本發明專利技術公開了一種高隔離耐壓型雙向信號傳感器，主要解決了現有技術中存在的信號隔離檢測產品不能滿足控制系統的技術要求，無法實現高隔離耐壓的問題。該高隔離耐壓型雙向信號傳感器，包括電壓電流信號采集電路，輸入端通過兩個以上依次相連的信號隔離變換電路與電壓電流信號采集電路相連的信號輸出變換電路，所述信號隔離變換電路和信號輸出變換電路的輸入端均分別連接有DCDC高隔離電源模塊。通過上述方案，本發明專利技術達到了能夠實現高隔離耐壓和快速高精度信號監測的目的，是一種新型高隔離耐壓信號檢測產品，為鐵路機車牽引、礦用動力電源、電力自動化設備等高端控制設備國產化提供新了一種全新的解決方案。具有很高的實用價值和推廣價值。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種信號傳感器，具體地說，是涉及一種高隔離耐壓型雙向信號傳感器。
技術介紹
眾所周知，在自動化檢測和控制領域中，待檢對象種類很多，在需要對高壓進行監測的場合待檢對象種類更是復雜多樣，如在軌道交通機車供電系統、風電、太陽能等重要的電源設備及監控系統中，都需要對系統中的電壓電流信號進行檢測，從而實現系統的自動調節和控制。目前市場上的信號隔離檢測產品最常用的有以下兩種原理1、磁調制解調原理通過斬波方式進行直流信號到交流信號的逆變，通過變壓器隔離后將信號還原成標準的直流輸出信號；2、光電隔離原理采用線性光電耦合器件，通過運放構成反饋閉環測量回路，完成信號的隔離變換。以上兩種原理中，雖然第一種的穩定性和精度均較高，然而其響應時間較慢，不能滿足實際需求；雖然第二種響應時間較快，抗干擾能力較強，但需要提供隔離電源；且這兩種方式都無法既滿足輸入與輸出之間的隔離耐壓為7. 5KVAC或8KVAC以上/分鐘，又能快速高精度實現信號隔離監測的技術要求，已經無法滿足如今高標準的控制系統技術要求。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種高隔離耐壓型雙向信號傳感器，主要解決現有技術中存在的信號隔離檢測產品不能滿足7. 5KVAC或8KVAC以上高隔離環境的控制系統技術要求的問題。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案如下高隔離耐壓型雙向信號傳感器，包括電壓電流信號采集電路，輸入端通過兩個以上依次相連的信號隔離變換電路與電壓電流信號采集電路相連的信號輸出變換電路，所述信號隔離變換電路和信號輸出變換電路的輸入端均分別連接有DCDC高隔離電源模塊。作為優選，所述信號隔離變換電路為兩個，包括輸入端與電壓電流信號采集電路相連的第一級信號隔離變換電路，和輸入端與第一級信號隔離變換電路相連且輸出端與信號輸出變換電路相連的第二級信號隔離變換電路，所述第一級信號隔離變換電路的輸入端連接有第一 DCDC高隔離電源模塊；第二級信號隔離變換電路的輸入端連接有第二 DCDC高隔離電源模塊；信號輸出變換電路的輸入端連接有第三DCDC高隔離電源模塊，所述第二DCDC高隔離電源模塊和第三DCDC高隔離電源模塊的輸入端均連接有電源，第一 DCDC高隔離電源模塊的輸入端與第二 DCDC高隔離電源模塊相連。具體地說，所述第一級信號隔離變換電路包括反相輸入端與電壓電流信號采集電路相連的運算放大器T2，和與運算放大器T2的輸出端及反相輸入端均相連的光耦芯片Ul，連接于運算放大器T2的反相輸入端和輸出端之間的電容Cl，所述第一 DCDC高隔離電源模塊與運算放大器T2的反相輸入端相連；所述第二級信號隔離變換電路包括同相輸入端和反相輸入端均與光耦芯片Ul相連的運算放大器T3，反相輸入端與運算放大器T3的輸出端相連的運算放大器T4，與運算放大器T4的輸出端及反相輸入端均相連的光耦芯片U2，所述運算放大器T3的反相輸入端和輸出端之間還連接有相互并聯的電阻Rl、電容C2，所述第二D⑶C高隔離電源模塊與運算放大器T3的反相輸入端相連。其中，所述信號輸出變換電路包括與第二級信號隔離變換電路相連的輸出變換電路和與輸出變換電路相連的V/ι信號變換電路，所述第三DCDC高隔離電源模塊與V/I信號變換電路相連。進一步地，所述輸出變換電路包括同相輸入端和反相輸入端均與光耦芯片U2相連的運算放大器T5，同相輸入端與運算放大器T5的輸出端相連的運算放大器T6，所述運算放大器T5的反相輸入端和輸出端之間還連接有相互并聯的電阻R2、電容C3，所述運算放大器T6的反相輸入端和輸出端之間還連接有相互并聯的電阻R3、電容C4。