一种接口电路及包括该电路的刀闸分合状态检测装置的制作方法

本发明涉及电子检测领域，更具体地，涉及一种接口电路及包括该电路的刀闸分合状态检测装置。

背景技术：

当前电网程序化操作中，由于刀闸机械结构可能出现的卡塞可能导致分合闸信号与实际刀闸状态不一致，调度人员无法通过信号来对刀闸状态进行确认，必须依靠运行人员的经验进行现场确认，增加了人力成本和不确定的风险。针对此情况，市面上研制一套刀闸分合状态辅助诊断装置，能针对不同厂家、型号的刀闸进行分合位置的准确判断，从而解决刀闸分合过程中人力浪费和经验风险等问题。而针对不同厂家刀闸分合触头的距离、压力、空间位置、刀闸联动机构角度等具体问题需要用到不同的信号传感器，其主要包括超声，激光，陀螺测角，压力传感器等，这些传感器的输出并不一致，有的传感器为电流输出，而有的传感器为电压输出，针对不同传感器的输出需要用到不同的接口电路，这对于刀闸分合状态辅助诊断装置的统一管理，维护和更换带来了不便。

技术实现要素：

本发明为提供一种接口电路及包括该电路的刀闸分合状态检测装置，适应不通类型传感器。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种接口电路，将传感器的输出信号传送至单片机，包括辅助子电路、第一转换子电路、第二转换子电路，其中，所述辅助子电路有单片机控制，切换电流和电压输入信号的接口电路，所述辅助子电路的输入端与外接电源电连接，辅助子电路的输出端分别与第一转换子电路的第一输入端和第二转换子电路的第一输入端电连接，所述第一转换子电路的输出端与所述第二转换子电路的第二输入端电连接，所述第一转换子电路的第二输入端接收传感器传来的电信号，第二转换子电路的输出端与单片机电连接。

优选地，所述传感器为可传来电压信号的传感器或传来电流信号的传感器。

优选地，所述辅助子电路包括第一运算放大器、第一继电器和第二继电器，其中：

所述第一继电器常开接点的一端和第二继电器的常开接点的一端均与外接电源电连接，所述第一继电器常开接点的另一端与第一运算放大器的反相输入端电连接，第一运算放大器的同相输入端与第一转换子电路的第一输入端电连接；第二继电器常开接点的另一端与第二转换子电路的第一输入端电连接；

所述第一继电器的线圈和第二继电器的线圈与单片机连接。

优选地，所述第一转换子电路包括包括第二运算放大器、电阻r02和电容c0，其中：

第二运算放大器的同相输入端作为第一转换子电路的第一输入端，第二运算放大器的反相输入端作为第一转换子电路第二输入端，第二运算放大器的反相输入端还与电阻r02的一端、电容c0的一端电连接，第二运算放大器的输出端作为第一转换子电路的输出端，电阻r02的另一端、电容c0的另一端均与第二运算放大器的输出端电连接。

优选地，所述第二转换子电路包括第三运算放大器、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4和电阻r5，其中：

第三运算放大器的同相输入端分别与电阻r1的一端、电阻r2的一端电连接，电阻r1的另一端作为第二转换子电路的第一输入端；

第三运算放大器的反向输入端分别与电阻r3的一端、电阻r4的一端电连接，电阻r3的另一端作为第二转换子电路的第二输入端，电阻r4的另一端接地；

第三运算放大器的输出端分别与电阻r2的另一端、电阻r5的一端电连接，电阻r5的另一端作为第二转换电路的输出端与单片机电连接。

优选地，还包括隔离子电路，所述第一转换子电路的输出端通过隔离子电路与所述第二转换子电路的第二输入端电连接。

优选地，所述隔离子电路包括电阻r0和电容c1，其中：

电阻r0的一端与第二运算放大器的输出端电连接，电阻r0的另一端分别与第二转换子电路的第二输入端、电容c1的一端电连接，电容c1的另一端接地。

优选地，所述电阻r0为0欧姆隔离电阻。

一种刀闸分合状态检测装置，包括：

用于检测刀闸分合触头的距离、压力、空间位置、刀闸联动机构角度的信号传感器，所述信号传感器包括超声传感器、激光传感器、陀螺测角传感器和压力传感器；

用于将不同传感器的输出信号传送至单片机的接口电路，所述接口电路为上述所述的接口电路；

用于提供装置电源的电池，所述电池通过低压差线性稳压器为单片机和传感器提供工作电压和通过基准电源为接口电路提供外接电源；

用于处理传感器信号的单片机。

优选地，还包括显示器和通信单元，所述单片机通过通信单元将传感器信号结果显示于显示器上。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明通过接口电路将不同传感器的不同类型的信号转换为适用单片机处理的信号，使得各种类型的主流传感器的信号能够统一管理，后续的维护和更换更加便捷。

附图说明

图1为接口电路的电路图。

图2为刀闸分合状态检测装置的示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

本实施例提供一种接口电路，将传感器的输出信号传送至单片机，如图1，包括辅助子电路、第一转换子电路、第二转换子电路，其中，所述辅助子电路有单片机控制，切换电流和电压输入信号的接口电路，所述辅助子电路的输入端与外接电源电连接，辅助子电路的输出端分别与第一转换子电路的第一输入端和第二转换子电路的第一输入端电连接，所述第一转换子电路的输出端与所述第二转换子电路的第二输入端电连接，所述第一转换子电路的第二输入端接收传感器传来的电信号，第二转换子电路的输出端与单片机电连接。

