一种一体式多参数计量校准装置电源管理电路的制作方法

1.本实用新型属于交通水运工程检测仪器设备计量校准领域，特别涉及一种一体式多参数计量校准装置电源管理电路。


背景技术：

2.随着新技术的不断引入、新工艺的不断发明与采纳以及各学科的融合发展，交通水运工程领域的检测仪器设备呈现多参数集成化、高度智能化等特点。要实现此类仪器设备的计量校准，常规的社会公用计量标准往往只能针对温度、压力、应变等单一物理量开展工作，无法实现用一套计量标准装置完成检测仪器设备多参数计量校准的需求；水运专用计量标准目前只能解决部分市场保有量大、校准技术成熟且参数间相关性较小的检测仪器设备的计量校准。研制一种一体式多参数计量校准装置，在一套装置中实现温度、应变、压力、力值、振动、转速等交通水运工程领域关键计量参数的校准，同时充分考虑校准过程中各参量间的关联性，具有重要意义。
3.一体式多参数计量校准装置中，涉及温度、应变、压力、力值、振动、转速等多种传感器，包括对这些传感器测量数据的采集、调理、分析与存储，不同传感器的供电电压、工作电流各不相同，要保证整套装置的准确、稳定、高效运行，各电路模块尤其是信号采集、调理、存储模块要有稳定的供电电源、参考电源，市场上现有的供电模块无法满足多级稳压电源的应用需求。
4.因此，研究一种一体式多参数计量校准装置电源管理电路，解决计量校准过程中各传感器及后续电路模块的供电需求，提升一体式多参数计量校准装置的稳定性和准确性，具有重要的意义和应用价值。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种一体式多参数计量校准装置电源管理电路。
6.为了达到上述目的，本实用新型提供的一体式多参数计量校准装置电源管理电路包括24v-12v稳压单元、24v-10v稳压单元、24v-5v稳压单元、5v-3.3v稳压单元和5v电压监控单元；其中：24v-12v稳压单元的输入端与+24v电源连接，输出端输出直流12v电源；24v-10v稳压单元输入端与+24v电源连接，输出端输出直流10v电源、24v-5v稳压单元输入端与+24v电源连接，输出端输出直流 5v电源；5v-3.3v稳压单元输入端与24v-5v稳压单元输出的直流5v电源连接，两个输出端分别输出直流3.3v电源和reset1复位信号；5v电压监控单元输入端与24v-5v稳压单元输出的直流5v电源连接，输出端输出reset2复位信号。
7.所述24v-12v稳压单元包括第一集成电路u1、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第一电阻r1、第二电阻r2、第一电感l1和第一稳压二极管z1；其中，所述第一集成电路u1选用lm2596降压开关型稳压芯片，所述第一集成电路u1的vin输入引脚连接+24v输入电源；所述第一电容c1为470uf电解电容，所述第一电容c1的正极连接所述第一集成电路u1的vin
引脚，所述第一电容c1的负极接地；所述第一集成电路u1的on/off引脚、gnd引脚均接地，所述第一集成电路u1的out引脚为输出端，与所述第一电感l1的一端连接，第一电感l1的另一端为24v-12v稳压单元的输出端，输出稳定的﹢12v直流电能；所述第一电感l1的电感值为68uh；所述第一稳压二极管z1选用反向峰值电压为40v的1n5825，所述第一稳压二极管z1的正极接地，负极连接所述第一集成电路u1的out引脚；所述第一电阻r1的一端接地，另一端连接所述第一集成电路u1的fb反馈引脚；所述第二电阻r2的一端连接所述第一集成电路u1 的fb反馈引脚，另一端连接24v-12v稳压单元的输出端；所述第二电容c2为 220uf电解电容，所述第二电容c2正极连接所述24v-12v稳压单元的输出端，负极接地；所述第三电容c3与所述第二电阻r2并联，所述第三电容c3为3.3nf 陶瓷电容，所述第一电感l1与所述第二电容c2组成纹波滤波电路，用于滤除所述第一集成电路u1的out引脚输出的﹢12v直流电能中的纹波；所述第一电阻r1的阻值为1kω，所述第二电阻r2的阻值由公式(1)确定：
[0008]vout
＝v
ref
×
(1+r2/r1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0009]
其中，v
out
为﹢12v，v
ref
