一种电压、电流采集电路的制作方法

本实用新型涉及采集电路技术领域，具体涉及一种电压、电流采集电路。

背景技术：

目前，现有的采集电路，多数都是具有一个模拟信号输入，一个控制信号输入和一个模拟信号输出。该电路的作用是在某个规定的时刻接收输入电压或电流，无法同时接收输入的电压、电流。若是需要同时采集电路中的电压和电流时，则需要用到电压采集和电流采集两个电路。暂时还无法利用一个采集电路同时采集电路中的电流和电压。而两种电路的同时使用，不仅占用空间大，而且投入的成本也有所提高。

另外，现有的采集电路在采集电压或电流时，都是将输入端输入的信号直接使用，有时，输入端输入的信号会受外在的影响出现不稳定的现象；输入端的信号不稳定会影响到后面电路的操作。再者，采集电路中，在运放电路的后端，基本都是直接通过稳压滤波电路之后与输出端连接。如此，采集电路的共模抑制能力小，通过采集电路采集的电压或电流的数据存在一定误差，准确性较小。而且，现在的采集电路在运作时，热燥声较大。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种电压、电流采集电路，可以同时采集电流和电压，并将运放电路和差分放大电路结合使用，提高电路的共模抑制能力，提高了电压采样电路采集的电压和电流的准确性和稳定性。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种电压、电流采集电路，包括控制器U4，电压转换电路，电压、电流采集电路，红外接收电路和红外输出电路；所述的电压转换电路，电压、电流采集电路，红外接收电路和红外输出电路分别各自与控制器U4连接；所述的电压、电流采集电路包括外接口电路、采集电路、运放电路和差分放大电路，所述的外接口电路的输入端与标准电源连接，其输出端与采集电路连接；所述的采集电路包括电流采集电路和电压采集电路，所述电流采集电路中电阻R8的一端与外接口的输出端连接，另一端与运算放大器U1A连接；所述的电压采集电路中连接有采集电阻，采集电阻的一端与外接口电路的输出端连接，另一端串联电阻R14后与运算放大器U1B连接；所述的运放电路通过差分放大电路后与控制器U4连接。

进一步的，所述的外接口电路包括外接口P4和外接口P6；外接口P4和外接口P6的引脚并联形成插座。

进一步的，所述的外接口P4的第一引脚接外接口P6的第一引脚，外接口P4的第二引脚接外接口P6的第二引脚，外接口P4的第三引脚接外接口P6的第三引脚，外接口P4的第四引脚接外接口P6的第四引脚，外接口P4的第五引脚接外接口P6的第五引脚，外接口P4的第六引脚接外接口P6的第六引脚。

进一步的，所述的电压、电流采集电路中连接有给输入电压进行稳压滤波的稳压滤波电路；所述的稳压滤波电路与外接口P4、P6的第1引脚和第3引脚连接连接。

进一步的，所述的采样电路与外接口P4、P6的第5引脚连接。

进一步的，所述的采集电阻采用的是三电阻采样，三电阻采样是由四个电阻R9、R10、R11、R12的两端并联组成的。

进一步的，所述的运放电路与差分放大电路之间连接有紧跟运放电路的稳压滤波电路；差分放大电路与控制器U4之间连接有紧跟差分放大电路的稳压滤波电路。

进一步的，所述的电源转换电路U2分别连接电源和控制器U4，将电源转换为3V3电压后给控制器U4以及整个系统提供3V3电源。

进一步的，所述的红外输出电路和红外接收电路与被测试控制板的红外输出电路和红外接收电路无线连接，进行控制器U4和被测试控制板之间的数据传输。

进一步的，所述的控制器U4连接有仿真电路、晶振电路、功能选择电路、控制器的稳压滤波电路和工作状态指示电路。

进一步的，所述的晶振电路中连接有晶体管XTALI。

进一步的，所述的控制器U4采用的是STM32F103C8；所述的电源转换电路U2采用的是HT7550-1；所述的运算放大器U1A、U1B采用的是LM2904运算放大器；所述的差分放大电路采用的是仪表放大器INA826AID。