更進一步地，所述V/I信號變換電路包括反相輸入端與運算放大器T6的輸出端相連的運算放大器T7，反相輸入端與運算放大器T7的輸出端相連的運算放大器T8，連接于運算放大器T7的反相輸入端與運算放大器T8的輸出端之間的電阻R4，所述第三DCDC高隔離電源模塊與運算放大器T7的反相輸入端相連。與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果(I)本專利技術通過在電壓電流信號采集電路和信號輸出變換電路及電源之間設置信號隔離變換電路和DCDC高隔離電源模塊實現了高壓信號的可靠傳遞與變換，提高了信號傳遞的靈活性，大大降低了成本，減小了傳感器體積，從而有效降低了系統的檢測成本和設備造價，利于批量生產，適合大規模推廣應用。(2)本專利技術中，信號隔離與電源隔離分別采用了多級隔離技術，這樣的設置方式既保證了信號輸入、輸出端與電源之間的高電壓隔離，又保證了信號變換的精度，從而保證了高隔離信號線性檢測的正常進行，且經驗證了得知，響應時間在50us以內，應用效果十分良好。(3)本專利技術中，通過電壓電流信號采集電路、信號隔離變換電路、D⑶C高隔離電源模塊、信號輸出變換電路的相互配合，有效確保了線性光耦工作在最佳線性區內，避免了信號檢測死區的產生；在單電源的情況下也能輸出雙向電壓或雙向電流信號，且經驗證得知，檢測精度在O. 2%FS以內，應用效果十分良好。附圖說明圖1為本專利技術的系統框圖。圖2為本專利技術的電路原理圖。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步說明，本專利技術的實施方式包括但不限于下列實施例。實施例為了解決現有技術中存在的信號隔離檢測產品不能滿足7. 5KVAC或8KVAC以上高隔離環境的控制系統技術要求由控制系統給傳感器提供+24V直流電源，直接對一次側的電壓電流信號進行測量，保障現場與控制系統的安全隔離，解決一次信號的高隔離、高精度和寬動態范圍的測量，以及信號匹配、產品功耗和體積等實際問題，為控制系統的可靠運行提供準確依據的問題，本專利技術公開了一種高隔離耐壓型雙向信號傳感器，其包括依次連接的電壓電流信號采集電路、信號隔離變換電路、信號輸出變換電路，信號隔離變換電路和信號輸出變換電路分別連接有DCDC高隔離電源模塊。為了充分確保高隔離與耐壓，在本專利技術中采用了多級隔離變換技術，即在電壓電流信號采集電路和信號輸出變換電路之間設置多級信號隔離變換電路，信號輸出變換電路和每級信號隔離變換電路均分別連接一 DCDC高隔離電源模塊，且各D⑶C高隔離電源模塊相互連接。如圖1所示，此為在電壓電流信號采集電路與信號輸出變換電路之間設置兩級信號隔離變換電路時的電路框圖，信號輸出變換電路的輸入端通過依次相連的第一級信號隔離變換電路、第二級信號隔離變換電路與電壓電流信號采集電路相連，第一級信號隔離變換電路的輸入端與第一 DCDC高隔離電源模塊相連；第二級信號隔離變換電路的輸入端與第二 DCDC高隔離電源模塊相連；信號輸出變換電路的輸入端與第三DCDC高隔離電源模塊相連，且第二 D⑶C高隔離電源模塊和第三D⑶C高隔離電源模塊的輸入端均與電源相連，第一 DCDC高隔離電源模塊的輸入端與第二 DCDC高隔離電源模塊相連。本專利技術中，采用+24V的單向直流電源作為電源；信號的線性隔離變換電路采用DCDC高隔離單向電源模塊供電，輸出電路采用DCDC高隔離雙向電源模塊供電。經驗證得知，通過使用本專利技術，能夠完成具有10KVAC高隔離耐壓的信號線性隔離變換，通過多級變換與隔離，既保證了輸入、輸出與電源之間的高電壓隔離，又保證了信號變換的精度，而且響應時間快，可以輸出單向或雙向直流電壓或電流信號，能夠輸出的信號包括±20mA/4 20mA ; 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
高隔離耐壓型雙向信號傳感器，其特征在于，包括電壓電流信號采集電路，輸入端通過兩個以上依次相連的信號隔離變換電路與電壓電流信號采集電路相連的信號輸出變換電路，所述信號隔離變換電路和信號輸出變換電路的輸入端均分別連接有DCDC高隔離電源模塊。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳實，
申請(專利權)人：陳實，
類型：發明
國別省市：
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