CN111596217A - 模数转换装置及检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模数转换装置及检测设备，包括：信号输入端，信号比较单元，信号检测单元，所述信号检测单元分别与所述信号输入端、所述信号比较单元连接；ADC单元，所述ADC单元连接所述信号检测单元。本发明能够通过ADC输出的二进制数值，精确检测输入的电压差值，从而精确判断充放电状态，进而能够很好地检测充放电状态，防止充放电设备过充或者过放。

Description

模数转换装置及检测设备

技术领域

本发明涉及信号处理领域，尤其是涉及一种模数转换装置及检测设备。

背景技术

目前，随着科技的发展，尤其是数码产品的普及，需要实时充电的数码产品越来越多，对充放电产品的需求更加明显。如何保证电子充放电产品的安全，及时对充放电产品进行充放电的检测具有实用意义。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种模数转换装置，能够通过ADC输出的二进制数值，精确检测输入的电压差值，从而精确判断充放电状态，进而能够很好地检测充放电状态，防止充放电设备过充或者过放。

本发明还提出一种检测设备。

第一方面，本发明的一个实施例提供了一种模数转换装置：包括：信号输入端，所述信号输入端用于输入第一模拟信号和第二模拟信号；信号比较单元，所述信号比较单元与所述信号输入端连接，所述信号比较单元用于比较所述第一模拟信号与所述第二模拟信号，并输出比较结果输出第三模拟信号和第四模拟信号；信号检测单元，所述信号检测单元分别与所述信号输入端、所述信号比较单元连接，所述信号检测单元用于接收所述第一模拟信号、所述第二模拟信号、所述第三模拟信号和所述第四模拟信号，并根据所述第一模拟信号、所述第二模拟信号、所述第三模拟信号和所述第四模拟信号输出第五模拟信号和第六模拟信号；ADC单元，所述ADC单元与所述信号检测单元连接，所述ADC单元用于接收所述第五模拟信号和所述第六模拟信号，并根据所述第五模拟信号和所述第六模拟信号输出数字信号。

本发明实施例的模数转换装置至少具有如下有益效果：能够通过ADC单元输出的二进制数值，精确检测输入的电压差值，从而精确判断充放电状态，从而很好的检测充放电，防止充放电设备过充或者过放。

根据本发明的另一些实施例的模数转换装置，所述信号检测单元包括第一传输门、第二传输门、第三传输门、第四传输门；所述第一传输门第一端连接所述第一模拟信号，所述第一传输门第二端分别与所述第三模拟信号和所述第三传输门第四端连接，所述第一传输门第三端连接所述第三传输门第三端，所述第一传输门第三端和所述第三传输门第三端均输出所述第六模拟信号，所述第一传输门第四端连接所述第四模拟信号；所述第三传输门第一端连接所述第二模拟信号，所述第三传输门第二端连接所述第四模拟信号；所述第二传输门第一端连接所述第一模拟信号，所述第二传输门第二端分别与所述第四模拟信号和所述第四传输门第四端连接，所述第二传输门第三端连接所述第四传输门第三端，所述第二传输门第三端和所述第四传输门第三端均输出所述第五模拟信号，所述第二传输门第四端连接所述第三模拟信号；所述第四传输门第一端连接所述第二模拟信号，所述第四传输门第二端连接所述第三模拟信号。

本发明实施例的模数转换装置至少具有如下有益效果：对上述信号检测单元做了具体电路设计，能够实现电路的低成本化，并且能够实现在上述ADC单元输入的两个模拟信号始终保持第五模拟信号大于第六模拟信号，从而实现最终能够输出二进制的数字信号。

根据本发明的另一些实施例的模数转换装置，还包括信号方向测量单元，所述信号方向测量单元连接所述信号输入端，用于检测电流或电压信号流向。

本发明实施例的模数转换装置至少具有如下有益效果：在充放电设备进行充放电时，实时检测电流方向，并且将信号方向测量单元中相应的电压信号输出给信号输入端。

根据本发明的另一些实施例的模数转换装置，所述信号方向测量单元包括第一信号检测点和第二信号检测点，所述第一信号检测点连接第一模拟信号，所述第二信号检测点连接所述第二模拟信号。

本发明实施例的模数转换装置至少具有如下有益效果：能够在信号方向测量单元中选取不同的检测点，从而把不同检测点的电压值输出到信号输入端中，进而获取信号方向测量单元模拟电压值。