有益效果

本实用新型提出的一种电压、电流采集电路，与现有技术相比较，其具有以下有益效果：

（1）在采集电路中同时设计了电压采集部分和电流采集部分，使得采集电路可以同时采集电流和电压；节省了电路占用空间。另外，红外接收电路和红外输出电路与被控制测试板进行无线连接，同样节省了电路的占用空间。

（2）电压转换电路和与外接口连接的电压的稳压滤波电路的配合使用，先对输入电路的电压进行转换，再对输入的电压进行稳压滤波；最后将稳压滤波后的输入信号接到后期的电路中进行操作，避免输入信号的不稳定影响到后期的操作。

（3）电压采集电路中的采集电阻采用三电阻采样，利用多个电阻并联，可以抵消电阻的误差，增加采集数据的准确性。

（4）采集电阻采用三电阻还可以避免流过单个电阻的电流过大而使电阻温升过高，（温升会影响电阻阻值从而影响测量精度,并且在精密测量中温升还会带来不可忽略的热噪声。）避免热燥声的采生。

（5）运放电路和差分放大电路结合使用，提高电路的共模抑制能力，提高了电压采样电路采集的电压和电流的准确性和稳定性。

（6）紧跟在运放电路后端的稳压滤波电路和紧跟在差分放大电路后端的稳压滤波电路，可以保证信号的稳定性，让输出端输出的信号更稳定。

（7）编程接口的设计，为控制器U4的调试编程接口，可以对控制器U4调试或编程。

附图说明

图1是本实用新型的整体电路连接示意图。

图2是本实用新型中控制器U4的具体连接示意图。

图3是本实用新型中电压转换电路的具体连接示意图。

图4是本实用新型中电压、电流采集电路的具体连接示意图。

图5是本实用新型中红外接收电路的具体连接示意图。

图6是本实用新型中红外输出电路的具体连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

一种电压、电流采集电路，包括控制器U4，电压转换电路，电压、电流采集电路，红外接收电路和红外输出电路；所述的电压转换电路，电压、电流采集电路，红外接收电路和红外输出电路分别各自与控制器U4连接。所述的电源转换电路U2分别连接电源和控制器U4，将电源转换为3V3电压后给控制器U4以及整个系统提供3V3电源。

所述的电压、电流采集电路包括外接口电路、电压的稳压滤波电路、采集电路、运放电路和差分放大电路；所述的外接口电路包括外接口P4和外接口P6，其输入端与标准电源连接，其输出端与采集电路连接；外接口P4和外接口P6的引脚相互连接形成插座；所述的外接口P4的第一引脚接外接口P6的第一引脚，外接口P4的第二引脚接外接口P6的第二引脚，外接口P4的第三引脚接外接口P6的第三引脚，外接口P4的第四引脚接外接口P6的第四引脚，外接口P4的第五引脚接外接口P6的第五引脚，外接口P4的第六引脚接外接口P6的第六引脚。

所述外接口电路P4、P6的输入端与外部电压源连接，外接口电路P4、P6的输出端分别与电压的稳压滤波电路采集电路连接；所述的电压的稳压滤波电路与外接口P4、P6的第一引脚和第三引脚连接。所述的采样电路与外接口P4、P6的第五引脚连接。

所述的采集电路包括电流采集电路和电压采集电路，所述电流采集电路中电阻R8的一端与外接口的输出端连接，另一端与运算放大器U1A连接；所述的电压采集电路中连接有采集电阻，所述的采集电阻采用的是三电阻采样，三电阻采样是由四个电阻R9、R10、R11、R12的两端并联组成的。采集电阻的一端与外接口电路的输出端连接，另一端串联电阻R14后与运算放大器U1B连接。

