一种模拟和数字信号全隔离的电梯振动数据采集电路的制作方法

本实用新型涉及特种设备技术领域，特别是一种模拟和数字信号全隔离的电梯振动数据采集电路。

背景技术：

电梯振动与电梯乘用舒适性息息相关，EVA是电梯振动测试的常用工具，但EVA价格昂贵、体积笨重、不方便携带。现有的电梯振动数据采集后是发送给后端数据处理系统中的CPU进行后续的处理，但是后端数据处理系统中数字电路的噪声会比较大；这样将电梯振动数据采集电路直接与后端数据处理系统连接后，后端数据处理系统中数字电路的噪声会通过传导方式传输到数据采集电路上，这样导致电梯振动数据采集电路采集的数据精确度比较低。

技术实现要素：

为克服上述问题，本实用新型的目的是提供一种模拟和数字信号全隔离的电梯振动数据采集电路，提升电梯振动数据采集电路的信噪比，具有降低噪声的作用。

本实用新型采用以下方案实现：一种模拟和数字信号全隔离的电梯振动数据采集电路，所述电梯振动数据采集电路与后端数据处理系统连接，所述电梯振动数据采集电路包括电源隔离模块、电源电路转换模块、加速度传感器、模拟和数字信号隔离模块、以及模数转换模块，所述电源隔离模块将外部电源进行隔离，且电源隔离模块与所述电源电路转换模块连接，所述电源电路转换模块将12V电源转换为加速度传感器所需的电源电压和模数转换模块所需的电源电压，所述加速度传感器将采集的模拟信号数据通过所述模数转换模块转换为数字信号数据，所述模拟和数字信号隔离模块分别与所述模数转换模块和后端数据处理系统连接，所述模拟和数字信号隔离模块防止后端数据处理系统的噪声通过传导方式传输到电梯振动数据采集电路上，降低了电梯振动数据采集电路的噪声干扰。

进一步的，所述电源隔离模块包括电源模块URB2412YMD-10WR3、电容C87、电容C88，电解电容CD17、电容C86、电容C85、以及电解电容CD16，所述电容C87、电容C88、电解电容CD17并联，所述电解电容CD17的一端与内部电源连接，电解电容CD17的另一端与模拟信号地线GND连接，所述电容C87一端与电源模块URB2412YMD-10WR3的VOUT引脚连接，所述电容C87另一端与电源模块URB2412YMD-10WR3的VGND引脚连接，所述电容C86、电容C85、电解电容CD16并联，所述电解电容CD16的一端与外部电源连接，电解电容CD16的另一端与数字信号地线DGND连接，所述电容C85一端与电源模块URB2412YMD-10WR3的VIN引脚连接，所述电容C85另一端与电源模块URB2412YMD-10WR3的EARTH引脚连接。

进一步的，所述电源电路转换模块包括12V电源转9V电源电路、9V电源转3.3V电源电路、9V电源转2.5V电源电路以及9V电源转5V电源电路，所述12V电源转9V电源电路与所述电源隔离模块连接，所述9V电源转3.3V电源电路、9V电源转2.5V电源电路、9V电源转5V电源电路一端均与所述12V电源转9V电源电路连接，所述9V电源转3.3V电源电路、9V电源转2.5V电源电路、9V电源转5V电源电路另一端均与所述模数转换模块连接，所述加速度传感器与所述12V电源转9V电源电路连接。

进一步的，所述12V电源转9V电源电路包括LM317DCY芯片、电容C8、贴片电感B2、电解电容CD3、电容C9、电阻R14、电容C12、电阻R11、二极管D3、电阻R9、电解电容CD2、电容C6、电容C7、以及电阻R953；所述电解电容CD3、电容C9并联后一端与所述电容C8、贴片电感B2串联，另一端与LM317DCY芯片的VIN引脚连接；所述电容C8与所述电源隔离模块的内部电源连接，所述电阻R14与电容C12并联后一端与LM317DCY芯片的ADJ引脚连接，另一端与模拟信号地线GND连接；所述电阻R11、二极管D3并联后一端与LM317DCY芯片的OUT引脚连接，另一端与电容C12连接；所述电解电容CD2、电容C6、电容C7、以及电阻R953并联后一端与电阻R9一端连接，另一端与模拟信号地线GND连接；所述电阻R9另一端与所述二极管D3连接；

