一種變頻器模擬輸入檢測電路的製作方法

2024-03-06 09:54:15

專利名稱：一種變頻器模擬輸入檢測電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及變頻器模擬輸入檢測技術，特別涉及一種變頻器模擬輸入檢測 電路。
背景技術：
在數字控制系統中，常常需要將外部的模擬信號(電壓信號或電流信號)
變換為CPU(或DSP)的模擬輸入管腳所能接收的電壓信號，為了節省成本， 減小裝置的體積，充分利用CPU (或DSP)的AD轉換資源，往往會將同一 個模擬輸入口設計成既能適應用戶電壓輸入，又能適應用戶電流輸入，在現有 的技術中，都是採用跳線器(或撥碼開關)的方式來實現，通過改變跳線器(或 撥碼開關的觸頭)的位置來實現用戶模擬輸入方式(電壓或電流)的選擇。這 種實現方式的不足在於
因跳線器(或撥碼開關)必須對用戶開發，在數字控制系統的產品設計時 需要將它們暴露在用戶易接觸的地方，且需留出用戶的手指或鑷子操作的空 間，這樣會增加數字控制裝置的體積，增加結構設計的成本，同時還會影響到 產品的緊湊和美觀；
若用戶在裝置有電的情況下操作跳線器(或撥碼開關)，由於靜電的作用 可能會損壞數字控制系統內的器件，導致產品的可靠性能下降，若裝置內的電 壓超過安全電壓，會導致用戶觸電危險，影響到產品的安全性能.；
另外，在用戶模擬信號輸入檢測電路中，現有技術並不對用戶的電流信號 的大小進行限制，即當用戶選擇模擬電流(通常在工業應用中該信號由壓力， 流量等傳感器或其它設備輸出，電流大小的範圍一般在0-20mA)，輸入時，若 電流過大，超過26mA,電路不能斷開電流輸入通路，仍然工作，這種實現方式的不足在於
可能會損壞數字控制系統單板上的器件，也可能損壞用戶的傳感器或其它 設備，影響產品的可靠性.

發明內容
本發明的目的在於提供一種變頻器模擬輸入檢測電路，以解決現有電路中 跳線器(或撥碼開關)的不足，增加過電流保護功能，提高產品的可靠性和競 爭力。
本發明的技術方案是 一種變頻器模擬輸入檢測電路，包括模擬電壓/電
流輸入端1AI1和模擬信號輸出端2AI1，所述模擬信號輸出端2AI1與CPU或 DSP的AD轉換輸入端連接，還包括連接於所述模擬電壓/電流輸入端1AI1和 所述模擬信號輸出端2AI1之間的第一開關U2、第二開關Q1、第一比較放大 器U1A、第二比較放大器U1C以及與所述第一比較放大器U1A正輸入端連接 的第一電平選擇端Select—1，所述第一比較放大器U1A的負輸入端接地，所 述模擬電壓/電流輸入端1AI1分別與所述第二開關Q1的第一接線端子和所述 第一開關U2連接，所述第一比較放大器的U1A的輸出端與所述第二開關Ql 的第二接線端子連接，所述第二開關Ql的第三接線端子與所述第一開關U2 連接，其連接的交接點與所述第二比較放大器U1C的正輸入端連接，所述第 二比較放大器U1C的負輸入端與其輸出端連接，所述第二比較放大器U1C的 輸出端與所述模擬信號輸出端2AI1連接。
本發明中，還包括整流電路和穩壓電路，所述整流電路包括第三比較放大 器U1B和第一二極體D4，所述第三比較放大器U1B的負輸入端與所述第一 比較放大器U1A的負輸入端連接，所述第三比較放大器U1B的正輸入端與所 述第二比較放大器U1C的正輸入端連接，所述第三比較放大器U1B的輸出端 與所述第一二極體D4的陽極連接，所述第一二極體D4的陰極與所述第一比 較放大器U1A的負輸入端連接並接地；所述穩壓電路包括穩壓管D2和第二 電平選擇端MAover—AI1 ，所述穩壓管D2的陰極與所述第一 比較奧放大器Ul A 的輸出端連接，所述穩壓管D2的陽極的一端與所述第二電平選擇端
MAover—All連接並接地。
本發明中，所述模擬電壓/電流輸入端1AI1通過分壓電阻(R5， R6)與 所述第一開關U2連接，所述模擬電壓/電流輸入端1AI1通過二極體D3的陽 極與所述第二開關Q1的第一端子連接，所述第二比較放大器U1C的輸出端 通過第一偏置電阻R10與所述模擬信號輸出端2AI1連接，第二偏置電阻Rll 的一端與電源連接，另一段接於所述第二比較放大器U1C的輸出端和所述模 擬信號輸出端2AI1交接的節點上，第二開關Ql的第三端子通過第三分壓電 阻R3與第二比較放大器U1C的正輸入端連接。