所述的运放电路通过紧跟在运放电路后端的稳压滤波电路与差分放大电路连接，所述的差分放大电路通过紧跟在差分放大电路后端的稳压滤波电路与控制器U4连接。

所述的红外输出电路和红外接收电路与被测试控制板的红外输出电路和红外接收电路无线连接，进行控制器U4和被测试控制板之间的数据传输。

所述的控制器U4连接有仿真电路、晶振电路、功能选择电路、控制器的稳压滤波电路和工作状态指示电路。所述的晶振电路中连接有晶体管XTALI。

所述的控制器U4采用的是STM32F103C8；所述的电源转换电路U2采用的是HT7550-1；所述的运算放大器U1A、U1B采用的是LM2904运算放大器；所述的差分放大电路采用的是仪表放大器INA826AID。

具体电路连接如下：

控制器U4部分：

控制器U4采用的是STM32F103C8的单片机芯片，其第1-4引脚悬空。第5引脚接晶振电路中电阻R26的一端，晶体管XTALI的第2引脚，电容C18的一端；电容C18的另一端接电容C19的一端并接地；电容C19的另一端接晶体管XTALI的第1引脚，电阻R26的另一端，控制器U4的第6引脚。控制器U4的第7引脚接仿真电路JTAG的第15引脚；控制器U4的第8引脚接地；控制器U4的第9引脚接电源转换电路U2的输出电源3V3；控制器U4的第10-11引脚悬空；控制器U4的第12引脚接电压、电流采集电路中电容C6的一端和电阻R16的一端；控制器U4的第13引脚接电压、电流采集电路中电阻R18的一端、电阻R24的一端，电容C14的一端，电容C15的一端；控制器U4的第14引脚接电压、电流采集电路中电阻R19的一端、电阻R25的一端、电容C16的一端，电容C17的一端；控制器U4的第15-17引脚悬空；控制器U4的第18引脚接红外发射电路中电阻R41的一端；控制器U4的第19引脚悬空；控制器U4的第20引脚接功能选择电路中电阻R33的一端，电阻R33的另一端接电阻R32的一端并接地，电阻R32的另一端接控制器U4的地44引脚。控制器U4的第21-22引脚悬空。控制器U4的第23引脚接稳压滤波电路中的电容C23、C24、C25、C26的一端，电容C23、C24、C25、C26的另一端并联后接控制器U4的第24引脚。控制器U4的第25-28引脚悬空。控制器U4的第29引脚接发光二极管Power2的负极，发光二极管Power2的正极接电阻R25的一端，电阻R25的另一端接电源3V3。控制器U4的第30引脚接红外发射电路中电阻R40的一端；控制器U4的第31引脚接红外接收电路中IR REC的第1引脚。控制器U4的第32-33引脚悬空。控制器U4的第34引脚接电阻R29的一端，电阻R29的另一端接JTAG的第7引脚；控制器U4的第35引脚接地，控制器U4的第36引脚接JTAG的3V3电源输入端；控制器U4的第37引脚接电阻R30的一端，电阻R30的另一端接JTAG的第9引脚；控制器U4的第38引脚接电阻R28的一端，电阻R28的另一端接JTAG的第5引脚；控制器U4的第39引脚接电阻R31的一端，电阻R31的另一端接JTAG的第13引脚；控制器U4的第40引脚接电阻R27的一端，电阻R27的另一端接JTAG的第3引脚。控制器U4的第41-43引脚悬空；控制器U4的第44引脚接功能选择电路中电阻R32的一端；控制器U4的第45-48引脚悬空。

仿真电路JTAG部分：

JTAG的3V3电源输入端接控制器U4的第36引脚，JTAG的第1、2、3、5、7、13引脚并联后，一端接3V3电源，另一端接电容C20的一端，电容C20的另一端接地；JTAG的第3引脚通过电阻R27接控制器U4的第40引脚，JTAG的第5引脚通过电阻R28接控制器U4的第38引脚，JTAG的第7引脚通过电阻R29接控制器U4的第34引脚，JTAG的第9引脚通过电阻R30接控制器U4的第37引脚并接地，JTAG的第11引脚悬空，JTAG的第13引脚通过电阻R31接控制器U4的第39引脚，JTAG的第15引脚接控制器U4的第7引脚；JTAG的第17、19引脚悬空；JTAG的第4、6、8、10、12、14、16、18、 20引脚接地。

