[发明专利]多通道、高精度数据采集器无效
申请号: | 200810022841.7 | 申请日: | 2008-07-24 |
公开(公告)号: | CN101329812A | 公开(公告)日: | 2008-12-24 |
发明(设计)人: | 刘必振;钱丽丽;刘昊;姚国良;陆生礼 | 申请(专利权)人: | 东南大学 |
主分类号: | G08C19/00 | 分类号: | G08C19/00;G08C19/16;H03M1/34 |
代理公司: | 南京经纬专利商标代理有限公司 | 代理人: | 魏学成 |
地址: | 215123江苏*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 通道 高精度 数据 采集 | ||
技术领域
本发明涉及一种工业生产领域的多通道、高精度数据采集器。
背景技术
现代工业过程正向复杂化、高速化、大型化方向发展,随着计算机技术、信息技术、网络技术等高新技术的快速发展,数据采集,特别是高精度的数据采集仪器在工业过程中充当测量和控制角色的仪器的智能化程度越来越高。同时,在很多场合中,往往被采集的数据不仅仅只是一种,或者需要采集多个个数据对被采集的一起进行监控,这就要求数据采集的仪器拥有多种采集功能和多通道采集功能的数据采集仪器。这种智能仪器的引入在提高工业生产效率方面发挥了重要的作用。并且在某些程度上减轻了工人的负担,保障了工人的安全。在目前的工业应用中,数据采集仪器都采用单片机技术构成嵌入式系统,完成信号采集、分析显示和存储,由于受单片机性能和所采用技术的限制存在以下缺点:测试功能单一、通道数少(不超过两个同步采集通道)、精度低、信号范围窄、人机对话操作繁琐、显示功能简单、实时分析处理和长时间连续记录的能力不够。
发明内容
技术问题:本发明针对以上现有技术存在的缺点,提出一种多通道(8个同步测试通道)、多采集方式(电压、电流、热阻、热偶、开关量和变送器这六种采集方式)、高精度(所有测量类型测量精度优于2‰)的数据采集器。
技术方案:一种多通道、高精度数据采集器,包括:
由CPU连接看门狗电路、JTAG调试口组成的微处理器模块,用于发送控制信号、计算测量信号、与上位机通信;由稳压电路、电源去纹波电路、参考电压源电路、精密电流源电路、A/D电源隔离电路组成的电源模块,用于给多通道、高精度数据采集器提供电源;由两个输入信号端子和传感器采集电路组成的数据采集模块,用于采集物理信号并输出,还包括信号选择模块、模拟测量模块,所述信号选择模块包括:通道选择电路,接收所述微处理器模块的控制信号和数据采集模块5采集的物理信号,对物理信号进行通道选择后输出;
电流选择电路,接收所述微处理器模块的控制信号,选择待测通道;
总线,包括第一条总线、第二条总线、第三条总线,接收所述通道选择电路、电流选择电路输出的信号;
功能选择电路,接收所述微处理器模块的控制信号,通过所述总线接收所述通道选择电路、电流选择电路输出的信号进行功能选择后输出;
所述模拟测量模块包括:
放大电路,接收所述功能选择电路输出的信号并进行放大后输出;
A/D模数转换电路接收所述放大电路输出的放大信号并进行测量,转化为数字信号后输出;
外部参考源电路,给所述A/D模数转换电路提供一标准的参考电压;
光耦隔离电路,隔离数字部分和模拟部分信号,通过SPI通信协议实现所述放大电路、A/D模数转换电路与微处理器模块之间的通信。
工作时,通道选择电路、电流选择电路通过输入信号端子接收传感器电路采集的物理信号进行通道选择或电流选择后输出到总线,功能选择电路接收总线上的信号进行功能选择并输出到放大电路,放大电路将信号放大后输出到A/D模数转换电路进行模数转换为数字信号,光耦隔离电路利用SPI协议将数字信号传给微处理器模块,微处理器模块计算得到测量结果并通过Modbus协议把测量结果传输给上位机通过LCD显示测量数据。系统电源模块接收外部24V直流电源,给整个系统供电。
有益效果:高度集成的模块设计,以微处理器CPU为核心结合了数据采集模块、信号选择模块、模拟测量模块,微处理器模块、电源模块;测试功能强大、通用性高;多通道、高精度采集,大大提高工业生产效率。
附图说明
下面结合附图对本发明具体实施方式进行详细说明。
图1:本发明多通道高精度数据采集器的结构框图;
图2:通道选择电路原理图以及总线;
图3:电流选择电路原理图;
图4:功能选择电路原理图;
图5:模拟测量模块的电路原理图;
图6:微处理器模块的电路原理图;
图7:稳压电路原理图;
图8:去纹波电路原理图;
图9:A/D电源隔离电路原理图
图10:参考电压源电路原理图;
图11:精密电流源电路原理图;
图12:输入信号端子引脚图;
图13:测热电阻等效原理图;
图14:A/D模数的SPI通信协议时序图;
图15:配置软件界面图。
图16:模拟测量模块与微处理器模块数据传输流程图。
具体实施方式
本系统整体结构如图1所示,一种多通道、高精度数据采集器,包括:
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