可程控隔离电阻可调装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种可程控隔离电阻可调装置，包括控制器、数模转换器、相互隔离的敏感源发生器和敏感电阻，其中控制器用于向数模转换器发送数字信号，数模转换器用于将数字信号转换为模拟信号输出给敏感源发生器；敏感源发生器用于根据模拟信号产生对应特性的敏感源；敏感电阻在敏感源的作用下可调。本发明采用控制器对敏感电阻的电阻值进行调整，而非机械触点，因此具备高可靠性和长寿命特点；将控制器输出的数字信号转换成模拟信号，由模拟信号控制敏感电阻阻值的调整，而非数字信号，因此电阻值调整时，阻值过渡平滑，不存在阻值突变情况；直接影响敏感电阻阻值变化的敏感源发生器，与敏感电阻隔离，因此适用于高压、干扰等恶劣应用环境。
【专利说明】
可程控隔离电阻可调装置
技术领域
[0001]本发明属于集成电路领域，具体涉及一种可程控隔离电阻可调装置。【背景技术】
[0002]可调电阻应用于电子数码产品、通讯、仪器仪表、电源以及自动控制与测试领域， 具有广泛的应用价值。目前大部分的模拟可调电阻和电位器需要人为操作或通过机械结构，如电机等代替人工进行机械触点的调整进而改变电阻阻值。由于采用了机械触点接触， 调整电阻时响应较慢，且长期使用易磨损，可靠性差自动化程度低;数字电位器芯片可编程控制电阻值，但其使用电压低，不能高于芯片供电电压，电阻值调整为阶跃变化，不平滑;且由数字电位器芯片控制电阻值，在高压强干扰的使用环境中会使器件发生损坏。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种可程控隔离电阻可调装置，以解决目前电阻值调整过程中存在的上述问题。
[0004]根据本发明实施例的第一方面，提供一种可程控隔离电阻可调装置，包括控制器、 数模转换器、相互隔离的敏感源发生器和敏感电阻，其中所述控制器用于向所述数模转换器发送数字信号，所述数模转换器用于将所述数字信号转换为模拟信号输出给所述敏感源发生器;所述敏感源发生器用于根据所述模拟信号产生对应特性的敏感源;所述敏感电阻在所述敏感源的作用下可调。
[0005]在一种可选的实现方式中，所述装置还包括恒流电路，用于对所述模拟信号进行恒流处理，并输出驱动信号给所述敏感源发生器。
[0006]在另一种可选的实现方式中，所述恒流电路输出的驱动信号反馈给其输入端，以使所述驱动信号稳定输出。
[0007]在另一种可选的实现方式中，所述装置还包括分压电路，所述分压电路用于对所述数模转换器输出的模拟信号进行分压处理，并将分压后的模拟信号输出给所述恒流电路。
[0008]在另一种可选的实现方式中，所述分压电路包括串联的第一电阻和第二电阻，所述串联的第一电阻和第二电阻的一端连接所述数模转换器的输出端，另一端接地，且串联节点连接所述恒流电路的输入端。
[0009]在另一种可选的实现方式中，所述恒流电路包括第一电容、第二电容、运算放大器、第三电阻、第四电阻、第三电容、第四电容和第五电容，其中所述运算放大器的同相输入端为所述恒流电路的输入端，所述第一电容的一端接地且另一端连接所述运算放大器的同相输入端，所述第二电容的一端接地且另一端连接所述运算放大器的反相输入端，所述运算放大器的电源端连接电源且通过所述第四电容连接所述第三电容的负极板，所述第三电容的正极板连接所述电源，所述运算放大器的接地端接地；
[0010]所述运算放大器的输出端连接所述敏感源发生器的第一输入端，分别通过所述第三电阻和所述第五电容连接所述敏感源发生器的第二输入端;所述敏感源发生器的第二输入端通过所述第四电阻接地，且连接所述运算放大器的同相输入端。
[0011]在另一种可选的实现方式中，所述相互隔离的敏感源发生器和敏感电阻处于密闭空间内。
[0012]在另一种可选的实现方式中，所述敏感源发生器为发光源，所述敏感电阻为光敏电阻，且所述发光源与所述敏感电阻处于遮光罩内。
[0013]在另一种可选的实现方式中，所述控制器用于根据以下公式确定与输出电阻值对应的控制字:RVP (k Q ) = (A*DAC+B) / (DAC+C)，其中RVP (k Q )表示输出电阻值，A、B和C表示相应的系数，DAC表示控制字；
[0014]所述控制器还用于根据所述控制字生成所述数字信号。
[0015]本发明的有益效果是:
[0016]1、本发明采用控制器对敏感电阻的电阻值进行调整，而非使用机械触点，因此具备高可靠性和长寿命特点;其次本发明采用数模转换器将控制器输出的数字信号转换成模拟信号，由模拟信号控制敏感电阻阻值的调整，而非直接采用数字信号，因此电阻值调整时，阻值过渡平滑，不存在阻值突变情况;再者本发明中直接影响敏感电阻阻值变化的敏感源发生器，与敏感电阻隔离，因此本发明特别适用于高压、干扰等恶劣应用环境；
[0017]2、本发明通过在将数模转换器提供给模拟信号输出给光敏发生器之前进行恒流处理，可以保证模拟信号稳定输出，从而提高敏感电阻的阻值调整稳定性，并且通过将恒流电路输出的驱动信号反馈至其输入端，可以进一步保证模拟信号输出的稳定性，从而进一步提尚敏感电阻的阻值调整稳定性；
[0018]3、本发明通过在将数模转换器提供的模拟信号输出给恒流电路之前进行分压处理，可以提高对敏感电阻的阻值调整精度；
[0019]4、本发明通过使敏感源发生器与敏感电阻处于密闭空间内，可以避免敏感电阻在阻值调整过程中受到除敏感源外的外界环境的影响，从而可以提高敏感电阻的阻值调整准确度。【附图说明】
[0020]图1是本发明可程控隔离电阻可调装置的一个实施例电路示意图；[〇〇21]图2是控制器输出的数字信号中控制字与输出电阻的关系曲线图；
[0022]图3是本发明可程控隔离电阻可调装置的另一个实施例电路示意图；
[0023]图4是图3中可程控隔离电阻可调装置的一个实施例电路原理图；
[0024]图5是本发明控制器的一个实施例控制流程图。【具体实施方式】
[0025]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。
[0026]在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0027]参见图1，为本发明可程控隔离电阻可调装置的一个实施例电路示意图。该可程控隔离电阻可调装置可以包括控制器110、数模转换器120、相互隔离的敏感源发生器130和敏感电阻140,其中所述控制器110可以用于向所述数模转换器120发送数字信号，所述数模转换器120用于将所述数字信号转换为模拟信号输出给所述敏感源发生器130;所述敏感源发生器130用于根据所述模拟信号产生对应特性的敏感源;所述敏感电阻140在所述敏感源的作用下可调。
[0028]本实施例中，设计人员可以首先通过控制器110向数模转换器120输出不同的数字信号，由此敏感源发生器130可以产生不同特性的敏感源，设计人员通过对敏感电阻在不同特性敏感源下的电阻值进行测量，并采用数据处理软件对数字信号以及测量得到的电阻值进行多项式曲线拟合，从而可以得到输出电阻值与数字信号的对应曲线或者对应关系表。 控制器110在本地可以预先存储输出电阻值与数字信号的对应曲线或者对应关系表，当需要将敏感电阻调整至某个电阻值时，使用者可以向控制器110输入该电阻值，此时控制器 110可以根据该对应曲线或者对应关系表确定与该电阻值对应的数字信号，以将确定的数字信号发送给数模转换器120,从而使光敏电阻调整至该电阻值。
[0029]另外，输出电阻值还可以与控制字相关联，如图2所示，输出电阻值与控制字之间的对应关系可以采用以下公式来表示:
[0030]RVP(k Q) = (A*DAC+B)/(DAC+C)，
[0031]其中，RVP(kQ )表示输出电阻值，A、B和C表示相应的系数，DAC表示控制字;控制器 110在本地可以预先存储上述公式中的系数A、B和C，当需要将敏感电阻调整至某个电阻值时，使用者可以向控制器110输入该电阻值，此时控制器110可以从本地读取对应的系数A、B 和C，然后根据上述公式计算出与该输出电阻对应的控制字，并根据该控制字生成数字信号。在对上述对应曲线或者对应关系表或者系数A、B和C进行存储时，可以存储在控制器110 本地，也可以存储在另行设置的EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦除只读存储器)中，若存储在EEPROM中，则控制器110生成数字信号时需要首先从EEPR0M中读取对应曲线或者对应关系表或者系数A、B和C。
[0032]为了避免敏感电阻在阻值调整过程中受到除敏感源外的外界环境的影响，敏感源发生器与敏感电阻可以处于密闭空间内。例如，敏感源发生器为发光源，敏感电阻为光敏电阻时，发光源和光敏电阻可以处于遮光罩内。