根据本发明的另一些实施例的模数转换装置，所述第一信号检测点和所述第二信号检测点之间连接有电阻，所述电阻用于分担所述第一信号检测点和所述第二信号检测点之间的电压。

本发明实施例的模数转换装置至少具有如下有益效果：通过在上述第一信号检测点和所述第二信号检测点之间连接电阻，能够获取第一信号检测点和第二信号检测点之间的电压差值，从而也能够精确的计算出流过电阻的电流值，为实现电信号的模数转换提高可靠的模拟电压电流数值。

第二方面，本发明的一个实施例提供了一种检测设备：包括第一方面中所述的模数转换装置和检测装置。

本发明实施例的检测装置至少具有如下有益效果：能够通过上述模数转换装置检测ADC输出的二进制电压差值，并且通过检测装置转换为十进制数值，以便于检测人员直观获取差值结果，从而精确判断设备的充放电状态，从而提高利用检测设备进行检测的准确性和安全性。

附图说明

图1是本发明实施例中模数转换装置的一具体实施例模块示意图；

图2是本发明实施例中模数转换装置的另一具体实施例模块示意图；

图3是本发明实施例中模数转换装置的一具体实施例电路原理图；

图4是本发明实施例中模数转换装置的一具体实施例另一电路原理图；

图5是本发明实施例中模数转换装置中信号检测单元一具体实施例电路原理图。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。

在本发明实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本发明的一实施例中，参照图1，本发明实施例中模数转换装置的一具体实施例模块示意图。

模数转换装置包括信号输入端、信号比较单元、信号检测单元、ADC单元，其中，信号输入端用于输入第一模拟信号和第二模拟信号；其中，信号比较单元与信号输入端连接，用于比较上述第一模拟信号与第二模拟信号，并输出比较结果第三模拟信号和第四模拟信号；其中，信号检测单元分别与上述信号输入端、信号比较单元连接，用于接收上述第一模拟信号、第二模拟信号、第三模拟信号和第四模拟信号，并根据上述第一模拟信号、第二模拟信号、第三模拟信号和第四模拟信号输出第五模拟信号和第六模拟信号；其中，ADC单元与上述信号检测单元连接，用于接收上述第五模拟信号和第六模拟信号，并根据第五模拟信号和第六模拟信号输出数字信号。

具体的，上述信号输入端、信号检测单元、ADC单元依次连接，同时信号输入端还通过信号比较单元连接信号检测单元，也即信号检测单元的输入端不但连接有信号输入端，还连接信号比较单元输出端，信号检测单元中接收了上述信号输入端的第一模拟信号、第二模拟信号，同时也接收了信号比较单元的第三模拟信号和第四模拟信号，进而对四种模拟信号进行处理。

更为具体的，上述第一模拟信号和第二模拟信号是具有电压差值的电压信号。

在本发明的一实施例中，参照图2，本实施例在上述实施例的基础上还增加了信号方向测量单元，上述信号方向测量单元连接上述信号输入端，用于检测电流或电压信号流向。

其中信号方向测量单元包括第一信号检测点和第二信号检测点，其中第一信号检测点连接上述第一模拟信号，上述第二信号检测点连接上述第二模拟信号，其中第一信号检测点电压大于第二检测点电压时，电流流向为第一信号检测点流向第二信号检测点，当第一信号检测点电压小于第二检测点电压时，电流流向为第二信号检测点流向第一信号检测点，以便于判断和信号方向测量单元连接的充放电设备是充电还是放电。

具体的，上述第一信号检测点和第二信号检测点之间连接有电阻，用于分担第一信号检测点和第二信号检测点之间的模拟电压。经过上述实施例中的模数转换装置把上述模拟电压变为二进制的电压差值数据，从而实现模数转换，通过欧姆定律，当电阻一定时，电压和电流成固定的正比关系，也进而可以获取上述第一信号检测点和上述第二信号检测点上的电流值。

