一种模拟信号控制电路中的电压跟随装置及方法与流程

1.本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种模拟信号控制电路中的电压跟随装置及方法。


背景技术：

2.对于场景需要，对于一些需要集中级联电路，如植物照明led灯具，需要使用0-10v的电压进行级联所有灯具，进行控制。但是在0-10v模拟信号在长距离的传输的过程中，由于线路自身的具有一定阻值，以及灯具控制器自身会消耗一部分电流，这样就会导致通讯一段距离以后存在一定的压降，进而影响了通讯信号，会导致灯具亮度不一致的情况。如附图1所示，当信号在传递一段距离以后模拟信号会发生明显的衰减。


技术实现要素：

3.本发明提供一种模拟信号控制电路中的电压跟随装置及方法，能够保证在多级级联的时候电压也不存在衰减。
4.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
5.一种模拟信号控制电路中的电压跟随装置，包括信号输入模块、电压跟随模块、分压模块及辅助供电模块；
6.所述信号输入模块分别连接分压模块和电压跟随模块，用于在输入端对信号进行隔离，并分别输出到分压采集模块和跟随模块；
7.所述跟随模块用于信号的无损向后级联；
8.所述分压模块用于通过分压输出一路单片机可采集的模拟量信号；
9.所述辅助供电模块分别连接分压模块和电压跟随模块，用于分压模块和电压跟随模块的供电，以及将电压输送到总线上。
10.作为上述方案的优选，所述信号输入模块包括依次相连的一级rc滤波电路、lc隔离电路、二级rc滤波电路。
11.作为上述方案的优选，所述电压跟随模块包括依次连接的运算放大器、电感。
12.作为上述方案的优选，所述分压模块包括依次连接的运算放大器、分压电阻。
13.作为上述方案的优选，所述辅助供电模块包括二极管，用于将12v电压转换成11.3v电压。
14.一种模拟信号控制电路中的电压跟随方法，包括：
15.s1、0-10v的输入信号从信号输入模块的输入端dim_in引入，经过由电阻r11和电容c17组成的rc滤波电路进行一级滤波，随后进入到电感l4，电感l4对信号进行隔离，通过电感以后再经过由电阻r9和电容c15组成的rc滤波电路的二级滤波，最终输出一个相对平稳的电平信号；
16.s2、电平信号经过信号输入模块分别接入到分压模块和电压跟随模块；
17.s3、分压模块首先通过一个运放u4a将信号无损向后传递，运放u4a对输入信号进
行电流隔离，以保证不消耗输入信号的电流，即消除输入信号的压降，通过运放u4a后经过电阻r22及电阻r23进行分压，以获取0-2.5v的能够被单片机采集测量的模拟信号，以此控制外部设备；
18.s4、电压跟随模块首先通过一个运放u4b将信号无损向后传递，再通过电感l3对信号进行隔离；
19.s5、辅助供电将来自灯具控制器的12v电压通过二极管转换为11.3v电压，并提供200ma电流，为分压模块及电压跟随模块供电，同时将该电源并入到总线。
20.由于具有上述结构，本发明的有益效果在于：
21.1、本技术通过隔离的控制信号，能保证各控制器之间，不会因为某一个控制器自身信号异常导致其他控制器损坏；
22.2、本技术通过运放的使用，能保证无论是信号采集还是电压跟随都不会消耗信号线的电流；
23.3、本技术通过辅助电压的引入，能够保证级联电路中即使多个控制器损坏或者未供电，跟随电路也能够往后继续级联。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
25.图1为现有技术中植物照明led灯具连接电路框图；
26.图2为本发明的结构框图；
27.图3为本发明信号输入模块、电压跟随模块、分压模块的连接电路图；
28.图4为本发明辅助供电模块的电路图；
29.图5为应用本发明的植物照明led灯具连接电路框图。
具体实施方式
30.下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.如图2至图4所示，本实施例提供一种模拟信号控制电路中的电压跟随装置，包括信号输入模块、电压跟随模块、分压模块及辅助供电模块；
32.所述信号输入模块分别连接分压模块和电压跟随模块，用于在输入端对信号进行隔离，并分别输出到分压采集模块和跟随模块；
33.所述跟随模块用于信号的无损向后级联；
34.所述分压模块用于通过分压输出一路单片机可采集的模拟量信号；
35.所述辅助供电模块分别连接分压模块和电压跟随模块，用于分压模块和电压跟随模块的供电，以及将电压输送到总线上。
36.在本实施例中，所述信号输入模块包括依次相连的由电阻r11和电容c17组成的一级rc滤波电路、由电感l4和电容c16组成的lc隔离电路、由电阻r9和电容c15组成的二级rc滤波电路。
37.在本实施例中，所述电压跟随模块包括依次连接的运算放大器u4b、电容c12、电感l3、电容c13。
38.在本实施例中，所述分压模块包括依次连接的运算放大器u4a、分压电阻r22和r23、电容c11。
39.在本实施例中，所述辅助供电模块包括二极管d7，用于将12v电压转换成11.3v电压。
40.本实施例还提供一种模拟信号控制电路中的电压跟随方法，包括：
41.s1、0-10v的输入信号从信号输入模块的输入端dim_in引入，经过r11、c17的rc电路进行一级滤波，进入到电感l4，该电感起到信号的隔离作用，通过电感以后经过r9、c15的rc电路进行二级滤波，输出一个相对平稳的电平信号。
42.s2、电平信号经过信号输入模块分别接入到分压模块和电压跟随模块。
43.s3、分压模块首先通过一个运放u4a，可无损把信号向后传递，该运放可起到隔离输入信号的电流的作用，不消耗输入信号的电流，即消除输入信号的压降，通过u4a后经过r22、r23电阻分压，可获取0-2.5v的可被单片机采集测量的模拟信号，以此控制外设。
44.s4、电压跟随模块首先通过一个运放u4b，可无损把信号向后传递，同上无损传输同时不消耗信号线电压，再次通过一个电感l3起到隔离作用。
45.s5、辅助供电是一路简单的12v通过二极管转11.3v的电路。该电源可提供200ma电流，该电路为分压模块与跟随模块进行供电，并将该电源并入到总线，该12v电压来自控制器(灯具控制器)。
46.应用本发明后，植物照明led灯具连接关系如图5所示，各灯具之间连接有辅助供电电压，辅助供电的引入可起到以下作用：
47.a.跟随电压的供电来自辅助供电，即使该控制器自身损坏也可以从总线获取供电以驱动模块向后级联
48.b.每个辅助供电可提供200ma的电流，在多个控制器未供电或者异常的情况下，总线电流也是足够大可承载0-10v跟随电路的向后级联。
49.以上仅为本发明的优选实施案例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。