一種自適應(yīng)單端口三態(tài)電壓信號采集器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于信號采集技術(shù)，涉及一種單端口攜帶三種狀態(tài)電壓信號的自適應(yīng)采集 電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 單端口三態(tài)電壓是指一個信號端口上有正電壓、零電壓與負(fù)電壓三種狀態(tài)電壓信 號，一般出現(xiàn)在機(jī)載攝像機(jī)，機(jī)載伺服舵機(jī)等測控端口中。如此狀態(tài)的信號監(jiān)測，公知的方 法是：采用A/D轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)，即三態(tài)電壓信號經(jīng)過一個信號調(diào)理電路，變?yōu)檫m合A/D轉(zhuǎn)換器 輸入電壓范圍的信號，再由一個微處理器控制A/D轉(zhuǎn)換器，把電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。當(dāng)輸入 信號的電壓具有連續(xù)線性變化趨勢時，用此方法可行；當(dāng)輸入信號僅僅是三種電壓狀態(tài)，中 間沒有任何線性變化時，用此方法，則存在硬件電路復(fù)雜及數(shù)據(jù)存儲資源浪費(fèi)現(xiàn)象。
[0003] 以機(jī)載攝像機(jī)為例，要對攝像機(jī)的焦距工作狀態(tài)（長焦?fàn)顟B(tài)：+6V，停止變焦：0V， 短焦?fàn)顟B(tài)：一 6V)進(jìn)行采集，需要1個信號調(diào)理電路和1片A/D轉(zhuǎn)換器，若選用1個8位A/ D轉(zhuǎn)換器采集狀態(tài)，至少需要8bit數(shù)據(jù)即1個字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲單元，這樣，若對機(jī)載攝像機(jī) 除焦距之外的鏡頭和光圈工作狀態(tài)進(jìn)行采集，就需要增加2個調(diào)理電路，和3個模擬開關(guān)， A/D轉(zhuǎn)換后的狀態(tài)數(shù)據(jù)，必須占用3個字節(jié)的存儲單元，顯然，要實現(xiàn)機(jī)載攝像機(jī)狀態(tài)監(jiān)測， 不僅要增加硬件電路元件數(shù)量，降低可靠性，還要占用無線電數(shù)據(jù)鏈的機(jī)載數(shù)據(jù)傳輸帶寬， 大大浪費(fèi)了有限資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有狀態(tài)采集器硬件電路復(fù)雜、狀態(tài)采集受控及存儲資源浪費(fèi)的不足， 本發(fā)明提供一種自適應(yīng)單端口三態(tài)電壓采集器，即無需控制，自動識別一個端口三種狀態(tài) 電壓并轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制狀態(tài)數(shù)據(jù)，既能簡化采集器硬件電路，提高采集器可靠性，又可節(jié)約數(shù) 據(jù)存儲資源。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：包括三態(tài)電壓自適應(yīng)選擇器、同相 電平轉(zhuǎn)換器與反相電平轉(zhuǎn)換器。
[0006] 所述三態(tài)電壓自適應(yīng)選擇器包括一個正向開關(guān)和一個反向開關(guān)，所述正向開關(guān)和 反向開關(guān)均為開關(guān)二極管，正向開關(guān)的正極和反向開關(guān)的負(fù)極為信號輸入端，接輸入電壓 信號，正向開關(guān)的負(fù)極和反向開關(guān)的正極為信號輸出端；所述同相電平轉(zhuǎn)換器為電壓跟隨 器，電壓跟隨器的輸入接正向開關(guān)的輸出端；所述反相電平轉(zhuǎn)換器為負(fù)反饋放大器，負(fù)反饋 放大器的輸入接反向開關(guān)的輸出端。