在本发明的另一实施例中，参照图3，本发明实施例中模数转换装置的一具体实施例电路原理图，本实施例对模数转换装置进行了具体的电路设计。

具体的，信号输入端的第一模拟信号记为V1，第二模拟信号记为V2，信号比较单元选用了电压比较器，ADC单元300选用了模数转换器，上述信号方向测量单元中第一信号检测点记为A，第二信号检测点记为B，其中第一信号检测点A输出电压记为V1，第二信号检测点B点输出电压记为V2，V1和V2均连接上述电压比较器100的输入端，同时V1和V2也均连接信号检测单元200，同时，上述电压比较器的输出端Y也连接上述信号检测单元200，信号检测单元200为两路输出，分别连接ADC单元300的电压输入管脚Vin1和管脚Vin2，上述管脚连接可根据实际采用的ADC管脚情况进行连接，从而在ADC的输出端口out处会输出模拟电压值对应的二进制数据，从而实现检测到的电压从模拟量转换成数字量，进而实现对电流的高精度监控。

其中，上述电压比较器是对输入信号进行鉴别与比较的电路，在本实施例中也是采用的电压比较器的固有功能，故不再赘述，选用电压比较器的型号可以根据实际应用场景进行选用，只要能够起到本实施例中相同作用即可。上述ADC单元即数转换器，也可以叫做A/D转换器，或简称ADC，是可以将模拟信号转变为数字信号的电子元件，也即可以将一个输入电压模拟信号转换为一个输出的电压数字信号，在本实施例中选用的是现有的模数转换器，选用模数转换器的型号可以根据实际应用场景进行选用，例如型号包括pipeline-ADC、sigma-delta-ADC等，只要能够起到本实施例中相同作用即可，可以理解的，根据选型的不同，在上述ADC单元300的电压输入管脚Vin1和Vin2的设置或者电压比较的管脚设置可能会有不同，均可根据实际应用情况和管脚功能进行连接。

更为具体的，首先电压比较器100对从上述第一模拟信号V1和第二模拟信号V2输入的两个信号进行比较，然后将比较的结果送入信号检测单元中。

为了更好的理解方案，参照图3中，本实施例以市电供电给充电宝为例进行对本模数转换装置的原理解释，当市电给充电宝进行充电时，B点电压大于A点，电流从市电供电端流向充电宝，此时第一模拟信号V1的电压大于第二模拟信号V2电压，电压比较器100输出端Y输出低电平，进而把输出的低电平传输到上述信号检测单元200中。

本实施例还以充电宝给外围负载充电为例进行本模数转换装置的原理解释，参照图4，当充电宝对外围负载充电时，A点电压大于B点，此时第二模拟信号V2的电压小于第一模拟信号V1的电压，电压比较器输出端Y输出高电平，从而实现把输出的高电平传输到上述信号检测单元200中。

在本发明的另一实施例中，为了更完整的理解本发明的原理和实现过程，本实施例在上述实施例的基础上，参照图5，对上述信号检测单元进行了内部电路设计。

具体的，上述信号检测单元包括第一传输门210、第二传输门220、第三传输门230、第四传输门240；上述第一传输门210第一端连接第一模拟信号V1，第一传输门210第二端分别与第三模拟信号EN1和第三传输门230第四端连接，第一传输门210第三端连接第三传输门230第三端，第一传输门210第三端和第三传输门230第三端均输出第六模拟信号Vin2，第一传输门210第四端连接第四模拟信号EN2；第三传输门230第一端连接第二模拟信号V2，第三传输门230第二端连接第四模拟信号EN2；第二传输门220第一端连接第一模拟信号V1，第二传输门220第二端分别与第四模拟信号EN2和第四传输门240第四端连接，第二传输门220第三端连接第四传输门240第三端，第二传输门220第三端和第四传输门240第三端均输出第五模拟信号Vin1，第二传输门220第四端连接第三模拟信号EN1；第四传输门240第一端连接第二模拟信号V2，第四传输门240第二端连接第三模拟信号EN1。具体的，当V1大于V2时，上述电压比较器100输出高电平，第三模拟信号EN1为低电平，第四模拟信号EN2为高电平，其中四组传输门中第二传输门220和第三传输门230导通，此时第五模拟信号Vin1电压值和第一模拟信号V1的电压值相等，第六模拟信号Vin2的电压值和第二模拟信号V2的电压值相等。

具体的，当第一模拟信号V1的电压小于第二模拟信号V2的电压时，电压比较器输出为低电平，第三模拟信号EN1为高电平，第四模拟信号EN2为低电平，在四组传输门中，第一传输门210和第四传输门240导通，则此时第六模拟信号Vin2的电压值和第一模拟信号V1的电压值相等，第五模拟信号Vin1的电压值和第二模拟信号V2的电压值相等。

