[发明专利]一种基于光纤隔离的高精度数据采集电路

说明书

一种光纤隔离的高精度数据采集电路，适用于电气领域。高精度数据采集电路由V/F转换电路、F/V转换电路、AD7714与DSP处理器接口电路、光纤发送、接收器电路构成。电路结构紧凑，体积较小，存储容量高，工作稳定，适应性好，提高了工作效率，功耗低，且具有良好的抗干扰性。

技术领域

本发明涉及一种基于光纤隔离的高精度数据采集电路，适用于电气领域。

背景技术

在工业现场有很多检测、控制的对象是高电压、强功率的电气设备，高精度数据采集与传输是一项非常困难的任务。例如，某些高压场合的信号采集，部分模拟测量和控制信号处于悬浮高电位上，且电源接地端离供电系统也较远，会产生一定的地电位，如果电位隔离措施采取不当，就会将高压引人测量和控制系统，危及人身和设备安全。为了避免这种情况的发生，需要一种信号检测装置，既能保证信号输入和输出端在电气上完全隔离，并且信号在传输的过程中具有很强的抗干扰能力，以获得准确、高精度的数据。

目前信号检测电路中常用故光耦进行电气隔离，但是需要隔离的电压达到上千伏，甚至上10 kV，采用光耦已经无法满足要求。采用光纤隔离是个简单而又实用的方法，光导纤维由玻璃或塑料制成，隔离电压等级高，它既不辐射电磁干扰，对电磁干扰也不敏感，具有抗干扰能力强、输入动态范围大、响应速度快、体积小、重量轻、工作可靠、调试简单的特点，为高电压强电磁干扰环境下电压信号的高精度传输奠定了基础。

发明内容

本发明提供一种光纤隔离的高精度数据采集电路，电路结构紧凑，体积较小，存储容量高，工作稳定，适应性好，提高了工作效率，功耗低，且具有良好的抗干扰性。

本发明所采用的技术方案是：

光纤隔离的高精度数据采集电路由V/F转换电路、F/V转换电路、AD7714与DSP处理器接口电路、光纤发送、接收器电路构成。

所述V/F转换电路选用美国ADI公司生产的AD-VFC32，它是一种低成本的电压/频率转换器和频率/电压转换器集为一体的器件，具有线性度高、截止频率高等优点。只需外接少量的器件就可以把输入的正、负电压或电流转换为与之成比例的频率。同样当进行频率电压转换时电路相同，只需要有一个简单的逻辑偏压或网络组合即可保证输人逻辑电平有较大的范围。接口J为电阻取样得到的低压信号，然后通过全波整流、电阻分压、滤波、稳压后输入到ADVFC32的1脚，其输入电压的范围为0-10 V，可以通过电阻R79、R74分压得到，经V/F转换成频率信号由7脚输出。

所述F/V转换电路中，ADVFC32的10脚接收来自由光纤通信接口接收的频率信号，经F/V转换后由13脚输出对应的电压信号，V/F转换一样，选取合适元件值可使转换达到最优。输出的电压经过RC滤波、电阻分压、稳压，调理为A/D转换所要求的电压范围，然后输入到A/D转换通道。

所述A/D转换电路中，AD7714与处理器DSP的接口电路，F/V转换电路将光纤传输的频率信号，转换为对应的电压输出后，输入带AD7714的AIN1进行A/D转换。 AD7714是美国ADI公司推出的一种高分辨率的24位模数转换器件，芯片内集成了缓冲器、时钟发生器、可编程增益放大器、数字滤波器以及电荷平衡式A/D转换器等电路，它具有三线制串行SPI接口，可以很方便地与D SP处理器连接，AD7714的SPI接口三线SCLK,IN,DATA OUT直接与DSP处理器的SPI接口三线SCI,MISI,MISO相连即可。

所述光纤发送、接收电路中包括一个发光二极管，将输入的频率信号转换为光信号，由于频率信号不足以驱动发光二极管，需要加装驱动电路，这里选用双输入高电压OC驱动门电路SN75451，它的典型工作电流为300 mA，最大驱动电流将近500 mA，完全可以满足驱动任务。接收器里集成有光电二极管，输出与TTL或CMOS电平兼容，同时具有抗干扰防护层。光导纤维由玻璃或塑料制成，采用1 mm直径的多模塑料光纤，通过光纤接头与收发器紧密结合。