所述传感器为可传来电压信号的传感器或传来电流信号的传感器。

所述辅助子电路包括第一运算放大器、第一继电器和第二继电器，其中：

所述第一继电器常开接点的一端和第二继电器的常开接点的一端均与外接电源电连接，所述第一继电器常开接点的另一端与第一运算放大器的反相输入端电连接，第一运算放大器的同相输入端与第一转换子电路的第一输入端电连接；第二继电器常开接点的另一端与第二转换子电路的第一输入端电连接；

所述第一继电器的线圈和第二继电器的线圈与单片机连接。

所述第一转换子电路包括包括第二运算放大器、电阻r02和电容c0，其中：

第二运算放大器的同相输入端作为第一转换子电路的第一输入端，第二运算放大器的反相输入端作为第一转换子电路第二输入端，第二运算放大器的反相输入端还与电阻r02的一端、电容c0的一端电连接，第二运算放大器的输出端作为第一转换子电路的输出端，电阻r02的另一端、电容c0的另一端均与第二运算放大器的输出端电连接。

所述第二转换子电路包括第三运算放大器、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4和电阻r5，其中：

第三运算放大器的同相输入端分别与电阻r1的一端、电阻r2的一端电连接，电阻r1的另一端作为第二转换子电路的第一输入端；

第三运算放大器的反向输入端分别与电阻r3的一端、电阻r4的一端电连接，电阻r3的另一端作为第二转换子电路的第二输入端，电阻r4的另一端接地；

第三运算放大器的输出端分别与电阻r2的另一端、电阻r5的一端电连接，电阻r5的另一端作为第二转换电路的输出端与单片机电连接。

还包括隔离子电路，所述第一转换子电路的输出端通过隔离子电路与所述第二转换子电路的第二输入端电连接。

所述隔离子电路包括电阻r0和电容c1，其中：

电阻r0的一端与第二运算放大器的输出端电连接，电阻r0的另一端分别与第二转换子电路的第二输入端、电容c1的一端电连接，电容c1的另一端接地。

所述电阻r0为0欧姆隔离电阻。

在具体实施过程中，当传感器的信号输出为0-20ma电流，必须将之转换为电压信号，此时单片机控制第一继电器的常开接点，第二继电器的常开接点闭合。2.5v基准电压输入到第一运算放大器反相输入端，由虚短特性将第一运算放大器同相输入端、第二运算放大器的反相输入端和第二运算放大器的同相输入端电压抬到2.5v。图中电容c0和c1为滤波电容。由运放的虚断特性知，传感器输出的直流电流会通过电阻r02，令其输出电流为i(一般为0-20ma)，第二运算放大器输出为v2，那么2.5v＝i*r02+v2。第三运算放大器的同相输入和反向输入都相同，第三运算放大器反向输入为v-，同相输入为v+，r3＝r4，令电容c1上的电压为vc，那么(vc－v-)/r3＝v-/r4，则vc＝2v-＝2v+。

电阻r0为0欧姆起到隔离作用，则v2＝vc，则2.5v＝i*r02+vc；

对于第三运算放大器，令其输出为v0：

vc＝2v+＝2v-，而令r1＝r2＝r5，则2.5v－v-＝v-－v0所以2.5v－v0＝2v-。所以2.5v－v0＝2.5v－i*r02，所以v0＝i*r02，这样只需要调整r02就能保证单片机得到的电压信号既能反应传感器的全范围，也能适应单片机内部处理。

当传感器输出为0-5v电压时，单片机控制第一继电器的常开接点，第二继电器的常开接点断开。此时第一运算放大器不再对第二运算放大器输入产生影响，第二运算放大器反向输入端输入为传感器的输出电压v。

(v－v2)/r02＝(v2－v-)/r3＝v-/r4,因为上式中电阻值都相等，所以v－v2＝v2－v-＝v-，v2＝2v-,v＝3v-＝3v+，由于第二继电器断开，第三运算放大器同相输入端没有电流通过，此时第三运算放大器输出电压vo跟随v+，则vo＝v/3.即接口电路输出电压为传感器输出电压的1/3，为0-5/3v，此电压适合单片机的处理。

实施例2

本实施例提供一种刀闸分合状态检测装置，如图2，包括：

用于检测刀闸分合触头的距离、压力、空间位置、刀闸联动机构角度的信号传感器，所述信号传感器包括超声传感器、激光传感器、陀螺测角传感器和压力传感器；

用于将不同传感器的输出信号传送至单片机的接口电路，所述接口电路为实施例1所述的接口电路；

用于提供装置电源的电池，所述电池通过低压差线性稳压器为单片机和传感器提供工作电压和通过基准电源为接口电路提供外接电源；

用于处理传感器信号的单片机。

还包括显示器和通信单元，所述单片机通过通信单元将传感器信号结果显示于显示器上。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。