[发明专利]一种基于TL431的宽范围电压信号采集电路

说明书

本发明提供一种基于TL431的宽范围电压信号采集电路，包括：包含压敏电阻T1的浪涌抑制电路、包含防反二极管D1的输入防反接电路、隔离电路、电压监视电路以及分压电阻；所述电压监视电路包括TL431；当所述电压监视电路识别到输入信号为低电压值时，监视电路输出为短路，当电压监视电路识别到输入信号为高电压值时，监视电路输出为开路，确保能够实现宽范围电压信号的采集；所述隔离电路包括：光耦U1和U2以及多个电阻。本发明的基于TL431的宽范围电压信号采集电路，跨越多个不同的电压等级信号，可只通过同一电路实现宽范围电压信号的采集，电路简单，可靠性强，成本低，可以减少不同电压等级信号采集产品的种类大幅度提高了产品的通用性。

技术领域

本发明涉及宽范围电压信号采集的技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于TL431的宽范围电压信号采集电路。

背景技术

电压信号采集电路是工业控制、轨道交通等数字量输入电路最基本组成部分，广泛应用于各类工业控制、轨道交通等领域中。传统的电压信号采集电路一般只适合于采集一种电压等级的信号，不具有宽范围电压采集能力。以轨道交通行业为例，目前轻轨、地铁、机车及高速动车组上控制系统供电电压通常为DC24V、DC36V、DC75V或者DC110V，这就分别需要适合于以上系统的电压采集电路，产品通用性不强，需要生产多种产品以满足要求，增加了设计、生产、库存、管理等成本。

现有电压采集电路只适用于某一种或某一范围电压信号的采集，不能适用于宽范围电压信号的采集。现有电压采集电路功能单一，相关产品种类繁多，不适合于标准化设计。增加了很多设计、生产、仓储及管理等不必要成本，且通用性较差。

发明内容

根据上述提出通用性较差的技术问题，而提供一种基于TL431的宽范围电压信号采集电路。本发明主要利用一种基于TL431的宽范围电压信号采集电路，其特征在于，包括：

所述采集电路包括：包含压敏电阻T1的浪涌抑制电路、包含防反二极管D1的输入防反接电路、隔离电路、电压监视电路以及分压电阻；

所述电压监视电路包括TL431；当所述电压监视电路识别到输入信号为低电压值时，监视电路输出为短路，当电压监视电路识别到输入信号为高电压值时，监视电路输出为开路，确保能够实现宽范围电压信号的采集；

进一步地，所述隔离电路包括：光耦U1和U2以及多个电阻。

进一步地，所述浪涌抑制电路压敏电阻T1在所述采集电路承受过压时实现电压钳位，将电压钳位到一个相对固定的值，同时吸收多余的电流以保护电路；所述输入防反接电路仅允许电流从IN+流入后方电路，从IN-流出；稳压二极管D2：当输入信号电压小于稳压二极管反向击穿电压时信号采集电路不导通，决定着信号采集电路能识别的最小采集电压值；所述光耦U1和U2，将前端采集电路和后端数字电路隔离。

更进一步地，将外部输入电压信号输入到采集电路中，并将所述外部输入电压信号Vin划分为以下三种电压等级：

①0Vin(1+R6/R9)*Vref；

②(1+R6/R9)*VrefVin(1+R4/R8)*Vref，设置(1+R6/R9)*Vref为采集电路采集的最小电压值；

③(1+R4/R8)*VrefVinVmax，其中，Vmax表示采集电路采集的最大电压值；

当Vin电压值在①范围内时，所述光耦U2关断，同时由于Vin电压值小于稳压二极管D2的最小击穿电压，所以光耦U1不能导通，信号采集电路输出电压D_input为高电平VCC，表示整个电压采集电路无信号输入；

当Vin电压值在②范围内时，所述光耦U2导通，进而U1导通，信号采集电路输出电压D_input为低电平即0V，为整个电压采集电路有信号输入；