[0033]由上述实施例可见，本发明采用控制器对敏感电阻的电阻值进行调整，而非使用机械触点，因此具备高可靠性和长寿命特点；其次本发明采用数模转换器将控制器输出的数字信号转换成模拟信号，由模拟信号控制敏感电阻阻值的调整，而非直接采用数字信号， 因此电阻值调整时，阻值过渡平滑，不存在阻值突变情况;再者本发明中直接影响敏感电阻阻值变化的敏感源发生器，与敏感电阻隔离，因此本发明特别适用于高压、干扰等恶劣应用环境。
[0034]参见图3,为本发明可程控隔离电阻可调装置的另一个实施例电路示意图。图3与图1所示的可程控隔离电阻可调装置的区别在于，还包括分压电路300和恒流电路310,其中该分压电路300用于对数模转换器120输出的模拟信号进行分压处理，并将分压处理后的模拟信号输出给该恒流电路310;恒流电路310对该模拟信号进行恒流处理，并输出驱动信号给敏感源发生器130,且恒流电路310输出的驱动信号可以反馈给其输入端，以使该驱动信号更加稳定地输出。本发明通过在将数模转换器提供给模拟信号输出给光敏发生器之前进行恒流处理，可以保证模拟信号稳定输出，从而提高敏感电阻的阻值调整稳定性，并且通过将恒流电路输出的驱动信号反馈至其输入端，可以进一步保证模拟信号输出的稳定性，从而进一步提高敏感电阻的阻值调整稳定性。本发明通过在将数模转换器提供的模拟信号输出给恒流电路之前进行分压处理，可以提高对敏感电阻的阻值调整精度。
[0035]本实施例中，恒流电路310可以使用集成运放设计，集成运放受外界影响小，温度特性好，使得电路在性能上具有更好的电流稳定性，保证设定电阻的稳定性。当然，恒流源结构也可使用三极管或者场效应管等半导体器件以及相应的外围电路构成。[〇〇36]以恒流电路310使用集成运放设计为例，如图3所示，控制器110、数模转换器U1和 EE PROM U 2的电源端都连接电源VCC，接地端都接地GND，且控制器110的SDI ( S e r i a 1 Digital Interface，串行数字接口)接口连接数模转换器U1和EEPROM U2的SDI接口，控制器110的SCLK(Serial Clock，串行时钟)接口连接数模转换器U1和EEPROM U2的SCLK接口。 该分压电路300可以包括串联的第一电阻R1和第二电阻R2,所述串联的第一电阻R1和第二电阻R2的一端连接所述数模转换器U1的输出端V0UT，另一端接地GND，且串联节点连接所述恒流电路310的输入端。[〇〇37] 所述恒流电路310可以包括第一电容C1、第二电容C2、运算放大器U3A、第三电阻 R3、第四电阻R4、第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5，其中所述运算放大器U3A的同相输入端为所述恒流电路310的输入端，其与分压电路300中第一电阻R1与第二电阻R2的串联节点连接。所述第一电容C1的一端接地GND且另一端连接所述运算放大器U3A的同相输入端， 所述第二电容C2的一端接地GND且另一端连接所述运算放大器U3A的反相输入端，所述运算放大器U3A的电源端连接电源VCC且通过所述第四电容C4连接所述第三电容C3的负极板，所述第三电容C3的正极板连接所述电源VCC，所述运算放大器U3A的接地端接地GND。所述运算放大器U3A的输出端连接所述敏感源发生器130的第一输入端，分别通过所述第三电阻R3和所述第五电容C5连接所述敏感源发生器130的第二输入端;所述敏感源发生器130的第二输入端通过所述第四电阻R4接地，且连接所述运算放大器U3A的同相输入端。
[0038]以敏感源发生器为发光源，敏感电阻为光敏电阻为例，结合图4所示，本发明的工作原理是:控制器110首先初始化数模转换器U1，再从EEPROM U2中读取输出电阻与控制字之间的对应曲线或者对应关系表，从而确定与输入控制器110中的输出电阻对应的控制字。 此后，控制器110可以根据该控制字生成数字信号输出给数模转换器U1，以使数模转换器U1 将该数字信号转换成模拟信号V0UT输出给分压电路300。分压电路300在对模拟信号V0UT进行分压处理后输出给恒流电路310,恒流电路310对分压后的模拟信号进行恒流处理后，输出给发光源LED，由此来控制发光源LED的光照强度。光敏电阻在不同的光照强度下电阻值有所不同。