所述9V电源转3.3V电源电路包括：AZ1117H-3.3TRG1芯片、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电阻R51，所述电容C17、电容C18并联后一端与所述12V电源转9V电源电路的电容C7连接，另一端与所述AZ1117H-3.3TRG1芯片的IN引脚连接，所述AZ1117H-3.3TRG1芯片的VOUT引脚和OUT引脚并联，所述电容C19、电容C20、电阻R51并联后一端与AZ1117H-3.3TRG1芯片的VOUT引脚连接，另一端与模拟信号地线GND连接；

所述9V电源转2.5V电源电路包括：AZ1117EHADJ芯片、电容C26、电容C27、电阻R19、电阻R20、电容C22、电容C23、电阻R50，所述电容C26、电容C27并联后一端与所述12V电源转9V电源电路的电容C7连接，另一端与AZ1117EHADJ芯片的VIN引脚连接；所述电阻R19、电阻R20串联，所述电阻R20一端与所述AZ1117EHADJ芯片的ADJ引脚连接，另一端与所述AZ1117EHADJ芯片的OUT引脚连接；所述电容C22、电容C23、电阻R50并联后一端与所述AZ1117EHADJ芯片的OUT引脚连接，另一端与模拟信号地线GND连接；

所述9V电源转5V电源电路包括：ADR4533ARZ芯片、电容C50、贴片电感B9、电解电容CD13、电容C51、电阻R34、电解电容CD14、电容C52、电容C53，所述电解电容CD13、电容C51并联后一端与所述电容C50、贴片电感B9串联，另一端与ADR4533ARZ芯片的Vin引脚连接；所述电解电容CD14、电容C52、电容C53并联后一端与电阻R34连接，另一端与模拟信号地线GND连接，所述电阻R34与所述ADR4533ARZ芯片的VOUT引脚连接。

进一步的，所述模数转换模块包括J39插座、AD7766芯片、电阻R41、电阻R45、电容C71、电容C80、电容C57、电容C72、电容C73，所述加速度传感器与所述J39插座连接，所述J39插座的第1引脚与所述12V电源转9V电源电路的电容C7连接，所述J39插座的第2引脚经过所述电阻R41与所述AD7766芯片的VIN+引脚连接，所述J39插座的第3引脚经过所述电阻R45与所述AD7766芯片的VIN-引脚连接，所述J39插座的第4引脚和第5引脚并联后与模拟信号地线GND连接，所述AD7766芯片的VRef+引脚分别与电容C71和所述9V电源转5V电源电路的电容C53连接，所述电容C80和电容C57并联后一端与所述AD7766芯片的AVdd引脚连接，另一端与模拟信号地线GND连接；所述AD7766芯片的AVdd引脚与所述9V电源转2.5V电源电路的电容C23连接，所述AD7766芯片的DVdd引脚分别与所述9V电源转2.5V电源电路的电容C23和电容C72连接，所述AD7766芯片的Vdrive引脚分别与所述9V电源转3.3V电源电路的电容C20和电容C73连接。