[0007] 本發(fā)明的有益效果是：由于采用了三態(tài)電壓自適應(yīng)選擇器，能夠自動識別輸入信 號的三種電壓狀態(tài)；由于采用了同相/反相電平轉(zhuǎn)換器，使單端口三種電壓轉(zhuǎn)換成2bit二 進(jìn)制數(shù)值狀態(tài)，去除了公知采集器中的A/D轉(zhuǎn)換器，簡化了電路，提高了采集器的可靠性， 節(jié)約了有限資源。本發(fā)明克服了公知采集器電路復(fù)雜，存儲資源浪費(fèi)的不足，取得了無需微 處理器控制，無需A/D轉(zhuǎn)換器即可實現(xiàn)單端口三種電壓狀態(tài)的自適應(yīng)采集，僅用2bit二進(jìn) 制數(shù)值即可表示三種狀態(tài)的效果。
【附圖說明】
[0008] 圖1是本發(fā)明的示意圖；
[0009] 圖中，1-輸入狀態(tài)電壓，2-正向開關(guān)，3-反向開關(guān)，4-同相電平轉(zhuǎn)換器，5-反相電 平轉(zhuǎn)換器，6-第1位狀態(tài)輸出，7-第2位狀態(tài)輸出；
[0010] 圖2是狀態(tài)采集器電路組成圖；
[0011] 圖中，R1 -電阻10K，R2 -電阻100K，R3 -電阻11K，R4 -電阻10K，N1 -雙邊電 源線性運(yùn)算放大器，N2 -雙邊電源線性運(yùn)算放大器，Vi-輸入電壓，Vu-二極管VI的輸出 電壓，Vi2 -二極管V2的輸出電壓，V&-第1位輸出狀態(tài)，V。2 -第2位輸出狀態(tài)；
[0012] 圖3是輸入/輸出波形關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實施 例。
[0014] 本發(fā)明包括三態(tài)電壓自適應(yīng)選擇器、同相電平轉(zhuǎn)換電路與反相電平轉(zhuǎn)換電路。
[0015] 所述三態(tài)電壓自適應(yīng)選擇器包括1個正向開關(guān)和1個反向開關(guān)。
[0016] 所述正向開關(guān)為公知的開關(guān)二極管。二極管正向輸入端接輸入電壓信號，負(fù)向為 輸出，輸入正電壓導(dǎo)通，輸入零電壓和負(fù)電壓截止；
[0017] 所述反向開關(guān)為公知的開關(guān)二極管。二極管反向輸入端接輸入電壓信號，正向為 輸出，輸入正電壓和零電壓截止，輸入負(fù)電壓導(dǎo)通。
[0018] 所述同相電平轉(zhuǎn)換電路為公知的電壓跟隨器。電壓跟隨器的輸入接正向開關(guān)的輸 出端。
[0019] 所述反相電平轉(zhuǎn)換電路為公知的負(fù)反饋放大器。負(fù)反饋放大器輸入接反向開關(guān)的 輸出端。
[0020] 參照圖1，本發(fā)明的實施例包括三態(tài)電壓自適應(yīng)選擇器2,三態(tài)電壓自適應(yīng)選擇器 3,同相電平轉(zhuǎn)換電路4,反相電平轉(zhuǎn)換電路5 ;
[0021] 所述的三態(tài)電壓自適應(yīng)選擇器2接同相電平轉(zhuǎn)換電路4的輸入端；所述三態(tài)電壓 自適應(yīng)選擇器3接反相電平轉(zhuǎn)換電路5的輸入端；
[0022] 參照圖2,狀態(tài)采集器中，輸入的三態(tài)電壓信號Vi同時連接二極管VI的正極與V2 的負(fù)極。其中，VI的負(fù)極連接電阻R1 -端，電阻R1的另一端接入運(yùn)算放大器N1的同相輸 入端，電阻一端連接N1同相輸入端，另一端接地，運(yùn)算放大器N1的反相輸入端與其自身的 輸出端短接，最后輸出VWV2的正極連接電阻R3的一端，R3的另一端與運(yùn)算放大器N2的 反相端連接，N2的同相端接地，R4為反饋電阻，跨接在N2的反相輸入端與輸出端之間，最后 輸出乂。2。
[0023]