[0039]由上述实施例可见，本发明采用控制器对敏感电阻的电阻值进行调整，而非使用机械触点，因此具备高可靠性和长寿命特点；其次本发明采用数模转换器将控制器输出的数字信号转换成模拟信号，由模拟信号控制敏感电阻阻值的调整，而非直接采用数字信号， 因此电阻值调整时，阻值过渡平滑，不存在阻值突变情况;再者本发明中直接影响敏感电阻阻值变化的敏感源发生器，与敏感电阻隔离，因此本发明特别适用于高压、干扰等恶劣应用环境。
[0040]本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0041]应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
【主权项】
1.一种可程控隔离电阻可调装置，其特征在于，包括控制器、数模转换器、相互隔离的 敏感源发生器和敏感电阻，其中所述控制器用于向所述数模转换器发送数字信号，所述数 模转换器用于将所述数字信号转换为模拟信号输出给所述敏感源发生器;所述敏感源发生 器用于根据所述模拟信号产生对应特性的敏感源;所述敏感电阻在所述敏感源的作用下可调。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括恒流电路，用于对所述模 拟信号进行恒流处理，并输出驱动信号给所述敏感源发生器。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述恒流电路输出的驱动信号反馈给其输 入端，以使所述驱动信号稳定输出。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括分压电路，所述分压电路 用于对所述数模转换器输出的模拟信号进行分压处理，并将分压后的模拟信号输出给所述 恒流电路。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述分压电路包括串联的第一电阻和第二 电阻，所述串联的第一电阻和第二电阻的一端连接所述数模转换器的输出端，另一端接地， 且串联节点连接所述恒流电路的输入端。6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述恒流电路包括第一电容、第二电容、运 算放大器、第三电阻、第四电阻、第三电容、第四电容和第五电容，其中所述运算放大器的同 相输入端为所述恒流电路的输入端，所述第一电容的一端接地且另一端连接所述运算放大 器的同相输入端，所述第二电容的一端接地且另一端连接所述运算放大器的反相输入端， 所述运算放大器的电源端连接电源且通过所述第四电容连接所述第三电容的负极板，所述 第三电容的正极板连接所述电源，所述运算放大器的接地端接地；所述运算放大器的输出端连接所述敏感源发生器的第一输入端，分别通过所述第三电 阻和所述第五电容连接所述敏感源发生器的第二输入端;所述敏感源发生器的第二输入端 通过所述第四电阻接地，且连接所述运算放大器的同相输入端。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述相互隔离的敏感源发生器和敏感电阻 处于密闭空间内。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述敏感源发生器为发光源，所述敏感电 阻为光敏电阻，且所述发光源与所述敏感电阻处于遮光罩内。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器用于根据以下公式确定与输出 电阻值对应的控制字:RVP (k Q ) = (A*DAC+B) / (DAC+C)，其中RVP (k Q )表示输出电阻值，A、B 和C表示相应的系数，DAC表示控制字；所述控制器还用于根据所述控制字生成所述数字信号。
【文档编号】H01C10/14GK105957667SQ201610527967
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年7月6日
【发明人】李超, 崔庆林, 庄伟 , 罗丁, 颜敏, 刘洋, 张涛, 米翔畅
【申请人】中国电子科技集团公司第二十四研究所