專利名稱：長時(shí)間無零漂光電隔離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是涉及一種將測控電信號(hào)與處理設(shè)備隔離的光電隔離器，主要適用于現(xiàn)場測控系統(tǒng)中，將采集到的信號(hào)與后續(xù)處理設(shè)備徹底隔離。
在高壓測試或工業(yè)現(xiàn)場測控系統(tǒng)中，用傳感器將采集到的信號(hào)通過電纜傳送證算機(jī)采集系統(tǒng)或其它測控系統(tǒng)，采用光電隔離器來隔離現(xiàn)場高壓的危害是簡單有效的技術(shù)措施，但其精度不僅受電子元件自身非線性誤差等因數(shù)的影響，還要受到環(huán)境溫度影響和強(qiáng)電磁場的干擾，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)癱瘓，無法正常工作。盡管現(xiàn)有的測控裝置中增設(shè)了一些模擬的溫度補(bǔ)嘗電路，但是，由于溫漂的無規(guī)律性，尤其是在溫差大，電磁場干擾大的場合長時(shí)間使用，仍然存在嚴(yán)重的零點(diǎn)漂移和失真，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作。
鑒于現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域存在上述不足，本實(shí)用新型的目的是公開一種長時(shí)間無零漂光電隔離器。本實(shí)用新型所述的光電隔離器長期工作具有很好的保真度和較高的穩(wěn)定性。
本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案如下所述一種長時(shí)間無零漂光電隔離器，其特征在于該光電隔離器中，濾波電路的輸出信號(hào)線和基線分別與斬波電路中的一組模擬開關(guān)的輸入/輸出端相連，所述的模擬開關(guān)輸入/輸出的另一頭分別與差分放大器的兩個(gè)輸入端連接，所述的輸入差分放大器的輸出端與光電隔離電路的輸入端連接，該光電隔離電路的輸出端與數(shù)字信號(hào)處理電路(以下簡稱DSP)的輸入端連接，數(shù)字信號(hào)處理電路的輸出端與放大輸出電路的信號(hào)輸入端連接。測控信號(hào)經(jīng)濾波電路濾除高頻干擾后送至斬波電路斬波輸出，所輸出信號(hào)段與基線段等寬的斬波信號(hào)經(jīng)差分放大電路放大、光電隔離后再傳至數(shù)字信號(hào)處理電路，經(jīng)濾波、斬波、放大后的測控信號(hào)在數(shù)字信號(hào)處理電路中進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、減法運(yùn)算、去除漂移、去噪處理、D/A轉(zhuǎn)換后，還原成長期穩(wěn)定的高保真的測控信號(hào)，最后由輸出放大電路放大輸出，供后續(xù)計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)進(jìn)一步處理。
由于本實(shí)用新型在濾波電路后設(shè)置了斬波電路，從而使后面的數(shù)字信號(hào)處理電路將信號(hào)段數(shù)值與基線段數(shù)值相減成為現(xiàn)實(shí)，較為徹底地去除了測控信號(hào)在前面模擬通道傳輸過程中所產(chǎn)生的漂移。本實(shí)用新型所述的長時(shí)間無零漂光電隔離器在中科院等離子所HT-7超導(dǎo)托卡馬克現(xiàn)場長時(shí)間使用，具有很好的保真度和較高的穩(wěn)定性。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述，以便公眾充分理解本實(shí)用新型所述的技術(shù)解決方案，更好地掌握實(shí)施本實(shí)用新型的技術(shù)手段。


圖1和圖2為本實(shí)用新型所述的長時(shí)間無零漂光電隔離器的一個(gè)最佳實(shí)施例的電原理圖，其中圖1為模擬部分，圖2為時(shí)序和輸出部分，圖1和圖2中虛線方框表示構(gòu)成該實(shí)施方案的單元電路；圖3為斬波信號(hào)示意圖；圖4、圖5為本實(shí)用新型的程序框圖，其中圖4為主程序框圖，圖5為信號(hào)處理中斷程序框圖。
實(shí)施例參見圖1，為了保正斬波電路(2)能夠很好地同步工作，同時(shí)保正測控信號(hào)中有危害的高壓不會(huì)串入后續(xù)電路中，本實(shí)用新型的第一個(gè)重要附加技術(shù)特征在于斬波電路2的控制端與數(shù)字信號(hào)處理電路5接收幀同步信號(hào)輸出端(RFSO)之間設(shè)有分頻隔離電路8，該分頻隔離電路8是在D觸發(fā)器(U10A)的輸出端連接光隔6N136構(gòu)成的。
參見圖1，為了使光電隔離電路4和放大輸出電路7與數(shù)字信號(hào)處理電路5的A/D、D/A轉(zhuǎn)換的輸入/輸出電平相匹配，本實(shí)用新型的另一個(gè)重要附技術(shù)特征在于所述的放大輸出電路7為由運(yùn)算放大器連接成的差分放大電路，光電隔離電路4的接收放大器和放大輸出電路7的正向輸入端與數(shù)字信號(hào)處理電路5的參考電壓輸出端(Vref)之間分別設(shè)有電壓跟隨器。這兩個(gè)電壓跟隨器組成圖2中所示的電壓跟隨電路6。
