專利名稱：一種模擬量采集變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種模擬量采集變換器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的模擬量變換模塊由多路直流測量電路組成。由于測量系統(tǒng)與外系統(tǒng)在電 氣上需要隔離，直流信號的隔離多采用三端隔離放大器實現(xiàn)。以往的直流信號變換器采用 TI公司的BB3656三端隔離放大器作為隔離器件。由于TI于2008年正式宣布BB3656停 產(chǎn)，且沒有向用戶推薦替代芯片，致使傳統(tǒng)使用BB3656芯片的直流信號變換器無法重新生 產(chǎn)。為了替代以前的BB3656三端隔離放大器，目前可供選用的國產(chǎn)隔離放大器有北器一廠 研制的FY3656、無錫十五廠研制的TH3656、常州半導體廠研制的CGF-0711。由于傳統(tǒng)使用 的BB3656體積大、重量大，并且只能測量一路模擬量參數(shù)，導致模擬量變換器體積大、質(zhì)量 重，并且需要將采集到的模擬量參數(shù)送給遠置單元才能完成模擬量參數(shù)的測量。而國產(chǎn)隔 離放大器也并未在體積、質(zhì)量及功能上較BB3656有所提高，并且國產(chǎn)隔離放大器的供應周 期長、生產(chǎn)能力弱，所以設(shè)計全新的模擬量采集變換器是十分必要的。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種模擬量采集變換器， 該變換器減少了隔離芯片的使用數(shù)量和電纜的使用數(shù)量，從而縮小了測量系統(tǒng)的總體積和 總質(zhì)量、增強可靠性。本實用新型的上述目的是通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的一種模擬量采集變換器，包括η路隔離采集電路、FPGA、FIFO和總線驅(qū)動芯片，每 一路隔離采集電路由分壓電路，射級跟隨器、A/D和總線隔離芯片組成，其中分壓電路將非標準量程電壓變換為標準量程電壓，將所述標準量程電壓輸出給 射級跟隨器；射級跟隨器接收分壓電路輸出的標準量程電壓，并進行濾波，將濾波后的模擬電 壓信號輸出給A/D;A/D 將從射級跟隨器接收到的模擬電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并輸出給總線隔離芯片；總線隔離芯片將接收到的數(shù)字信號的前后端進行隔離，并輸出給FPGA ；FPGA 將接收到的隔離后的數(shù)字信號寫入FIFO ；FIFO 存儲從FPGA接收到的數(shù)字信號，并將所述數(shù)字信號輸出至總線驅(qū)動芯片；總線驅(qū)動芯片接收外部命令，將FIFO中存儲的數(shù)字信號輸出至外部設(shè)備。在上述模擬量采集變換器中，分壓電路由串聯(lián)電阻Rl與R2組成，非標準量程電壓 經(jīng)過電阻Rl與R2的分壓變換為標準量程電壓。在上述模擬量采集變換器中，A/D的型號為MAX1167;總線隔離芯片的型號為 ADUM1401。[0015]在上述模擬量采集變換器中，還包括電壓隔離芯片，用于對總線隔離芯片前后兩 端電源供電進行隔離。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果(1)本實用新型模擬量采集變換器將η路隔離采集電路、FPGA、FIF0和總線驅(qū)動芯 片集成在一塊電路板上，并且采用的A/D為多路輸入，一路輸出，從而減少隔離芯片的使用 數(shù)量，縮小體積；(2)本實用新型模擬量采集變換器將傳統(tǒng)的模擬量變換器與遠置單元集成在一 起，減少了電纜使用數(shù)量，從而減小測量系統(tǒng)總體質(zhì)量、增強可靠性；(3)本實用新型采用總線隔離芯片隔離變換后的數(shù)據(jù)，從而使測量系統(tǒng)與外系統(tǒng) 隔離，同時采用電壓隔離芯片對總線隔離芯片前后兩端電源供電進行隔離，從而達到測量 系統(tǒng)與外系統(tǒng)供電隔離的作用。

圖1為本實用新型模擬量采集變換器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型分壓電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細的說明如圖1所示為本實用新型模擬量采集變換器的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知該模擬量采 集變換器包括η路隔離采集電路、FPGA、FIF0和總線驅(qū)動芯片，每一路隔離采集電路由分壓 電路，射級跟隨器、A/D和總線隔離芯片組成，且每一路隔離采集電路可以對四路數(shù)據(jù)進行 采集變換。由于外系統(tǒng)發(fā)送至測量系統(tǒng)的模擬量參數(shù)并不是每路都隔離的，采取前端參數(shù) 分析方法，將控制系統(tǒng)模擬量參數(shù)進行分組，共地的模擬量參數(shù)劃分為一組，同一組的參數(shù) 可共地測量，通過分壓電路變換成為標準量程，然后進入射級跟隨電路濾波。