为所述第一集成电路u1内部参考电压，为1.23v，第一电阻r1的阻值为1kω，则第二电阻r2的阻值为8.8kω。
[0010]
所述24v-10v稳压单元包括第二集成电路u2、第三电阻r3、第四电阻r4、第四电容c4和第五电容c5；其中，所述第二集成电路u2选用固定电压集成电路稳压器ua7810ckcs，所述第二集成电路u2的input引脚连接+24v输入电源；所述第四电容c4为0.33uf电解电容，所述第四电容c4的正极连接所述第二集成电路u2的input引脚，负极接地；所述第三电阻r3一端连接所述第二集成电路u2的output引脚，另一端连接所述第二集成电路u2的common引脚；所述第三电阻r3的阻值为1kω；所述第四电阻r4一端连接所述第二集成电路u2 的common引脚，另一端接地；所述第四电阻r4为10kω精密可调电阻；所述第五电容c5为0.1uf电解电容，所述第五电容c5的正极连接所述第二集成电路 u2的output引脚，负极接地；所述第二集成电路u2的output引脚为输出引脚，其为24v-10v稳压单元的输出端，输出稳定的﹢10v直流电能。
[0011]
所述24v-5v稳压单元包括第三集成电路u3、第六电容c6、第七电容c7、第二稳压二极管z2和第二电感l2；其中，所述第三集成电路u3选用lm2576芯片，所述第三集成电路u3的vin输入引脚连接+24v输入电源，所述第三集成电路u3的on/off引脚、gnd引脚均接地；所述第六电容c6为100uf电解电容，所述第六电容c6正极连接所述第三集成电路u3的vin引脚，负极接地；所述第三集成电路u3的out引脚为输出端，与所述第二电感l2的一端连接，第二电感l2的另一端为24v-5v稳压单元的输出端，输出稳定的+5v直流电能；所述第二稳压二极管z2负极与第三集成电路u3的out引脚连接，正极接地；所述第二电感l2的电感值为100uh；所述第二稳压二极管z2选用1n5825，所述第七电容c7为220uf电解电容，所述第七电容c7正极连接24v-5v稳压单元的输出端，负极接地；所述第二电感l2与所述第七电容c7组成纹波滤波电路，用于滤除所述第三集成电路u3的out引脚输出的﹢5v直流电能中的纹波。
[0012]
所述5v-3.3v稳压单元包括第四集成电路u4、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第八电容c8、第九电容c9、第十电容c10和第一二极管d1；其中，所述第四集成电路u4选用tps7333低压差稳压芯片，所述第四集成电路u4 的in1输入引脚与in2输入引脚相互连接，并通过所述第七电阻r7连接24v-5v 稳压单元的输出端，所述第七电阻r7阻值为10kω；所述第八电容c8为22uf 电解电容，所述第八电容c8的正极连接所述第四集成电路u4的in1
引脚，负极接地；所述第九电容c9为0.1uf陶瓷电容，所述第九电容c9一端连接所述第四集成电路u4的in1引脚，另一端接地；所述第一二极管d1选用1n4007，所述第一二极管d1正极接地，负极连接所述第四集成电路u4的in1引脚；所述第四集成电路u4的en引脚、gnd引脚均接地，所述第四集成电路u4的out1 引脚、out2引脚相互连接，其为所述5v-3.3v稳压单元的输出端，输出稳定的 +3.3v直流电能，所述第四集成电路u4的reset复位引脚输出复位信号reset1，所述第四集成电路u4的sense引脚连接所述第四集成电路u4的out1引脚；所述第八电阻r8一端连接所述第四集成电路u4的out1引脚，另一端连接所述第四集成电路u4的reset引脚，所述第八电阻r8的阻值为250kω；所述第十电容c10为10uf电解电容，所述第十电容c10的正极连接所述第四集成电路u4 的out1引脚，负极连接所述第九电阻r9，所述第九电阻r9的另一端接地，所述第九电阻r9的阻值为1ω。
[0013]