电压转换电路U2部分：

电源转换电路U2采用的是HT7550-1。U2的第1引脚接电容C1的一端、电容C8的一端、电解电容C9的负极并接地；U2的第2引脚接电源VCC BAT、电容C8的一端和电解电容C9的正极；U2的第3引脚接控制器U4的第9引脚和电容C1的另一端。

电压、电流采集电路

电压、电流采集电路包括外接口电路、稳压滤波电路、运算放大电路和差分放大电路；

所述的外接口电路包括外接口P4和外接口P6；外接口P4和外接口P6的引脚相互连接形成插座；所述的外接口P4的第1引脚接外接口P6的第1引脚，外接口P4的第2引脚接外接口P6的第2引脚，外接口P4的第3引脚接外接口P6的第3引脚，外接口P4的第4引脚接外接口P6的第4引脚，外接口P4的第5引脚接外接口P6的第5引脚，外接口P4的第6引脚接外接口P6的第6引脚。

P4和P6的第1引脚接电阻R19的一端，电阻R19的另一端接控制器U4的第14引脚、电阻R25的一端、电容C16的一端、电容C17的一端；电阻R25的另一端接电阻R24的一端；P4和P6的第2引脚接地；P4和P6的第3引脚接电源VCC和电阻R18的一端，电阻R18的另一端接控制器U4的第13引脚、电阻R24的另一端、电容C14的一端、电容C15的一端；电容C16的另一端、电容C17的另一端、电阻R25的另一端、电阻R24的一端、电容C14的另一端、电容C15的另一端连接并接地；P4和P6的第4引脚接地；P4和P6的第5引脚接电阻R8的一端，P4和P6的第5引脚接电阻R9、R10、R11、R12的一端，电阻R9、R10、R11、R12的另一端接P4、P6的第5引脚和电阻R14的一端。

电阻R8的另一端接U1A运算放大器LM2904的第3引脚，U1A的第1引脚接U1A的第2引脚和电阻R7的一端，U1A的第2引脚接U1A的第1引脚和电阻R7的一端，U1A的第4引脚接地，U1A的第8引脚接电源VCC。

电阻R14的另一端接U1B运算放大器LM2904的第5引脚，U1B的第6引脚接U1B的第7引脚和电阻R20的一端，U1B的第7引脚接U1B的第6引脚和电阻R20的一端。

电阻R7的另一端接电容C2的一端、电容C3的一端、电阻R17的一端和U3的第1引脚；电容C2的另一端接地和接电容C7的一端，电容C7的另一端接电阻R20的另一端、电容C3的另一端、电阻R17的另一端和U3的第4引脚。

U3仪表放大器INA826AID的第1引脚接电阻R7的另一端、电容C2的一端、电容C3的一端和电阻R17的一端，U3的第2引脚悬空，U3的第3引脚悬空，U3的第4引脚接电容C7的另一端、电阻R20的另一端、电容C3的另一端和电阻R17的另一端，U3的第5引脚接地和U3的第6引脚，U3的第6引脚接地和U3的第5引脚，U3的第7引脚接电阻R15的一端，U3的第8引脚接电源VCC；

电阻R15的另一端接电解电容C4的正极、电容C5的一端、电阻R16的一端，电阻R16的另一端接电容C6的一端和控制器U4的第12引脚，电解电容C4的负极、电容C5的另一端、电容C6的另一端连接并接地。

红外接收电路部分：

红外接收电路采用的是IR REC,红外接收电路的第1引脚接控制器U4的第31引脚，红外接收电路的第2引脚接地和电容C29的一端，电容C29的另一端接接3V3电源和红外接收电路的第3引脚。

红外发射电路部分：

三极管T6的基级接电阻R41的一端，电阻R41的另一端接控制器U4的第18引脚；三极管T6的发射极接地；三极管T6的集电极接红外发射二极管IR LED1的负极，红外发射二极管IR LED1的正极接电阻R37的一端，电阻R37的另一端接三极管T5的发射极；三极管T5的集电极接3V3电源；三极管T5的基级接电阻R40的一端，电阻R40的另一端接控制器U4的第30引脚。