基于光纤隔离的高精度数据采集电路设计.pdf

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1、·120·工业仪表与自动化装置2015年第2期基于光纤隔离的高精度数据采集电路设计周德东(兰州工业学院电气工程学院，兰州730050)摘要：为满足高压信号检测，设计了基于电if_．／频率，频率／电压转换以及光纤隔离的高精度信号数据采集电路。使用ADVFC32实现电压／频率，频率／电压转换，设计了由HFBR一1521发送器和HFBR一2521接收器组成的光纤连接电路来传输频率信号。最后通过AD7714对转换后的模拟电压信号进行A／D转换。电路设计结构简洁、可靠性高，具有一定的工程实用价值。关键词：光纤隔离；压频

2、转换；频压转换；AD7714中图分类号：TP273文献标志码：A文章编号：1000—0682(2015)02—0120一O3Designofhigh——precisionsignalacquisitioncircuitbasedonfiberisolationZHOUDedong(DepartmentofElectricalEngineering，LanzhouInstituteofTechnology，Lanzhou730050，China)Abstract：Inordertosatisfythedeman

3、dofthemeasurementofthehighvoltage，ahigh—precisionsignalacquisitionwasdesignedbasedonV／Fconversion．F／Vconvemionandfiberisolation．TheV／Fand，、conversioncircuitwasfinfishedbyuseofADVFC32．Fiber—opticconnectioncircuitforfre—quencytransmissionwasdesignedbytheHFBR一

4、1521transmitterandHFBR一2521receiver．FinallyA／DconversionwasexecutedbytheAD7714fortheanalogvoltagesignaleonve~ed．Hardwarecircuitwasdesigned．Systemstructurewassimpleandreliable，hadsomepracticalvalue．Keywords：fiberisolation；V／Fconversion；F／Vconversion；AD7714隔离

5、电压等级高，它既不辐射电磁干扰，对电磁干扰0引言也不敏感，具有抗干扰能力强、输入动态范围大、响在工业现场有很多检测、控制的对象是高电压、应速度快、体积小、重量轻、工作可靠、调试简单的特强功率的电气设备，高精度数据采集与传输是一项点，为高电压强电磁干扰环境下电压信号的高精度非常困难的任务。例如，某些高压场合的信号采集，传输奠定了基础。该文利用压频转换(V／F)、光纤部分模拟测量和控制信号处于悬浮高电位上，且电链路和频压转换(F／V)设计了高精度数据采集源接地端离供电系统也较远，会产生一定的地电位，电路。如果电位

6、隔离措施采取不当，就会将高压引入测量1方案概述和控制系统，危及人身和设备安全_l。为了避免这种情况的发生，需要一种信号检测装置，既能保证信设计的电路整体结构框图如图1所示，主要由号输入和输出端在电气上完全隔离，并且信号在传5部分组成：前置信号取样调理电路、V／F转换电输的过程中具有很强的抗干扰能力，以获得准确、高路、光纤链路、F／V转换电路、后置信号调理电路和精度的数据。A／D转换。首先可以通过合适的取样电阻获取与目前信号检测电路中常用光耦进行电气隔离，被测高压相关的低压信号，然后通过信号调理电路但是需要隔离

7、的电压达到上kV，甚至上10kV，采用中的整流、滤波、稳压转换成能够满足V／F转换器光耦已经无法满足要求j。采用光纤隔离是个简输入要求的模拟电压信号。模拟电压信号由V／F单而又实用的方法，光导纤维由玻璃或塑料制成，转换电路变成相应的频率信号，即与模拟输入成正比的数字脉冲串输出，经光纤发送端把频率信号转收稿日期：2014—08—04换为光脉冲通过光纤进行传输，再通过光纤接收电作者简介：周德东(1968)，男，讲师，主要从事基础实践教学及路把光脉冲还原为电脉冲频率信号。F／V转换电路电气自动化方面的研究工作。将此

8、频率信号还原成相应的模拟电压信号，最后通2015年第2期工业仪表与自动化装置·121·过后置的信号调理电路，输入到A／D转换器。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0～10V，可以通过电阻卟分压得到，经V／F转换成频率信号由7脚输出。输出频率信号和输入的电压信号之间的关系由ccRi(即R39+R)决定，其关系如表1所示。ADVFC32图1方案结构框图的最高工作频率为5