所述5v电压监控单元包括第五集成电路u5、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12和第十三电阻r13；其中，所述第五集成电路u5选用mic833电源监控芯片，所述第五集成电路u5的vdd引脚连接所述24v-5v稳压单元的输出端，所述第十电阻r10一端连接所述第五集成电路u5的vdd引脚，另一端连接所述第五集成电路u5的lth引脚；所述第十一电阻r11一端连接所述第五集成电路u5的lth引脚，另一端连接所述第五集成电路u5的hth引脚；所述第十二电阻r12一端连接所述第五集成电路u5的hth引脚，另一端接地；所述第五集成电路u5的gnd引脚接地，所述第十三电阻r13为10kω上拉电阻，一端连接所述第五集成电路u5的vdd引脚，另一端连接所述第五集成电路u5的out 引脚，所述第五集成电路u5的out引脚为输出引脚，输出reset2复位信号；当所述第五集成电路u5的lth引脚、hth引脚输入的电压值超出阈值范围后，该引脚输出复位信号reset2；所述第十电阻r10、所述第十一电阻r11、所述第十二电阻r12的阻值确定方式为：所述第三集成电路u3输出﹢5v直流电能的波动范围为(﹢4.9—﹢5.1)v，则hth引脚输入电压阈值设为﹢5.5v，所述第四集成电路u4的输入电压范围要求为(﹢3.77—﹢10)v，则lth引脚输入电压阈值设为﹢4.0v，令r10+r11+r12＝1mω，则有：
[0014]vlth
＝v
ref
×
[(r10+r11+r12)/(r11+r12)]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0015]vhth
＝v
ref
×
[(r10+r11+r12)/r12] (3)
[0016]
其中，v
ref
为内部1.24v参考电压。
[0017]
联立公式(2)和公式(3)，有r10＝690kω，r11＝85kω，r12＝225k ω。
[0018]
本实用新型提供的一体式多参数计量校准装置电源管理电路具有如下有益效果：根据一体式多参数计量校准装置各传感部件及功能模块的用电需求，为其分别提供稳定的﹢12v、﹢10v、﹢5v、﹢3.3v直流电能，同时对多个模块所需的﹢5v直流电能输出进行实时监控，保障各传感部件及功能模块的稳定、安全工作，解决了市场上提供的供电模块仅能实现某一种直流电能供给的不足，具有集成度高、环境适应性好的优点，因此具有较好的应用推广价值。
附图说明
[0019]
构成本实用新型一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
[0020]
图1为本实用新型提供的一体式多参数计量校准装置电源管理电路构成框图。
[0021]
图2为本实用新型提供的一体式多参数计量校准装置电源管理电路原理图。
具体实施方式
[0022]
下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的一体式多参数计量校准装置电源管理电路进行详细说明。
[0023]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0024]
如图1、图2所示，本实用新型提供的一体式多参数计量校准装置电源管理电路包括24v-12v稳压单元100、24v-10v稳压单元200、24v-5v稳压单元300、 5v-3.3v稳压单元400和5v电压监控单元500；其中：24v-12v稳压单元100的输入端与+24v电源连接，输出端输出直流12v电源；24v-10v稳压单元200输入端与+24v电源连接，输出端输出直流10v电源、24v-5v稳压单元300输入端与+24v电源连接，输出端输出直流5v电源；5v-3.3v稳压单元400输入端与 24v-5v稳压单元300输出的直流5v电源连接，两个输出端分别输出直流3.3v 电源和reset1复位信号；5v电压监控单元500输入端与24v-5v稳压单元300 输出的直流5v电源连接，输出端输出reset2复位信号。
[0025]
所述24v-12v稳压单元100包括第一集成电路u1、第一电容c1、第二电容 c2、第三电容c3、第一电阻r1、第二电阻r2、第一电感l1和第一稳压二极管 z1；其中，所述第一集成电路u1选用lm2596降压开关型稳压芯片，所述第一集成电路u1的vin输入引脚连接+24v输入电源；所述第一电容c1为470uf电解电容，所述第一电容c1的正极连接所述第一集成电路u1的vin引脚，所述第一电容c1的负极接地；所述第一集成电路u1的on/off引脚、gnd引脚均接地，所述第一集成电路u1的out引脚为输出端，与所述第一电感l1的一端连接，第一电感l1的另一端为24v-12v稳压单元100的输出端，输出稳定的﹢12v 