參見圖1和圖2，測控信號(hào)從input端輸入，經(jīng)濾波電路1濾除輸入信號(hào)上由探測端帶來的高頻干擾，以避免對(duì)斬波電2路產(chǎn)生影響(濾波電路1的截止頻率小于斬波電路2)。本實(shí)施例采用RC濾波方式，也可以采用其它濾波電路。濾波電路1的輸出信號(hào)和基線信號(hào)分別送入斬波電路2中的一組模擬開關(guān)(CD4053)通道，由分頻隔離電路8控制所述模擬開關(guān)的選通，使其輸出信號(hào)段與基線段等寬的斬波信號(hào)(參見圖3)。由于斬波信號(hào)的信號(hào)段和基線段都經(jīng)過了同一模擬通道，因此所有模擬器件所產(chǎn)生的漂移對(duì)它們的影響是相同的，這就使后面用減法運(yùn)算消除漂移成為可能。所述的斬波信號(hào)經(jīng)差分放大電路3和光電隔離電路4放大后送往數(shù)字信號(hào)處理電路5處理。所述的光電隔離電路4主要由運(yùn)算放大器U3A、光隔6N136、運(yùn)算放大器U4A依次連接構(gòu)成。所述的數(shù)字信號(hào)處理電路5為AD公司生產(chǎn)的DSP成品實(shí)驗(yàn)板，該DSP主要由數(shù)字處理芯片ADSP2181、A/D和D/A轉(zhuǎn)換芯片AD1847以及可擦寫存儲(chǔ)器EEPROM組成，使用時(shí)，用戶將事先編制的DSP程序燒錄在EEPROM內(nèi)，上電后DSP程序?qū)⒆詣?dòng)下載到DSP芯片中；測控信號(hào)經(jīng)濾波、斬波、差分放大和隔離放大后從DSP的左通道(或右通道)輸入端(LI1L)進(jìn)入DSP，首先由AD1847將模數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再由數(shù)字信號(hào)輸出端(SDO)發(fā)送到ADSP2181接收端(DRO)，經(jīng)ADSP2181運(yùn)算處理后由串行數(shù)字輸出端(DTO)送往AD1847的數(shù)字信號(hào)輸入端(SDI)，然后由AD1847進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換還原成模擬信號(hào)從左通道輸出端(LOL)送出。所述的DSP板送出的信號(hào)，最后由放大輸出電路7進(jìn)一步放大輸出，供后續(xù)計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)使用。
以下結(jié)合程序框圖簡要說明本實(shí)用所述的長時(shí)間無零漂光電隔離器的數(shù)字信號(hào)處理方法參見圖4，主程序的主要任務(wù)是完成常量及變量的定義與說明，中斷向量的配置，系統(tǒng)、串行口的初始化，AD1847的設(shè)置與自檢以及調(diào)用不同中斷。本實(shí)用新型上電工作時(shí)，首先是調(diào)用常量、變量說明和中斷向量表，爾后是系統(tǒng)初始化，即選擇符合要求的數(shù)字傳輸接口、采樣頻率和通道方式，并對(duì)AD1847進(jìn)行自檢，接著向各通訊口發(fā)出中斷請求并等待，收到中斷響應(yīng)后繼續(xù)處于等待狀態(tài)。
參見圖5，信號(hào)處理中斷過程是將采集到的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)先進(jìn)行去漂處理、去噪聲處理，再進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換還原輸出并返回。
權(quán)利要求1.一種長時(shí)間無零漂光電隔離器，其特征在于該光電隔離器中，濾波電路(1)的輸出信號(hào)線和基線分別與斬波電路(2)中的一組模擬開關(guān)的輸入/輸出端相連，所述的模擬開關(guān)輸入/輸出的另一頭分別與差分放大器(3)的兩個(gè)輸入端連接，所述的輸入差分放大器(3)的輸出端與光電隔離電路(4)的輸入端連接，該光電隔離電路(4)的輸出端與數(shù)字信號(hào)處理電路(5)的輸入端連接，數(shù)字信號(hào)處理電路的輸出端與放大輸出電路(7)的信號(hào)輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長時(shí)間無零漂光電隔離器，其特征在于斬波電路(2)的控制端與數(shù)字信號(hào)處理電路(5)接收幀同步信號(hào)輸出端之間設(shè)有分頻隔離電路(8)，該分頻隔離電路(8)是在D觸發(fā)器(U10A)的輸出端連接光隔6N136構(gòu)成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種長時(shí)間無零漂光電隔離器，其特征在于所述的放大輸出電路(7)為由運(yùn)算放大器連接成的差分放大電路，光電隔離電路(4)的接收放大器和放大輸出電路(7)的正向輸入端與數(shù)字信號(hào)處理電路(5)的參考電壓輸出端之間分別設(shè)有電壓跟隨器。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種長時(shí)間無零漂光電隔離器,其特征在于該光電隔離器中,濾波電路(1)的輸出信號(hào)線和基線分別與斬波電路(2)中的一組模擬開關(guān)的輸入/輸出端相連,所述的模擬開關(guān)輸入/輸出的另一頭分別與差分放大器(3)的兩個(gè)輸入端連接,所述的輸入差分放大器(3)的輸出端與光電隔離電路(4)的輸入端連接,該光電隔離電路(4)的輸出端與數(shù)字信號(hào)處理電路(5)的輸入端連接,數(shù)字信號(hào)處理電路的輸出端與放大輸出電路(7)的信號(hào)輸入端連接。
文檔編號(hào)G01R15/14GK2434684SQ0022137
公開日2001年6月13日 申請日期2000年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月10日
發(fā)明者陳曦, 尹富先, 趙燕平, 李建剛 申請人:中國科學(xué)院等離子體物理研究所