本發明中，所述模擬電壓/電流輸入端1AI1通過第一電容C1與所述第二 開關Ql的第一端子連接，所述第二比較放大器U1C的正輸入端通過第二電 容C5與所述第二比較放大器U1C的負輸入端連接。
本發明採用MOS管和模擬開關來實現模擬輸入信號的電流/電壓切換；在 模擬電流輸入電路中，引入輸入電流作為反饋信號，該信號變換成電壓信號後 作用於運放的反向輸入端，該運放的輸出控制MOS管的柵極，實現過電流的 硬體保護，從而達到保護電路的目的。


圖1是本發明變頻器模擬輸入檢測電路的結構原理圖； 圖2是本發明一個實施例中變頻器模擬輸入檢測電路的結構原理圖； 圖3是本發明另一個實施例中變頻器模擬輸入檢測電路的結構原理圖； 圖4是本發明又一個實施例中變頻器模擬輸入檢測電路的結構原理圖； 圖5是本發明另一個實施例中變頻器模擬輸入檢測電路的結構原理圖； 圖6是本發明另一個實施例中變頻器模擬輸入檢測電路的結構原理圖； 圖7是本發明另一個實施例中變頻器模擬輸入檢測電路的結構原理圖； 圖8是本發明另一個實施例中變頻器模擬輸入檢測電路的結構原理圖。
具體實施例方式
下面根據附圖和具體實施例對本發明作進一步闡述。
如圖1所示， 一種變頻器模擬輸入檢測電路，包括模擬電壓/電流輸入端
1AI1和模擬信號輸出端2AI1 ，模擬信號輸出端2AI1與CPU或DSP的AD轉
換輸入端連接，還包括連接於模擬電壓/電流輸入端1AI1和模擬信號輸出端 2AI1之間的第一開關U2、第二開關Q1、第一比較放大器U1A、第二比較放 大器U1C以及與第一比較放大器U1A正輸入端連接的第一電平選擇端 Select—1，第一比較放大器U1A的負輸入端接地，模擬電壓/電流輸入端1AI1 分別與第二開關Q1的第一接線端子和第一開關U2連接，第一比較放大器的 U1A的輸出端與第二開關Q1的第二接線端子連接，第二開關Q1的第三接線 端子與第一開關U2連接，其連接的交接點與第二比較放大器U1C的正輸入 端連接，第二比較放大器U1C的負輸入端與其輸出端連接，第二比較放大器 U1C的輸出端與模擬信號輸出端2AI1連接。
具體的，還可以包括整流電路和穩壓電路，整流電路包括第三比較放大器 U1B和第一二極體D4，第三比較放大器U1B的負輸入端與第一比較放大器 U1A的負輸入端連接，第三比較放大器U1B的正輸入端與第二比較放大器 U1C的正輸入端連接，第三比較放大器U1B的輸出端與第一二極體D4的陽 極連接，第一二極體D4的陰極與第一比較放大器U1A的負輸入端連接並接 地；穩壓電路包括穩壓管D2和第二電平選擇端MAover—AIl，穩壓管D2的 陰極與第一比較奧放大器U1A的輸出端連接，穩壓管D2的陽極的一端與第 二電平選擇端MAover—All連接並接地。
模擬電壓/電流輸入端1AI1通過分壓電阻(R5， R6)與第一開關U2連接， 模擬電壓/電流輸入端1AI1通過二極體D3的陽極與第二開關Ql的第一端子 連接，第二比較放大器U1C的輸出端通過第一偏置電阻R10與模擬信號輸出 端2AI1連接，第二偏置電阻Rll的一端與電源連接，另一段接於第二比較放 大器U1C的輸出端和模擬信號輸出端2AI1交接的節點上，第二開關Q1的第 三端子通過第三分壓電阻R3與第二比較放大器U1C的正輸入端連接。
用戶既可選擇電壓輸入，又可選擇電流輸入，在選擇電流輸入時本電路具 過電流保護功能。
當用戶設置為電壓輸入時，Select—l為低，U2閉合，Q2關斷，模擬輸入 電壓1AI1經電阻R5、 R6、 R3分壓後，電壓輸入時1AI1的工作電壓範圍為 一10V-+10V。
當用戶設置為電流輸入時，Select—l為高，U2斷開，Q2導通，模擬輸入 電流1AI1經電阻R3後生成電壓信號，經U1C組成的射極跟隨，經R10和 Rll形成的偏置，經U40形成的射極跟隨後得到2AI1，進入DSP的AD轉換 輸入口；電流輸入時1AI1的工作電流範圍為OmA-+20mA。
在電流輸入模式中，該電路可實現過電流的硬體保護和過電流檢測，實現 原理如下若IAII的工作電流超過24mA時，第一比較放大器U1A的正輸入 端的電壓會超過負輸入端的電壓，第一比較放大器U1A輸出端的電壓會下降， Q2的漏源電阻會增大，限制1AI1的電流的增大，1AI1的電流最大只能到 26mA，同時Maover—All會變低，當DSP檢測到這個信號時，會令Select—1 變低，第一比較放大器U1A輸出端的電壓變為-15V，封鎖Q2，達到保護電路 的目的。