可以理解的，通过本实施例中的设计能够保证模数转换器ADC的两端接入端第五模拟信号Vin1一直大于第六模拟信号Vin2，因为本实施例中采用的模数转换器ADC的固有功能是默认第五模拟信号Vin1电压高于第六模拟信号Vin2时输出检测到电压差值的二进制数据，从而在充电宝充电还是放电过程中，也就是在A点电压大于B点电压或者A点电压小于B点电压时，利用本实施例中的装置都能够输出电压差的二进制数据，从而实现把电流的模拟数据数字化，更好的实现对充电宝流进和流出电流量的检测了，可以理解的，传输门是一种传输信号的模拟开关。利用本实施例中的电路设计大大减少了设计面积及产品成本。

为了更好地理解本发明的原理，上述实施例只以充电设备为充电宝为例进行了阐述，但是不限于以上设备，也可以选用其他充电设备或者其他需要进行电流量检测的设备，进而起到更好的电流量监控功能，对充放电进行高精度检测。

在本发明的另一实施例中，本实施例中提供了一种检测设备，其包括上述实施例中的模数转换装置以及检测装置，能够通过上述模数转换装置检测ADC输出的二进制电压差值，并且通过检测装置转换为十进制数值，可以理解的，此数值可以根据需要自行在上述检测装置中设置数值进制类型，以便于检测人员直观获取差值结果，从而精确判断设备的充放电状态，从而提高利用检测设备进行检测的准确性和安全性。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (6)

1.一种模数转换装置，其特征在于，包括：

信号输入端，所述信号输入端用于输入第一模拟信号和第二模拟信号；

信号比较单元，所述信号比较单元与所述信号输入端连接，所述信号比较单元用于比较所述第一模拟信号与所述第二模拟信号，并输出比较结果输出第三模拟信号和第四模拟信号；

信号检测单元，所述信号检测单元分别与所述信号输入端、所述信号比较单元连接，所述信号检测单元用于接收所述第一模拟信号、所述第二模拟信号、所述第三模拟信号和所述第四模拟信号，并根据所述第一模拟信号、所述第二模拟信号、所述第三模拟信号和所述第四模拟信号输出第五模拟信号和第六模拟信号；

ADC单元，所述ADC单元与所述信号检测单元连接，所述ADC单元用于接收所述第五模拟信号和所述第六模拟信号，并根据所述第五模拟信号和所述第六模拟信号输出数字信号。

2.根据权利要求1所述的一种模数转换装置，其特征在于，所述信号检测单元包括第一传输门、第二传输门、第三传输门、第四传输门；

所述第一传输门第一端连接所述第一模拟信号，所述第一传输门第二端分别与所述第三模拟信号和所述第三传输门第四端连接，所述第一传输门第三端连接所述第三传输门第三端，所述第一传输门第三端和所述第三传输门第三端均输出所述第六模拟信号，所述第一传输门第四端连接所述第四模拟信号；

所述第三传输门第一端连接所述第二模拟信号，所述第三传输门第二端连接所述第四模拟信号；

所述第二传输门第一端连接所述第一模拟信号，所述第二传输门第二端分别与所述第四模拟信号和所述第四传输门第四端连接，所述第二传输门第三端连接所述第四传输门第三端，所述第二传输门第三端和所述第四传输门第三端均输出所述第五模拟信号，所述第二传输门第四端连接所述第三模拟信号；

所述第四传输门第一端连接所述第二模拟信号，所述第四传输门第二端连接所述第三模拟信号。

3.根据权利要求1所述的一种模数转换装置，其特征在于，还包括信号方向测量单元，所述信号方向测量单元连接所述信号输入端，用于检测电流或电压信号流向。

4.根据权利要求3所述的一种模数转换装置，其特征在于，所述信号方向测量单元包括第一信号检测点和第二信号检测点，所述第一信号检测点连接第一模拟信号，所述第二信号检测点连接所述第二模拟信号。

5.根据权利要求4所述的一种模数转换装置，其特征在于，所述第一信号检测点和所述第二信号检测点之间连接有电阻，所述电阻用于分担所述第一信号检测点和所述第二信号检测点之间的电压。

6.一种检测设备，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的模数转换装置和检测装置。

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