直流电能；所述第一电感l1的电感值为68uh；所述第一稳压二极管z1选用反向峰值电压为40v的1n5825，所述第一稳压二极管z1的正极接地，负极连接所述第一集成电路u1的out引脚；所述第一电阻r1的一端接地，另一端连接所述第一集成电路u1的fb反馈引脚；所述第二电阻r2的一端连接所述第一集成电路u1的fb反馈引脚，另一端连接24v-12v稳压单元100的输出端；所述第二电容c2为220uf电解电容，所述第二电容c2正极连接所述24v-12v稳压单元100的输出端，负极接地；所述第三电容c3与所述第二电阻r2并联，所述第三电容c3为3.3nf陶瓷电容，所述第一电感l1与所述第二电容c2组成纹波滤波电路，用于滤除所述第一集成电路u1的out引脚输出的﹢12v直流电能中的纹波；所述第一电阻r1的阻值为1kω，所述第二电阻r2的阻值由公式(1) 确定：
[0026]vout
＝v
ref
×
(1+r2/r1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0027]
其中，v
out
为﹢12v，v
ref
为所述第一集成电路u1内部参考电压，为1.23v，第一电阻r1的阻值为1kω，则第二电阻r2的阻值为8.8kω。
[0028]
所述24v-10v稳压单元200包括第二集成电路u2、第三电阻r3、第四电阻 r4、第四电容c4和第五电容c5；其中，所述第二集成电路u2选用固定电压集成电路稳压器ua7810ckcs，所述第二集成电路u2的input引脚连接+24v输入电源；所述第四电容c4为0.33uf电解电容，所述第四电容c4的正极连接所述第二集成电路u2的input引脚，负极接地；所述第三电阻r3一端连接所述第二集成电路u2的output引脚，另一端连接所述第二集
成电路u2的common引脚；所述第三电阻r3的阻值为1kω；所述第四电阻r4一端连接所述第二集成电路u2的common引脚，另一端接地；所述第四电阻r4为10kω精密可调电阻；所述第五电容c5为0.1uf电解电容，所述第五电容c5的正极连接所述第二集成电路u2的output引脚，负极接地；所述第二集成电路u2的output引脚为输出引脚，其为24v-10v稳压单元200的输出端，输出稳定的﹢10v直流电能。
[0029]
所述24v-5v稳压单元300包括第三集成电路u3、第六电容c6、第七电容 c7、第二稳压二极管z2和第二电感l2；其中，所述第三集成电路u3选用lm2576 芯片，所述第三集成电路u3的vin输入引脚连接+24v输入电源，所述第三集成电路u3的on/off引脚、gnd引脚均接地；所述第六电容c6为100uf电解电容，所述第六电容c6正极连接所述第三集成电路u3的vin引脚，负极接地；所述第三集成电路u3的out引脚为输出端，与所述第二电感l2的一端连接，第二电感l2的另一端为24v-5v稳压单元300的输出端，输出稳定的+5v直流电能；所述第二稳压二极管z2负极与第三集成电路u3的out引脚连接，正极接地；所述第二电感l2的电感值为100uh；所述第二稳压二极管z2选用1n5825，所述第七电容c7为220uf电解电容，所述第七电容c7正极连接24v-5v稳压单元300的输出端，负极接地；所述第二电感l2与所述第七电容c7组成纹波滤波电路，用于滤除所述第三集成电路u3的out引脚输出的﹢5v直流电能中的纹波。
[0030]
所述5v-3.3v稳压单元400包括第四集成电路u4、第七电阻r7、第八电阻 r8、第九电阻r9、第八电容c8、第九电容c9、第十电容c10和第一二极管d1；其中，所述第四集成电路u4选用tps7333低压差稳压芯片，所述第四集成电路 u4的in1输入引脚与in2输入引脚相互连接，并通过所述第七电阻r7连接 24v-5v稳压单元300的输出端，所述第七电阻r7阻值为10kω；所述第八电容 c8为22uf电解电容，所述第八电容c8的正极连接所述第四集成电路u4的in1 引脚，负极接地；所述第九电容c9为0.1uf陶瓷电容，所述第九电容c9一端连接所述第四集成电路u4的in1引脚，另一端接地；所述第一二极管d1选用 1n4007，所述第一二极管d1正极接地，负极连接所述第四集成电路u4的in1 引脚；所述第四集成电路u4的en引脚、gnd引脚均接地，所述第四集成电路 u4的out1引脚、out2引脚相互连接，其为所述5v-3.3v稳压单元400的输出端，输出稳定的+3.3v直流电能，所述第四集成电路u4的reset复位引脚输出复位信号reset1，所述第四集成电路u4的sense引脚连接所述第四集成电路 u4的out1引脚；所述第八电阻r8一端连接所述第四集成电路u4的out1引脚，另一端连接所述第四集成电路u4的reset引脚，所述第八电阻r8的阻值为250k ω；所述第十电容c10为10uf电解电容，所述第十电容c10的正极连接所述第四集成电路u4的out1引脚，负极连接所述第九电阻r9，所述第九电阻r9的另一端接地，所述第九电阻r9的阻值为1ω。
