專利名稱：高速模擬量采集模塊的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及涉及各類工業(yè)應用場合的遠端模擬量信號采集及電氣工程的配 套設備，尤其是涉及一種高速模擬量采集模塊。
背景技術：
目前，國內市場上現有的模擬量采集模塊，有的可以支持多種輸入方式，但輸入通 道數量不多，有的支持多路輸入通道，但采樣頻率不夠高，不能同時具備多路輸入通道、支 持多種輸入方式、信號采樣頻率高等特點。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種功能齊全、適用性強、穩(wěn)定可靠的高 速模擬量采集模塊。為了解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案一種高速模擬量采集模 塊，電源單元為CPU微處理器提供電源，CPU微處理器與數據綜合處理單元相互傳輸信號。所述人機接口用于指示高速模擬量采集模塊的電源工作狀態(tài)及數據通訊狀態(tài)。所述數據綜合處理單元包含模擬量輸入回路，模擬量輸入回路將接收的不同等級 的電壓或電流信號轉換成模數轉換器可接收的標準電壓信號，模數轉換器將該標準電壓信 號換成不同的碼值后輸入給CPU微處理器進行碼值判斷。所述模擬量輸入回路可采用單端輸入信號或采用差分輸入信號。所述模擬量輸入回路包括放大器、跟隨器、濾波回路、模數轉換器，其中，在放大器 和端子之間連接有信號連接器，用于將輸入的電流信號轉換成電壓信號，端子處進來的信 號經放大器、跟隨器、濾波回路、模數轉換器處理后傳輸給CPU微處理器。本實用新型一種高速模擬量采集模塊中的數據綜合處理單元的模擬量輸入回路， 接收不同等級的電壓或電流信號，當輸入為電流信號時，需要短接主板上的信號連接器，使 電流信號轉換成電壓信號，不同等級的電壓信號經模擬量輸入回路處理后使信號轉換成模 數轉換器可以接收的標準信號，模數轉換器再將該標準信號傳輸給CPU微處理器進行碼值 判斷，模擬量輸入回路可以接收10路單端輸入信號也可以接收5路差分輸入信號，所述模 數轉換器具備高分辨率和可選擇的高采樣頻率；所述CPU微處理器內部具有大容量的數據 存儲器以及RS485通訊接口，本實用新型以高性能CPU為核心，配套LED作為人機接口，具 備RS485通訊接口，使用標準的MODBUS協議。本實用新型具有如下優(yōu)點功能齊全、適用性強，可接收多種不同等級的電壓或電 流輸入信號、支持單端輸入方式及差分輸入方式、信號采樣頻率高、分辨率高。

本實用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中圖1是本實用新型的電路原理框架圖；[0013]圖2是本實用新型的單端模擬量輸入回路原理框圖；圖3是本實用新型的差分模擬量輸入回路原理框圖；圖4是本實用新型是CPU微處理中的軟件自動調整內部增益程序流程圖.
具體實施方式
本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘 述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只 是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。如圖1、圖2、圖3、圖4所示，一種高速模擬量采集模塊，電源單元為CPU微處理器 提供電源，CPU微處理器與數據綜合處理單元相互傳輸信號，所述CPU微處理器通過人機 接口輸出信號，所述人機接口用于指示高速模擬量采集模塊的電源工作狀態(tài)及數據通訊狀 態(tài)。所述數據綜合處理單元包含模擬量輸入回路，模擬量輸入回路將接收的不同等級的電 壓或電流信號轉換成模數轉換器可接收的標準電壓信號，模數轉換器將該標準電壓信號換 成不同的碼值后輸入給CPU微處理器進行碼值判斷，所述模擬量輸入回路采用單端輸入信 號或采用差分輸入信號，所述模擬量輸入回路包括放大器、跟隨器、濾波回路、模數轉換器， 其中，在放大器和端子之間連接有信號連接器，用于將輸入的電流信號轉換成電壓信號，端 子處進來的信號經放大器、跟隨器、濾波回路、模數轉換器處理后傳輸給CPU微處理器。在圖1中，數據綜合處理單元還包含有RS485通訊回路、組態(tài)控制軟件、Watchdog 回路，組態(tài)控制軟件經RS485通訊回路與CPU微處理器交互信號，Watchdog回路輸出信號給 CPU微處理器，模擬量輸入回路接收10通道模擬量輸入信號，模擬量輸入回路并通過SPI總 線與CPU微處理器交互信號。