如圖2所示，在本發明的一個實施例中，模擬電壓/電流輸入端lAI1通過 第一電容C1與第二開關Q1的第一端子連接，第二比較放大器U1C的正輸入 端通過第二電容C5與第二比較放大器U1C的負輸入端連接。
另外，本發明可根據電路的具體需要可實現多種優選實施例，如圖3 圖 8所示。
由此可知，本發明採用MOS管和模擬開關來實現模擬輸入信號的電流/ 電壓切換；在模擬電流輸入電路中，引入輸入電流作為反饋信號，該信號變換 成電壓信號後作用於運放的反向輸入端，該運放的輸出控制MOS管的柵極， 實現過電流的硬體保護。
權利要求
1、一種變頻器模擬輸入檢測電路，包括模擬電壓/電流輸入端(1AI1)和模擬信號輸出端(2AI1)，所述模擬信號輸出端(2AI1)與CPU或DSP的AD轉換輸入端連接，其特徵在於，還包括連接於所述模擬電壓/電流輸入端(1AI1)和所述模擬信號輸出端(2AI1)之間的第一開關(U2)、第二開關(Q1)、第一比較放大器(U1A)、第二比較放大器(U1C)以及與所述第一比較放大器(U1A)正輸入端連接的第一電平選擇端(Select_1)，所述第一比較放大器(U1A)的負輸入端接地，所述模擬電壓/電流輸入端(1AI1)分別與所述第二開關(Q1)的第一接線端子和所述第一開關(U2)連接，所述第一比較放大器的(U1A)的輸出端與所述第二開關(Q1)的第二接線端子連接，所述第二開關(Q1)的第三接線端子與所述第一開關(U2)連接，其連接的交接點與所述第二比較放大器(U1C)的正輸入端連接，所述第二比較放大器(U1C)的負輸入端與其輸出端連接，所述第二比較放大器(U1C)的輸出端與所述模擬信號輸出端(2AI1)連接。
2、 根據權利要求l所述的一種變頻器模擬輸入檢測電路，其特徵在於， 還包括整流電路和穩壓電路，所述整流電路包括第三比較放大器(U1B)和第 一二極體(D4)，所述第三比較放大器(U1B)的負輸入端與所述第一比較放 大器(U1A)的負輸入端連接，所述第三比較放大器(U1B)的正輸入端與所 述第二比較放大器(U1C)的正輸入端連接，所述第三比較放大器(U1B)的 輸出端與所述第一二極體(D4)的陽極連接，所述第一二極體(D4)的陰極 與所述第一比較放大器(U1A)的負輸入端連接並接地；所述穩壓電路包括穩 壓管(D2)和第二電平選擇端(MAover一AIl)，所述穩壓管(D2)的陰極與 所述第一比較奧放大器(U1A)的輸出端連接，所述穩壓管(D2)的陽極的 一端與所述第二電平選擇端(MAover一AIl)連接並接地。
3、 根據權利要求1或2所述的一種變頻器模擬輸入檢測電路，其特徵在 於，所述模擬電壓/電流輸入端(1AI1)通過第一、二分壓電阻(R5， R6)與 所述第一開關(U2)連接，所述模擬電壓/電流輸入端(1AI1)通過二極體(D3) 的陽極與所述第二開關(Ql)的第一端子連接，所述第二比較放大器(U1C)的輸出端通過第一偏置電阻(R10)與所述模擬信號輸出端(2AI1)連接，第 二偏置電阻(R11)的一端與電源連接，另一段接於所述第二比較放大器(U1C) 的輸出端和所述模擬信號輸出端(2AI1)交接的節點上，所述第二開關(Ql) 的第三端子通過第三分壓電阻(R3)與所述第二比較放大器(U1C)的正輸入 端連接。
4、根據權利要求3所述的一種變頻器模擬輸入檢測電路，其特徵在於， 所述模擬電壓/電流輸入端(1AI1)通過第一電容(Cl)與所述第二開關(Ql) 的第一端子連接，所述第二比較放大器(U1C)的正輸入端通過第二電容(C5) 與所述第二比較放大器(U1C)的負輸入端連接。
全文摘要
本發明公開了一種變頻器模擬輸入檢測電路，包括模擬電壓/電流輸入端和模擬信號輸出端，所述模擬信號輸出端與CPU或DSP的AD轉換輸入端連接，還包括連接於所述模擬電壓/電流輸入端和所述模擬信號輸出端之間的第一分壓電阻、第二分壓電阻、第一開關、第二開關、偏置電阻、第一比較放大器以及第二比較放大器。本發明採用MOS管和模擬開關來實現模擬輸入信號的電流/電壓切換；在模擬電流輸入電路中，引入輸入電流作為反饋信號，該信號變換成電壓信號後作用於運放的反向輸入端，該運放的輸出控制MOS管的柵極，實現過電流的硬體保護，從而達到保護電路的目的。
文檔編號H03K17/687GK101188413SQ200710077559
公開日2008年5月28日 申請日期2007年11月30日 優先權日2007年11月30日
發明者廖海平, 彪 董 申請人:艾默生網絡能源有限公司