进一步的，所述模拟和数字信号隔离模块包括ADUM3151A芯片、ACPL_M61芯片、电容C89、电阻R70、电阻R71、电阻R72、电阻R73、电阻R79、电容C95、电阻R48、电阻R74、电阻R77、电阻R78以及电容C96，所述ACPL_M61芯片的VDD引脚与所述ADUM3151A芯片的VDD1引脚连接，所述电阻R74与所述ACPL_M61芯片的Anode引脚连接，所述电阻R77与所述ACPL_M61芯片的Cathode引脚连接，所述电阻R78与所述ACPL_M61芯片的VO引脚连接，所述ADUM3151A芯片的VDD2引脚与所述AD7766芯片的Vdrive引脚连接，所述电容C89与所述ADUM3151A芯片的VDD2引脚连接，所述电阻R70与所述ADUM3151A芯片的SCLK引脚连接，所述电阻R71与所述ADUM3151A芯片的SO引脚连接，所述电阻R72与所述ADUM3151A芯片的nSSS引脚连接，所述电阻R73与所述ADUM3151A芯片的VOA引脚连接，所述电阻R79与所述ADUM3151A芯片的VOB引脚连接，所述电容C95与所述ADUM3151A芯片的VDD1引脚连接，所述电阻R48与所述ADUM3151A芯片的VIB引脚连接。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的电梯振动数据采集电路中设置有电源隔离模块、电源电路转换模块、模拟和数字信号隔离模块，电源隔离模块将外部电源和设备的电源进行隔离起来，以便提升电梯振动数据采集电路的信噪比，降低噪声的作用，模拟和数字信号隔离模块将数字信号和模拟信号两端完全隔离，这样提高了电梯振动数据采集电路采集数据的精确度；且通过对加速度传感器获取的加速度数据进行滤波处理，来减少外界的干扰信号的干扰，从而提高加速度数据的准确性，也提高了电梯振动数据采集电路采集数据的精确度。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构示意图。

图2为本实用新型的详细电路的结构示意图。

图3为本实用新型的电源隔离模块的详细结构示意图。

图4为本实用新型的电源电路转换模块的详细结构示意图。

图5为本实用新型的模数转换模块的详细结构示意图。

图6为本实用新型的模拟和数字信号隔离模块的详细结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

请参阅图1至图6所示，本实用新型的一种模拟和数字信号全隔离的电梯振动数据采集电路，所述电梯振动数据采集电路与后端数据处理系统连接，所述电梯振动数据采集电路包括电源隔离模块、电源电路转换模块、加速度传感器、模拟和数字信号隔离模块、以及模数转换模块，所述电源隔离模块将外部电源进行隔离，且电源隔离模块与所述电源电路转换模块连接，所述电源电路转换模块将12V电源转换为加速度传感器所需的电源电压和模数转换模块所需的电源电压，所述加速度传感器将采集的模拟信号数据通过所述模数转换模块转换为数字信号数据，所述模拟和数字信号隔离模块分别与所述模数转换模块和后端数据处理系统连接，所述模拟和数字信号隔离模块防止后端数据处理系统的噪声通过传导方式传输到电梯振动数据采集电路上，降低了电梯振动数据采集电路的噪声干扰。其中，图1整个电路图分为左侧和右侧两个部分；即左侧为电梯振动数据采集电路，右侧为后端数据处理系统；左侧和右侧两个部分，外部电源通过电源隔离模块（金升阳的 URB2412YMD-10WR3）实现隔离；而左侧和右侧两个部分的通信信号通过模拟和数字信号隔离模块中的ADUM3151A芯片以及 ACPL-M61芯片实现隔离； 这样一来左侧和右侧两边的地线也是完全绝缘的；如此一来则右侧的后端数据处理系统上面的噪声就不会通过传导方式 传输到右侧部分采集电路；从而降低了对左侧电路信号采集的噪声干扰；能够提升整个系统数据采集电路的信噪比。

在本实用新型，所述电源隔离模块包括电源模块URB2412YMD-10WR3、电容C87、电容C88，电解电容CD17、电容C86、电容C85、以及电解电容CD16，所述电容C87、电容C88、电解电容CD17并联，所述电解电容CD17的一端与内部电源连接，电解电容CD17的另一端与模拟信号地线GND连接，所述电容C87一端与电源模块URB2412YMD-10WR3的VOUT引脚连接，所述电容C87另一端与电源模块URB2412YMD-10WR3的VGND引脚连接，所述电容C86、电容C85、电解电容CD16并联，所述电解电容CD16的一端与外部电源连接，电解电容CD16的另一端与数字信号地线DGND连接，所述电容C85一端与电源模块URB2412YMD-10WR3的VIN引脚连接，所述电容C85另一端与电源模块URB2412YMD-10WR3的EARTH引脚连接。