[0024] 其中，VI導(dǎo)通時，Vu=V廠0? 7V，VI截止時，Vu= 0V
[0025] V2 導(dǎo)通時，Vu=V，0? 7V，V2 截止時，Vu= 0V
[0026] 由此可得：
[0027] 三態(tài)電壓（例如：專利ZL201220147124.9中的焦距狀態(tài)電壓）信號進(jìn)入采集器 后，若電壓為+6V，二極管VI導(dǎo)通，V2截止，此時Vu= 5. 3V，4. 8V，輸出高電平"H"， 二進(jìn)制狀態(tài)為"1"；而Vl2= (mV。，0V，輸出低電平"L"，二進(jìn)制狀態(tài)為"0"；
[0028] 若電壓為0V，二極管VI、V2截止，此時：Vu=0V，V。' 0V，輸出低電平"L"，二進(jìn) 制狀態(tài)為"〇"；而Vl2= (mV。，0V，輸出低電平"L"，二進(jìn)制狀態(tài)為"0"；
[0029] 若輸入電壓為一 6V，二極管VI截止，V2導(dǎo)通，此時Vu= 0V，V^ = 0V，輸出低電平 "L"，二進(jìn)制狀態(tài)為"0" ；而Vl2= - 5. 3V，V。產(chǎn)4. 8V，輸出高電平"H"，二進(jìn)制狀態(tài)為" 1"。
[0030] 這樣，當(dāng)輸入信號的電壓狀態(tài)依次為+6V、0V和一 6V時，通過本發(fā)明的自適應(yīng)采集 器可得到二進(jìn)制"1〇"、"〇〇"和"01"的三種狀態(tài)，僅占2bit數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，且兩個狀態(tài)順序可 自行調(diào)整，同時還可通過調(diào)整圖2中的R2，R4的電阻值改變輸出電壓大小，以適應(yīng)不同接口 標(biāo)準(zhǔn)的電平值。
[0031] 本發(fā)明的輸入、輸出波形如圖3所示。
[0032] 本發(fā)明的輸入、輸出狀態(tài)真值如下表所示：
[0033]
【主權(quán)項】
1. 一種自適應(yīng)單端口三態(tài)電壓信號采集器，包括三態(tài)電壓自適應(yīng)選擇器、同相電平轉(zhuǎn) 換器與反相電平轉(zhuǎn)換器，其特征在于：所述三態(tài)電壓自適應(yīng)選擇器包括一個正向開關(guān)和一 個反向開關(guān)，所述正向開關(guān)和反向開關(guān)均為開關(guān)二極管，正向開關(guān)的正極和反向開關(guān)的負(fù) 極為信號輸入端，接輸入電壓信號，正向開關(guān)的負(fù)極和反向開關(guān)的正極為信號輸出端；所述 同相電平轉(zhuǎn)換器為電壓跟隨器，電壓跟隨器的輸入接正向開關(guān)的輸出端；所述反相電平轉(zhuǎn) 換器為負(fù)反饋放大器，負(fù)反饋放大器的輸入接反向開關(guān)的輸出端。
【專利摘要】本實用新型提供了一種自適應(yīng)單端口三態(tài)電壓信號采集器，包括一個正向開關(guān)、一個反向開關(guān)、電壓跟隨器和負(fù)反饋放大器，所述正向開關(guān)和反向開關(guān)均為開關(guān)二極管，正向開關(guān)的正極和反向開關(guān)的負(fù)極為信號輸入端，接輸入電壓信號，正向開關(guān)的負(fù)極和反向開關(guān)的正極為信號輸出端；電壓跟隨器的輸入接正向開關(guān)的輸出端，負(fù)反饋放大器的輸入接反向開關(guān)的輸出端。本實用新型能夠自動識別輸入信號的三種電壓狀態(tài)，簡化了電路，提高了采集器的可靠性，節(jié)約了有限資源。
【IPC分類】G01R19/25
【公開號】CN204731309
【申請?zhí)枴緾N201520299539
【發(fā)明人】胡永紅, 張晨, 張小林, 祝小平, 孫文友
【申請人】西安愛生技術(shù)集團(tuán)公司, 西北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年5月11日