术：

随着舰船上电力设备的日益增多，对发电机输出的电力主线的影响愈加变大。为了给电力设备提供稳定的电源，三相稳压装置可以有效改善由于线路压降、负载突加突卸等原因造成的电压不稳。

为能实现稳压，必须采集三相稳压装置输出的三相电压、三相电流、功率因数等相关电能参数以及碳刷温度、箱体温度等相关设备保护参数，以便在三相稳压装置工作过程，确保系统安全运行。传统的单路温度采样模块由温度传感器、恒流源和AD采样通道组成，当需要测量的温度路数较多时，系统组成繁琐，需要多路恒流源和AD采样通道，体积相对较大，抗干扰性能差且无法满足舰船振动、盐雾、高低温等严苛使用环境要求。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种舰用稳压设备多路信号采样装置及其双刀双掷电子开关，采用双刀双掷电子开关能够同时高速接入或断开传感器采样通道的正负两路，保证了在多路温度切换过程的一致性，快速性；多路信号共用一个恒流源和AD采样通道，在保证采样精度的前提下，有效的控制了模块的体积及成本。

本实用新型的舰用稳压设备信号采集的双刀双掷电子开关，包括光耦A、光耦B和光耦驱动端限流电阻R1，其中，光耦A的输入阳极通过光耦驱动端限流电阻R1连接电源电压，光耦A的输入阴极接光耦B的输入阳极；光耦B的输入阴极接控制信号，光耦A的输出集电极接恒流源C1的负极，光耦B的输出集电极接恒流源C1的正极；光耦A的输出发射极和光耦B的输出发射极分别接在信号传感器R2的两端。

进一步地，所述光耦A和光耦B为高速光耦，响应时间小于或等于3.25μs。

本实用新型的舰用稳压设备多路信号采样装置，采用上述双刀双掷电子开关进行信号采集，其中，包括N个双刀双掷电子开关，所述N个双刀双掷电子开关分别与N个传感器一一对应连接，所述N个双刀双掷电子开关均与同一个恒流源C1连接，AD采样模块与恒流源C1连接。

进一步地，进行温度采集时，温度传感器位于舰用稳压设备的碳刷架上。

有益效果：

(1)本实用新型的双刀双掷电子开关，能够实现传感器两端的同时接入和断开，且由于光耦体积很小、成本低，本实用新型的双刀双掷电子开关体积也很小，成本低。

(2)本实用新型设计了多达10路的PT100温度采样通道，能够对稳压装置的调节碳刷及箱体进行全方位的温度测量，有效杜绝温度死角，确保系统安全运行。采用双刀双掷电子开关能够快速、可靠地实现传感器采样通道的开、关，且共用恒流源和AD采用通道，极大地减小了采样装置的体积和成本；同时，能够保证多路温度切换过程的一致性、快速性。采用该技术，可以同时高速接入/断开温度采样通道的正负两路，并在控制程序中加入温度传感器断线报警算法，可以有效判断外围线路状态，杜绝安全隐患。

附图说明

图1为单路“双刀双掷”电子开关电路图。

图2为多路温度采样电路系统电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。

本实用新型提供了一种双刀双掷电子开关及多路传感器信号采样装置，其电路图如图1和图2所示，温度采样装置共用一个恒流源和AD采样通道，通过双刀双掷电子开关对多路温度传感器进行切换。其中，如需采集其他信号量，可更换传感器。

本实用新型的双刀双掷电子开关包括光耦A、光耦B、光耦驱动端限流电阻R1。其中，A、B光耦为高速光耦，响应时间小于等于3.25μs，型号可选为HCPL3120。其中，光耦A的输入阳极(脚1)通过光耦驱动端限流电阻R1连接电源电压+5V，光耦A的输入阴极(脚2)接光耦B的输入阳极(脚3)；光耦B的输入阴极(脚4)接控制信号(CPU的控制脚)，光耦A的输出集电极(脚8)接恒流源C1的负极，光耦A的输出发射极(脚7)经温度传感器R2与光耦B的输出发射极(脚5)连接，光耦B的输出集电极(脚6)接恒流源C1的正极，恒流源C1的正负极经运算放大器处理后接AD采样通道。

初始上电时，光耦B的输入阴极为高电平5V，这样光耦A的输入阳极和光耦B的输入阴极之间不存在电位差，A、B光耦均不导通，双刀双掷电子开关处于断开状态。当CPU控制光耦B的输入阴极为低电平时，电流流向为：从光耦A的输入阳极→光耦A的输入阴极→光耦B的输入阳极→光耦B的输入阴极，这样就保证了两个光耦可以同时导通，实现模拟硬件的“双刀双掷”开关。光耦导通后，恒流源流出的电流流向为：光耦B的输出集电极→光耦B的输出发射极→光耦A的输出发射极→光耦A的输出集电极，经过R2温度传感器后，在其两端产生一定的压降，AD采样通道采样恒流源C1两端的电压，将其送入模数转换器AD后送入CPU中处理。

舰船稳压装置的温度采样装置包括10路温度传感器采样通道，包括10个温度传感器，其分别布置在稳压装置的碳刷架上，每一个温度传感器分别通过一个双刀双掷电子开关与恒流源C1连接，CPU通过控制各双刀双掷电子开关的开关状态，实现多路温度采样的切换。当有多路温度需要采集时，如图2所示，CPU只需要控制MCU_IOPORT1、MCU_IOPORT2、MCU_IOPORT10即可通过模拟的电子开关切换采样通道。

传统的温度采样装置中，每一路温度采样通道均会配有一个恒流源，各采样通道恒流源之间的输出误差会导致各路温度采样误差，为了避免这个误差一般采用高精度的恒流源来确保各路的采样精度，这样会提高成本与体积。本实用新型中各采样通道共用一个恒流源和AD采样通道，在进行多路测量时，通过双刀双掷电子开关进行切换，即可以有效避免由于多个恒流源之间的输出误差而带来的温度采样误差，同时，也可以有效节约成本和减小体积。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。