齐纳式本质安全型模拟信号转换数字信号电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及模数转换电路设计领域，具体地，涉及应用于防爆型称重仪表危险区的一种齐纳式本质安全型模拟信号转换数字信号电路。
【背景技术】
[0002]传统的“模拟量电信号转换为数字量电信号电路”(以下简称:模数转换电路)无法在有防爆要求的危险场合使用，需要在应变片式传感器和模数转换电路之间增加符合要求的安全栅。但这样的组合方式存在以下几个问题:
[0003]I)普通的安全栅普遍存在漏电流的问题，对应变片式传感器而言，由于其输出信号比较微弱，属于mV级别;假如此时将普通的安全栅放置在模数转换电路的信号输入端之前用来连接应变片式传感器的信号线，会因普通安全栅的漏电流而导致信号发生漂移。
[0004]2)安全栅和模数转换电路由于是分离部件，两者的温度系数并不一致，因此会带来额外的电噪声。
[0005]3)采用组合方式设计的电路由于需要添加多个安全栅，致使电路设计的成本增加，并且增加了维护成本。
[0006]本发明提供了一种全新设计电路，旨在合并模数转换电路和安全栅，本发明中的电路能有效提高计量准确度，同时满足本质安全型电路的要素;此外当过载发生时还能够自动关断模数转换电路，及时提醒用户排除故障；当过载情况撤销后，能够自行恢复工作。
【发明内容】
[0007]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种齐纳式本质安全型模拟信号转换数字信号电路。
[0008]根据本发明提供的齐纳式本质安全型模拟信号转换数字信号电路，包括:模数转换集成电路、低漏失稳压电路、过载保护电路、积分电路、电源线安全栅电路、数据线安全栅电路、时钟线安全栅电路、控制主板，所述控制主板包括:主板电源、CPU处理器；
[0009]-所述CPU处理器分别通过数据线安全栅电路、时钟线安全栅电路与模数转换集成电路进行数据传输；
[0010]-所述主板电源依次通过电源线安全栅电路、低漏失稳压电路与模数转换集成电路电连接；
[0011]-所述低漏失稳压电路通过附加过载保护电路连接至模数转换集成电路，并能够作为负载端的激励源；
[0012]-所述时钟线安全栅电路通过积分电路连接至模数转换集成电路。
[0013]优选地，所述电源线安全栅电路包括:熔断器F1、稳压二极管Dl?D6、电阻Rl，所述熔断器Fl的一端连接至主板电源，所述熔断器Fl的另一端分别连接至稳压二极管D1、稳压二极管D2、稳压二极管D3的负极、电阻Rl的一端，所述稳压二极管D1、稳压二极管D2、稳压二极管D3的负极均连接至稳压二极管D4、稳压二极管D5、稳压二极管D6的负极，所述稳压二极管D4、稳压二极管D5、稳压二极管D6的正极均接地;所述电阻Rl的另一端构成所述电源线安全栅电路的输出端分别连接至低漏失稳压电路、过载保护电路。
[0014]优选地，所述数据线安全栅电路包括:熔断器F2、稳压二极管D7?D9、电阻R5，所述熔断器F2的一端连接至CPU处理器的第一数据端口，所述熔断器F2的另一端分别连接稳压二极管D7、稳压二极管D8、稳压二极管D9的负极、电阻R5的一端，所述稳压二极管D7、稳压二极管D8、稳压二极管D9的正极均接地，所述电阻R5的另一端构成数据线安全栅电路的输出端连接至模数转换集成电路。
[0015]优选地，所述时钟线安全栅电路包括:熔断器F3、稳压二极管DlO?D12、电阻R8，所述熔断器F3的一端连接至CPU处理器的第二数据端口，所述熔断器的另一端分别连接至稳压二极管D10、稳压二极管D11、稳压二极管D12的负极、电阻R8的一端，所述稳压二极管D10、稳压二极管D11、稳压二极管D12的正极均接地，所述电阻R8的另一端构成所述时钟线安全栅电路的输出端分别连接至积分电路和模数转换集成电路。
[0016]优选地，所述低漏失稳压电路包括:芯片Ul，电容C2，电容Cl3，所述电阻Rl的另一端分别连接至电容C2的一端、芯片UI的输入端，所述电容C2的另一端接地，所述芯片UI的输出端连接至模数转换集成电路和电源端VCC，所述芯片Ul的输出端连接至电容Cl 3的一端，所述电容C13的另一端接地，所述芯片UI的引脚2、引脚4均接地；其中芯片Ul的型号为LP2950ACDT-5RKG。
[0017]优选地，所述过载保护电路包括:PNP型三极管Q2、电阻R2、电阻Rl O，所述电阻Rl的另一端连接至所述PNP型三极管Q2的发射极，所述PNP型三极管Q2的基极通过电阻R2连接至模数转换集成电路，所述PNP型三极管Q2的集电极通过电阻RlO连接至积分电路。
[0018]优选地，所述积分电路包括:NPN型三极管Ql、电容C12、电阻R7，所述电阻R7的一端连接至电阻R8的另一端，所述电阻R7的另一端分别连接至电容C12的一端、NPN型三极管Ql的基极，所述NPN型三极管Ql的集电极分别连接至过载保护电路和模数转换集成电路，所述NPN型三极管Ql的发射极和电容Cl 2的另一端均接地。
