电压信号转换装置、方法及电子设备与流程

本公开涉及工业设备模拟电压信号抗干扰处理，尤其涉及一种电压信号转换装置、方法及电子设备。

背景技术：

1、在煤矿、冶金、化工等高电磁干扰的工业自动化场景中，模拟电压信号是过程控制与传感器数据采集的核心载体。传统抗干扰方案通过多层屏蔽、多级滤波电路与隔离变压器协同工作，采用“电压-电流转换后再隔离”的架构，覆盖信号采集、传输至处理的全过程。

2、但现有方案存在明显不足：未从根本上阻断电磁干扰传播路径，工业环境中500v/m级电磁场易使0-10v直流电压信号叠加共模噪声；多级滤波与隔离变压器的组合体积庞大，且隔离变压器成本占比超40%，成本高昂；同时存在1.6μs级响应延迟，难以满足实时控制需求；此外，信号放大过程中的热噪声及积分电路时间常数匹配问题，进一步加剧信号失真，导致误触发事故率较高，已无法适配工业设备智能化、高密度集成化的发展需求。

技术实现思路

1、本公开提供了一种电压信号转换装置、方法及电子设备。其主要目的旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、根据本公开的第一方面，提供了一种电压信号转换装置，包括：输入电路、隔离电路、放大电路、转换电路；

3、所述输入电路配置为接收输入的模拟电压信号并输出差分信号；

4、所述隔离电路的输入端与所述输入电路的输出端电连接，配置为接收所述差分信号并进行电气隔离，输出隔离后的电流信号；

5、所述放大电路的输入端与所述隔离电路的输出端电连接，配置为对所述隔离后的电流信号进行放大，生成模拟电压信号；

6、所述转换电路的输入端与所述放大电路的输出端电连接，配置为将所述模拟电压信号转换为数字频率信号。

7、根据本公开的第二方面，提供了一种电压信号转换方法，包括：

8、接收输入的模拟电压信号；

9、将所述模拟电压信号转换为差分信号；

10、通过光电转换对所述差分信号进行电气隔离，生成隔离后的电流信号；

11、对所述隔离后的电流信号进行放大，以生成放大的模拟电压信号；

12、对所述放大的模拟电压信号进行信号调节处理；以及

13、将经信号调节处理后的模拟电压信号转换为数字频率信号。

14、根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备，包括：

15、至少一个处理器；以及

16、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

17、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行前述第一方面所述的方法。

18、根据本公开的第四方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行前述第一方面所述的方法。

19、根据本公开的第五方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现如前述第一方面所述的方法。

20、本公开提供的电压信号转换装置、方法及电子设备，通过输入电路输出差分信号，经隔离电路对差分信号进行电气隔离，再通过放大电路放大隔离后的电流信号，最后由转换电路将模拟电压信号转换为数字频率信号，形成完整的信号处理链路，因此，可以解决现有技术中因抗干扰方案复杂、成本高且抗干扰效果不佳的问题，达到有效降低工业设备中电压信号受到的内部和外部电磁干扰、降低技术实施成本、提升信号传输可靠性的技术效果。

21、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

1.一种电压信号转换装置，其特征在于，包括：输入电路、隔离电路、放大电路、转换电路；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输入电路包括分压单元和稳压单元；

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述隔离电路包括光电耦合器，所述光电耦合器的发光侧电路构成其输入端，光敏侧电路构成其输出端。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述光电耦合器为具有差分输入和差分输出结构的线性光电耦合器。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转换电路包括依次连接的积分单元和振荡单元；

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：滤波电路；

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述滤波电路为低通滤波电路，其截止频率配置为低于所述隔离电路信号带宽的预设比例。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数字频率信号的频率与所述输入的模拟电压信号的幅值成比例。

9.一种电压信号转换方法，其特征在于，包括：

10.一种电子设备，其特征在于，包括：