如圖2所示為本實用新型分壓電路結(jié)構(gòu)示意圖，分壓電路由串聯(lián)電阻Rl與R2組 成，非標準量程電壓經(jīng)過電阻Rl與R2的分壓變換為標準量程電壓，例如本實施例將0 30V的電壓轉(zhuǎn)換為0 5V的電壓，經(jīng)Rl輸入到射級跟隨器。本實施例中選用MAX1167進行A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出數(shù)據(jù)用型號為ADUM 1401的 總線隔離芯片將前后端隔離，由FPGA(型號為XC2S50)控制將數(shù)據(jù)寫入FIFO(型號為 IDT7205)中，通過型號為MHCM5的總線驅(qū)動芯片輸出數(shù)據(jù)供其他設(shè)備或模塊讀取。從而 實現(xiàn)將模擬量變換器和遠置單元集成設(shè)計為一個模塊，可以在縮減測量系統(tǒng)質(zhì)量、體積的 同時減少電纜使用數(shù)量，增強系統(tǒng)可靠性。本實施例中的六/1)采用嫩乂1167，采樣率為2001^ 8，此六/1)為4路輸入，5 1串行 輸出，可以在滿足多路輸入條件下，實現(xiàn)一路輸出，從而減少隔離芯片的使用數(shù)量，縮小模 塊體積。總線隔離芯片ADUM1401用來隔離變換后的數(shù)據(jù)，從而使測量系統(tǒng)與外系統(tǒng)隔離， 但是供電如果不隔離，則達不到隔離效果，所以需要對總線隔離芯片前后兩端電源供電進 行隔離，采用DCR010505隔離芯片，該芯片可由5V電壓隔離變換出一路隔離的5V電壓，供 前端電路使用，DCR010505輸出電流為200mA，使用η片DCR010505為本設(shè)備的η個獨立的隔離采集電路前端電路分別供電，從而達到測量系統(tǒng)與外系統(tǒng)隔離的作用。本實用新型中數(shù)據(jù)采用實時發(fā)送方式，采樣位數(shù)為16位，采樣數(shù)據(jù)通過FIFO緩 存，發(fā)送至其他設(shè)備，實現(xiàn)了本幀采集，本幀發(fā)送。本實用新型說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求1.一種模擬量采集變換器，其特征在于包括η路隔離采集電路、FPGA、FIF0和總線驅(qū) 動芯片，每一路隔離采集電路由分壓電路，射級跟隨器、A/D和總線隔離芯片組成，其中分壓電路將非標準量程電壓變換為標準量程電壓，將所述標準量程電壓輸出給射級 跟隨器；射級跟隨器接收分壓電路輸出的標準量程電壓，并進行濾波，將濾波后的模擬電壓信 號輸出給A/D;A/D:將從射級跟隨器接收到的模擬電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并輸出給總線隔離芯片；總線隔離芯片將接收到的數(shù)字信號的前后端進行隔離，并輸出給FPGA ； FPGA 將接收到的隔離后的數(shù)字信號寫入FIFO ；FIFO 存儲從FPGA接收到的數(shù)字信號，并將所述數(shù)字信號輸出至總線驅(qū)動芯片； 總線驅(qū)動芯片接收外部命令，將FIFO中存儲的數(shù)字信號輸出至外部設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬量采集變換器，其特征在于所述分壓電路由串聯(lián) 電阻Rl與R2組成，非標準量程電壓經(jīng)過電阻Rl與R2的分壓變換為標準量程電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬量采集變換器，其特征在于所述A/D的型號為 MAX1167。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬量采集變換器，其特征在于所述總線隔離芯片的 型號為ADUM1401。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬量采集變換器，其特征在于還包括電壓隔離芯片， 用于對總線隔離芯片前后兩端電源供電進行隔離。
專利摘要本實用新型涉及一種模擬量采集變換器，該模擬量采集變換器包括n路隔離采集電路、FPGA、FIFO和總線驅(qū)動芯片，每一路隔離采集電路由分壓電路，射級跟隨器、A/D和總線隔離芯片組成，其中分壓電路將非標準量程電壓變換為標準量程電壓，射級跟隨器對標準量程電壓進行濾波；A/D將模擬電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，總線隔離芯片將接收到的數(shù)字信號的前后端進行隔離；FPGA將隔離后的數(shù)字信號寫入FIFO；FIFO存儲從FPGA接收到的數(shù)字信號，總線驅(qū)動芯片接收外部命令，將FIFO中存儲的數(shù)字信號輸出至外部設(shè)備，該變換器減少了隔離芯片的使用數(shù)量和電纜的使用數(shù)量，從而縮小了測量系統(tǒng)的總體積和總質(zhì)量、增強可靠性。
文檔編號G01R15/14GK201859167SQ20102060798
公開日2011年6月8日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者張鵬, 彭旭鋒, 楊慧, 王昕 申請人:北京宇航系統(tǒng)工程研究所