[0019]优选地，所述模数转换集成电路包括:芯片U2、电容Cl、电阻RlI，所述芯片U2的引脚I分别连接至低漏失稳压电路、过载保护电路以及电容Cl的一端，所述电容Cl的另一端接地，所述芯片的引脚19、引脚20均连接至电容Cl的一端，所述芯片U2的引脚24连接至数据线安全栅电路，所述芯片U2的引脚23连接至时钟线安全栅电路，所述芯片U2的引脚22分别连接至电阻Rll的一端、积分电路;所述电阻Rll的另一端、芯片U2的引脚3、引脚21、引脚8、引脚7、引脚6、引脚5、引脚2、引脚17、引脚13、引脚14均接地，所述芯片U2的引脚18连接至电压端VCC;其中芯片U2的型号为ADS1232。
[0020]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0021]1、本发明提供的齐纳式本质安全型模拟信号转换数字信号电路将多个安全栅电路放置在危险区模数转换电路和安全主板之间，从而避免了模数转换电路的输入端受安全栅漏电流的影响，提高了计量准确度。
[0022]2、本发明提供的齐纳式本质安全型模拟信号转换数字信号电路中设计了积分充电电路，复用一根数据线实现模数转换电路的上电初始化，简化了电路结构，略去了一套安全栅电路，降低了电路设计的成本。
[0023]3、本发明提供的齐纳式本质安全型模拟信号转换数字信号电路设计了过载保护电路，当模数转换电路的负载异常增大时，及时通过过载保护电路使得模数转换电路进入上电初始化状态，停止进行模数转换；当异常负载撤销后，过载保护电路导通，使得模数转换电路自动恢复工作。
【附图说明】
[0024]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0025]图1为本发明提供的齐纳式本质安全型模拟信号转换数字信号电路原理框图；
[0026]图2为本发明提供的齐纳式本质安全型模拟信号转换数字信号电路示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0028]根据本发明提供的齐纳式本质安全型模拟信号转换数字信号电路，具体地，如图1所示，包括位于危险区的模数转换集成电路、低漏失电压稳压LDO电路、过载保护电路、积分电路;还包括位于安全区的电源线安全栅电路、数据线安全栅电路、时钟线安全栅电路、控制主板，所述控制主板包括:主板电源、CPU处理器。所述CPU处理器分别通过数据线安全栅电路、时钟线安全栅电路与模数转换集成电路进行数据传输;所述主板电源依次通过电源线安全栅电路、低漏失电压稳压LDO电路与模数转换集成电路电连接，所述低漏失电压稳压LDO电路通过过载保护电路连接至模数转换集成电路，所述时钟线安全栅电路通过积分电路连接至模数转换集成电路。
[0029]更进一步地，如图2所示，图中的熔断器Fl?F3是美国Iitterfuse公司的陶瓷管封装引线式快熔断型熔断器，规格型号是0.250A/250V;稳压二极管Dl?D12是motorola公司生产的，型号为1N5339B(5.6V/5W)；电阻Rl是国产无感绕线式功率电阻(33 Ω /3W)。
[0030]熔断器F1、稳压二极管Dl?D6、电阻Rl构成了电源线安全栅电路，将主板电源经过限压限流后的电能提供给模数转换集成电路，且满足危险区用电要求。
[0031]熔断器F2、稳压二极管D7?D9、电阻R5构成了数据线的安全栅电路，将CPU处理器的数据传输至模数转换集成电路。
[0032]熔断器F3、稳压二极管DlO?D12、电阻R8构成了时钟线安全栅电路，其中该时钟线安全栅电路可以作为数据线复合;具体地，分别连接至模数转换集成电路中的芯片U2的引脚23(SCLK)和芯片U2的引脚22(PDWN)。
[0033]扩展接口JI的引脚I连接至主板的DC9V电源线;扩展接口 JI的引脚3、4连接至主板CPU处理器的数据线引脚;扩展接口 Jl的引脚6连接至主板的地线。扩展接口 J3的引脚1、2连接至整机的保护地端。
[0034]芯片Ul构成了供传感器激励用的低漏失电压稳压集成电路(LDO)。
[0035]NPN型三极管Ql和电容C12构成了积分电路，接受CPU处理器的控制，用于初始化模数转换集成电路中芯片U2的Power-Down开关引脚。
[0036]PNP型三极管Q2构成过载保护电路，当PNP型三极管Q2的Ue-Ub<^Q0.7V时，PNP型三极管Q2从饱和态进入截止状态。
[0037]此外，电阻R3、电阻R4、电阻R6、电阻R9用于提高模数转换集成电路中芯片U2的静电耐受能力；电容C3、电容C4、电容C5、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容CU、电容C13