組態(tài)控制軟件可以通過RS485通訊回路與CPU微處理器完成 數據傳輸，電源單元為CPU微處理器提供電源，人機接口中的LED分別用以指示電源狀態(tài)、 通訊接收狀態(tài)、通訊發(fā)送狀態(tài)。本實用新型采用模塊化結構，主板安裝在殼體內，主板主要由CPU微處理器、電源 單元、人機接口、數據綜合處理單元部分組成。所述CPU微處理器內部具有大容量的數據存 儲器以及RS485通訊接口。參照圖1、圖2，本實用新型的模擬量輸入回路主要由放大器、跟隨器、濾波回路、 模數轉換器構成，采用單端輸入方式(即信號的正端接回路的正端，信號的負端接電源的 負端)，可接收10路外部設備不同等級的電壓或電流信號，由于模數轉換器只接收電壓信 號，當輸入為電流信號時，需要短接主板上的信號連接器JP1，使電流信號轉換成電壓信號， 不同等級的電壓信號經模擬量輸入回路中的放大器、跟隨器、濾波回路、模數轉換器處理 后，使信號轉換成模數轉換器可以接收的標準電壓信號，模數轉換器將采集到的標準信號 轉換成數字量信號，傳輸給CPU微處理器處理。模數轉換器具備高分辨率(分辨率達16bit，可用于高精度測量設備)，同時具備 高采樣頻率的特性(采樣頻率達100Hz，可同時采集兩路模入信號)。參照圖1、圖3，本實用新型的模擬量輸入回路主要由兩組放大器、跟隨器、濾波回 路、模數轉換器構成，采用差分輸入方式(即信號的正端接回路1的正端，信號的負端接回路2的正端)，可接收5路外部設備不同等級的電壓或電流信號，當輸入為電流信號時，需要短接主板上的信號連接器JP1、JP2，使電流信號轉換成電壓信號，不同等級的電壓信號通過 模擬量輸入回路中的放大器、跟隨器、濾波回路、模數轉換器處理后，使信號轉換成模數轉 換器可以接收的標準信號，模數轉換器將采集到的標準信號轉換成數字量信號，傳輸給CPU 微處理器處理。參照圖1、圖4，模擬量輸入回路可接收外部設備的多種輸入等級的信號(包括 士 10V、士5V、0 10V、0 5V、4 20mA)，不同等級的信號經模擬量輸入回路整定成模數轉 換器可接收的標準電壓信號，經模數轉換器轉換成不同碼值后，由CPU完成對碼值的判斷， 若最大碼值與最小碼值的差值絕對值大于預設值，碼值直接經CPU中后級處理，否則，CPU 將調整模數轉換器的增益，使最大碼值與最小碼值的差值絕對值大于預設值。CPU完成對碼 值的判斷的目的是看精度是否達到要求。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型 的保護范圍之內。
權利要求一種高速模擬量采集模塊，其特征在于電源單元為CPU微處理器提供電源，CPU微處理器與數據綜合處理單元相互傳輸信號。
2.根據權利要求1所述的高速模擬量采集模塊，其特征在于所述高速模擬量采集模 塊的電源工作狀態(tài)及數據通訊狀態(tài)通過人機接口指示。
3.根據權利要求1所述的高速模擬量采集模塊，其特征在于所述數據綜合處理單元 包含模擬量輸入回路，模擬量輸入回路將接收的不同等級的電壓或電流信號轉換成模數轉 換器可接收的標準電壓信號，模數轉換器將該標準電壓信號換成不同的碼值后輸入給CPU 微處理器進行碼值判斷。
4.根據權利要求3所述的高速模擬量采集模塊，其特征在于所述模擬量輸入回路采 用單端輸入信號或采用差分輸入信號。
5.根據權利要求3或4所述的高速模擬量采集模塊，其特征在于所述模擬量輸入回 路包括放大器、跟隨器、濾波回路、模數轉換器，其中，在放大器和端子之間連接有信號連接 器，用于將輸入的電流信號轉換成電壓信號，端子處進來的信號經放大器、跟隨器、濾波回 路、模數轉換器處理后傳輸給CPU微處理器。
專利摘要本實用新型公開一種高速模擬量采集模塊，其特征在于電源單元為CPU微處理器提供電源，CPU微處理器與數據綜合處理單元相互傳輸信號，所述數據綜合處理單元包含模擬量輸入回路，模擬量輸入回路將接收的不同等級的電壓或電流信號轉換成模數轉換器可接收的標準電壓信號，模數轉換器將該標準電壓信號換成不同的碼值后輸入給CPU微處理器進行碼值判斷。功能齊全、適用性強，可接收多種不同等級的電壓或電流輸入信號、支持單端輸入方式及差分輸入方式、信號采樣頻率高、分辨率高。
文檔編號G06F17/40GK201570030SQ20092030541
公開日2010年9月1日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權日2009年6月30日
發(fā)明者李 杰, 陸曉陽 申請人:德陽瑞能電力科技有限公司