[实用新型]一种全隔离的频率信号采集与转换装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种全隔离的频率信号采集与转换装置，属于智能检测技术领域，尤其是适用于汽车转动部件转速和相位的检测以及风力发电中风速与风向信号的检测技术领域。

背景技术

目前很多工业场合需要对频率信号进行检测，比如测量汽车上各转动部件的转速和相位时，通过传感器输出的频率信号；再如风力发电应用中，测量风速和风向的传感器的输出大部分都是频率信号。然而在对信号的后期处理设备中，很多处理设备需要得到的为电压信号或者电流信号，还有一些处理设备需要多路数字量输出信号，例如汽车传动系中曲轴相位检测或者风力发电应用中风向的标识中，将360度方向分为16等份，用4路数字信号的组合来划分表示。

当前市场上存在的频率信号采集装置，其存在的问题在于：

1)输出信号形式单一，为电压信号或者电流信号，不能灵活的满足不同应用场合需要；

2)输入的频率信号和输出信号之间没有有效、可靠的隔离措施，这样对转换后输出信号的处理需要额外增加隔离电路；

3)多采用纯模拟电路搭建信号转换电路，信号分辨率低，可控能力差；

4)没有多路数字量输出信号，不能满足一些外接设备中含有多路数字量接口的现场应用需要，例如用于汽车传动系中曲轴相位检测以及风力发电中对风向识别的过程中。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述问题，提出一种全隔离的频率信号采集与转换装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

本实用新型的一种全隔离的频率信号采集与转换装置，包括控制器、数模转换芯片、运算放大电路、电压/电流转换芯片、驱动电路、普通隔离光耦、高速隔离光耦、第一隔离电源1和第二隔离电源2；其信号流向为：

外部输入的频率信号经过高速隔离光耦进入控制器的信号捕获接口，控制器对频率信号进行计算后将信号分为两路输出：

1.其中一路通过控制器自带的地址/数据总线和控制信号送入数字/模拟转换芯片，数字/模拟转换芯片将该信号转换为电压模拟量输出给运算放大电路，经过运算放大电路后的电压信号分为两路：一路直接对外输出，另一路进入电压/电流转换芯片后转换为电流信号，电流信号经过驱动电路后直接对外输出；

2.另外一路通过控制器自带的数字量输出端口输出给普通隔离光耦，普通隔离光耦输出的数字量信号直接对外输出；

外部输入的供电电源信号作为第一隔离电源1和第二隔离电源2的输入电源信号，另外作为高速隔离光耦输入端和普通隔离光耦输出端的供电电源；

第一隔离电源1输出的电源信号提供给控制器、数字/模拟转换芯片数字部分、高速隔离光耦输出端和普通隔离光耦输入端；

第二隔离电源2输出的电源信号提供给数字/模拟转换芯片模拟部分、电压/电流转换芯片、运算放大电路和驱动电路；

上述的控制器包含至少一路信号捕获接口；

上述高速隔离光耦的数量与控制器所包含的信号捕获接口数量相同；

上述高速隔离光耦的频率范围涵盖1Hz～1MHz；

上述的数字/模拟转换芯片负责将控制器输出的数字信号转换为电压模拟信号，其可处理信号的数量与控制器所包含的信号捕获端口数量相同；

上述运算放大电路的数量与控制器所包含的信号捕获接口数量相同；

上述电压/电流转换芯片的数量与控制器所包含的信号捕获接口数量相同；

上述驱动电路的数量与控制器所包含的信号捕获接口数量相同；

上述普通隔离光耦的数量为1～32个，分为N组，每组对应一路频率信号，N与控制器所包含的信号捕获接口数量相同；

上述第一隔离电源1输出电压与控制器的供电电压、数字/模拟转换芯片数字部分供电电压、高速隔离光耦输出端供电电压、普通隔离光耦输入端供电电压相同；

上述外部输出的供电电源电压与高速隔离光耦输入端供电电压、普通隔离光耦输出端的供电电压相同；

上述第二隔离电源2输出电压与给数字/模拟转换芯片模拟部分供电电压、运算放大电路供电电压、驱动电路供电电压相同。

有益效果

本实用新型对输入频率信号兼容性好，可接受较宽频率范围和电压范围的输入信号；高速隔离光耦、普通隔离光耦和数字/模拟转换芯片起到了有效、可靠的隔离作用，不仅保证整套装置的输入和输出信号完全电气隔离，同时保证控制器核心部分与外界的完全电气隔离；可以以电压、电流和数字量三种形式输出信号，可以满足不同场合应用；所采用的数字转换方式控制灵活，易调整，精度高。

附图说明

图1为采用实施例1方式的本实用新型的主体部分结构示意图；