所述电源电路转换模块包括12V电源转9V电源电路、9V电源转3.3V电源电路、9V电源转2.5V电源电路以及9V电源转5V电源电路，所述12V电源转9V电源电路与所述电源隔离模块连接，所述9V电源转3.3V电源电路、9V电源转2.5V电源电路、9V电源转5V电源电路一端均与所述12V电源转9V电源电路连接，所述9V电源转3.3V电源电路、9V电源转2.5V电源电路、9V电源转5V电源电路另一端均与所述模数转换模块连接，所述加速度传感器与所述12V电源转9V电源电路连接。

所述12V电源转9V电源电路包括LM317DCY芯片、电容C8、贴片电感B2、电解电容CD3、电容C9、电阻R14、电容C12、电阻R11、二极管D3、电阻R9、电解电容CD2、电容C6、电容C7、以及电阻R953；所述电解电容CD3、电容C9并联后一端与所述电容C8、贴片电感B2串联，另一端与LM317DCY芯片的VIN引脚连接；所述电容C8与所述电源隔离模块的内部电源连接，所述电阻R14与电容C12并联后一端与LM317DCY芯片的ADJ引脚连接，另一端与模拟信号地线GND连接；所述电阻R11、二极管D3并联后一端与LM317DCY芯片的OUT引脚连接，另一端与电容C12连接；所述电解电容CD2、电容C6、电容C7、以及电阻R953并联后一端与电阻R9一端连接，另一端与模拟信号地线GND连接；所述电阻R9另一端与所述二极管D3连接；该12V电源转9V电源电路为加速度传感器提供电源，也为9V电源转3.3V电源电路、9V电源转2.5V电源电路、9V电源转5V电源电路提供电源。

所述9V电源转3.3V电源电路包括：AZ1117H-3.3TRG1芯片、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电阻R51，所述电容C17、电容C18并联后一端与所述12V电源转9V电源电路的电容C7连接，另一端与所述AZ1117H-3.3TRG1芯片的IN引脚连接，所述AZ1117H-3.3TRG1芯片的VOUT引脚和OUT引脚并联，所述电容C19、电容C20、电阻R51并联后一端与AZ1117H-3.3TRG1芯片的VOUT引脚连接，另一端与模拟信号地线GND连接；

所述9V电源转2.5V电源电路包括：AZ1117EHADJ芯片、电容C26、电容C27、电阻R19、电阻R20、电容C22、电容C23、电阻R50，所述电容C26、电容C27并联后一端与所述12V电源转9V电源电路的电容C7连接，另一端与AZ1117EHADJ芯片的VIN引脚连接；所述电阻R19、电阻R20串联，所述电阻R20一端与所述AZ1117EHADJ芯片的ADJ引脚连接，另一端与所述AZ1117EHADJ芯片的OUT引脚连接；所述电容C22、电容C23、电阻R50并联后一端与所述AZ1117EHADJ芯片的OUT引脚连接，另一端与模拟信号地线GND连接；

所述9V电源转5V电源电路包括：ADR4533ARZ芯片、电容C50、贴片电感B9、电解电容CD13、电容C51、电阻R34、电解电容CD14、电容C52、电容C53，所述电解电容CD13、电容C51并联后一端与所述电容C50、贴片电感B9串联，另一端与ADR4533ARZ芯片的Vin引脚连接；所述电解电容CD14、电容C52、电容C53并联后一端与电阻R34连接，另一端与模拟信号地线GND连接，所述电阻R34与所述ADR4533ARZ芯片的VOUT引脚连接。