[0031]
所述5v电压监控单元500包括第五集成电路u5、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12和第十三电阻r13；其中，所述第五集成电路u5选用 mic833电源监控芯片，所述第五集成电路u5的vdd引脚连接所述24v-5v稳压单元300的输出端，所述第十电阻r10一端连接所述第五集成电路u5的vdd引脚，另一端连接所述第五集成电路u5的lth引脚；所述第十一电阻r11一端连接所述第五集成电路u5的lth引脚，另一端连接所述第五集成电路u5的hth 引脚；所述第十二电阻r12一端连接所述第五集成电路u5的hth引脚，另一端接地；所述第五集成电路u5的gnd引脚接地，所述第十三电阻r13为10kω上拉电阻，一端连接所述第五集成电路u5的vdd引脚，另一端连接所述第五集成电路u5的out引脚，所述第五集成电路
u5的out引脚为输出引脚，输出reset2 复位信号；当所述第五集成电路u5的lth引脚、hth引脚输入的电压值超出阈值范围后，该引脚输出复位信号reset2；所述第十电阻r10、所述第十一电阻 r11、所述第十二电阻r12的阻值确定方式为：所述第三集成电路u3输出﹢5v 直流电能的波动范围为(﹢4.9—﹢5.1)v，则hth引脚输入电压阈值设为﹢5.5v，所述第四集成电路u4的输入电压范围要求为(﹢3.77—﹢10)v，则lth引脚输入电压阈值设为﹢4.0v，令r10+r11+r12＝1mω，则有：
[0032]vlth
＝v
ref
×
[(r10+r11+r12)/(r11+r12)]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0033]vhth
＝v
ref
×
[(r10+r11+r12)/r12] (3)
[0034]
其中，v
ref
为内部1.24v参考电压。
[0035]
联立公式(2)和公式(3)，有r10＝690kω，r11＝85kω，r12＝225k ω。
[0036]
工作时，采用﹢24v直流稳压电源或电池供电，由所述24v-12v稳压单元100 提供稳定的﹢12v直流电能，用于满足hbm公司的s2m型力值传感器、soway公司sph3a0型转速传感器的用电需求，由所述24v-10v稳压单元200提供稳定的﹢10v直流电能，用于满足hbm公司dd1型高精度应变传感器、keller公司pr35 系列压力传感器的用电需求，由所述24v-5v稳压单元300提供稳定的﹢5v直流电能，用于满足所述一体式多参数计量校准装置中如信号调理、控制等功能模块的用电需求，由所述5v-3.3v稳压单元400提供稳定的﹢3.3v直流电能，用于adi公司adis16228振动芯片、所述一体式多参数计量校准装置中w25q128 存储芯片等电子器件的用电需求，同时该稳压单元对输出的﹢3.3v直流电能进行低压保护监控，当电压低于内部参考电压时由所述5v-3.3v稳压单元400的reset端向所述一体式多参数计量校准装置的控制模块输出复位信号，由所述 5v电压监控单元500对所述24v-5v稳压单元300输出的﹢5v直流电能进行实时监控，当所述24v-5v稳压单元300输出的﹢5v直流电能超出阈值设定范围时，由所述5v电压监控单元500的reset2端向所述一体式多参数计量校准装置的控制模块输出复位信号。
[0037]
以上所述的实施例仅用于说明本实用新型的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本实用新型的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本实用新型的专利范围，即凡本实用新型所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本实用新型的专利范围内。