由于AD7766芯片需要用到3路电源，因此，设置了9V电源转3.3V电源电路、9V电源转2.5V电源电路、9V电源转5V电源电路，该些电源电路分别为3.3V，2.5V, 以及5V的参考电压；用AZ1117-3.3TRG1 实现9V转换到3.3V； 用AZ1117EHADJ实现9V到2.5v的电源转换；用ADR4533ARZ芯片的超低噪声，高精度基准电压源芯片，实现9V到5V基准电压的转换。

所述模数转换模块包括J39插座、AD7766芯片、电阻R41、电阻R45、电容C71、电容C80、电容C57、电容C72、电容C73，所述加速度传感器与所述J39插座连接，所述J39插座的第1引脚与所述12V电源转9V电源电路的电容C7连接，所述J39插座的第2引脚经过所述电阻R41与所述AD7766芯片的VIN+引脚连接，所述J39插座的第3引脚经过所述电阻R45与所述AD7766芯片的VIN-引脚连接，所述J39插座的第4引脚和第5引脚并联后与模拟信号地线GND连接，所述AD7766芯片的VRef+引脚分别与电容C71和所述9V电源转5V电源电路的电容C53连接，所述电容C80和电容C57并联后一端与所述AD7766芯片的AVdd引脚连接，另一端与模拟信号地线GND连接；所述AD7766芯片的AVdd引脚与所述9V电源转2.5V电源电路的电容C23连接，所述AD7766芯片的DVdd引脚分别与所述9V电源转2.5V电源电路的电容C23和电容C72连接，所述AD7766芯片的Vdrive引脚分别与所述9V电源转3.3V电源电路的电容C20和电容C73连接。

其中，J39插座为连接到加速度传感器的模拟信号差分输出的插座；该加速度传感器采用9V 电源供电；然后加速度传感器数据通过模拟差分信号传输出来；将传感器模拟差分信号连接到24bit ADC转换芯片AD7766； 从而实现将模拟差分信号转换为SPI接口的数字信号的目的。

所述模拟和数字信号隔离模块包括ADUM3151A芯片、ACPL_M61芯片、电容C89、电阻R70、电阻R71、电阻R72、电阻R73、电阻R79、电容C95、电阻R48、电阻R74、电阻R77、电阻R78以及电容C96，所述ACPL_M61芯片的VDD引脚与所述ADUM3151A芯片的VDD1引脚连接，所述电阻R74与所述ACPL_M61芯片的Anode引脚连接，所述电阻R77与所述ACPL_M61芯片的Cathode引脚连接，所述电阻R78与所述ACPL_M61芯片的VO引脚连接，所述ADUM3151A芯片的VDD2引脚与所述AD7766芯片的Vdrive引脚连接，所述电容C89与所述ADUM3151A芯片的VDD2引脚连接，所述电阻R70与所述ADUM3151A芯片的SCLK引脚连接，所述电阻R71与所述ADUM3151A芯片的SO引脚连接，所述电阻R72与所述ADUM3151A芯片的nSSS引脚连接，所述电阻R73与所述ADUM3151A芯片的VOA引脚连接，所述电阻R79与所述ADUM3151A芯片的VOB引脚连接，所述电容C95与所述ADUM3151A芯片的VDD1引脚连接，所述电阻R48与所述ADUM3151A芯片的VIB引脚连接。该模拟和数字信号隔离模块防止后端数据处理系统的噪声通过传导方式传输到电梯振动数据采集电路上，降低了电梯振动数据采集电路的噪声干扰；且通过对加速度传感器获取的加速度数据进行滤波处理，来减少外界的干扰信号的干扰，从而提高加速度数据的准确性，也提高了电梯振动数据采集电路采集数据的精确度。

总之，本实用新型的电梯振动数据采集电路中设置有电源隔离模块、电源电路转换模块、模拟和数字信号隔离模块，电源隔离模块将外部电源和设备的电源进行隔离起来，以便提升电梯振动数据采集电路的信噪比，降低噪声的作用，模拟和数字信号隔离模块将数字信号和模拟信号两端完全隔离，这样提高了电梯振动数据采集电路采集数据的精确度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。