[发明专利]全隔离数据采集装置

说明书

本发明涉及一种全隔离数据采集装置，属计算机数据采集领域。

目前，多路数据采集或巡测(包括温度巡测)装置中多采用电子多路开关或干簧管来进行多路采样。都是在采样时将被测信号直接接到测量电路上，未经过渡或隔离，从而造成现场抗干扰能力差，系统的可靠性差和精密度低等问题。采用这种装置往往在实验室能够取得令人满意的试验结果，但无法在现场使用。

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，而提供一种可靠性好、精密度高的全隔离数据采集装置。该装置使用电容和继电器构成全隔离电路，可准确巡测复杂环境下的若干不同的信号。

本发明的目的可以通过如下措施来达到，多路采样电路主要由双刀双掷继电器、与继电器相连的采样电容、一端接在被测信号上而另一端接在该继电器上的阻容滤波网络和采样控制A/D转换电路构成。通信电路主要由驱动器、与该驱动器输出端相连的光电隅合器件和一些匹配的电阻构成。

本发明的目的还可以通过如下措施来达到，一种全隔离数据采集装置采样电容接在双刀双掷继电器的两固定端之间，两只常闭接点接在阻容滤波网络的一端，而阻容滤波网络的另一端接在被测信号上，所有各路继电器的两只常开接点都接在程控放大器PGA的输入端。光电隅合器件与驱动器的输出端连接，每台采集站的接口同时并接在四芯总线上，由上位机通讯板中的单片机控制，通信主板是符合AT总线的专门一块板，插在工业PC机上。

本发明与己有技术相比具有如下优点：

(1)由于使用电容来过渡被测信号，测量的只是该信号镜像电容上的电压，所以完全实现了被测信号与系统的电气隔离。

(2)由于信号只接入一无源的阻容滤波网络，与后面的电路无关，所以在多通道情况下，各通道之间无电的联系，从而实现了通道间的隔离。

(3)通信电路设计简洁，性能可靠。

(4)该装置可广泛应用于电力、石油、化工、冶金等行业的一切需可靠监视数据的场合，可准确巡测复杂环境下的60多个不同信号。

下面结合附图详细说明本发明。

图1，全隔离数据采集装置电路简图。

图2，多路采样电路部分展开图。

图3，通信电路部分展开图

由图1可见，该数据采集装置由单片机、单片机相应的外围电路、多路采样电路和通信电路构成。装置的主控制单元是MCS-51系列单片机8031，并与程序存储器、数据存储器等构成完整的单片机系统。通信电路的发端和收端分别接在8031的串口上即TXD和RXD，并将8031要传送的数据通过接口电路转换成合适远距传送的形式传送。采样继电器的控制驱动电路直接接在8031的P1口上，控制继电器的依次动作。同时8031的P1口还控制PGA的增益。

图1所示程序存储器27256用以存放装置的程序。带掉电保护的数据存储器用以保存设定参数，同时也是运算时的数据缓存区，该片为6264。芯片146818为一实时时钟电路，它不仅能提供定时中断，更能提供一百年的自动日历。Wdog俗称看门狗单元，能保证CPU程序运行异常时自行复位。PRT为标准打印机接口。

图2所示四只电阻R和一只电容CA组成阻容滤波网络，采样电容CD接在双刀双掷继电器J的两个固定端之间，两只常闭接点接在阻容滤波网络的一端，而阻容滤波网络的另一端接在被测信号V上，所有各路继电器的两只常开接点都连接在PGA的输入端上。PGA通过控制电路与ADD BUS相连接，PGA输出送到A/D电路，被CPU控制进行模数变换，其变换结果通过DATA BUS送到CPU。上述多路采样单元用以实现全隔离电压采集，再加一些外围电路即可测量电阻、电流等信号。

图3所示通信电路主要由驱动器、光电隅合器件和一些匹配的电阻构成。通信主板是符合AT总线的专门一块板，插在工业PC机上(486等)使用。总线型网络的每一条总线上可挂多至16台采集站与主机通信。该电路由于采用电流型传送信号，可耐受强干扰，每端都进行光电隔离，总线是全浮空的。

图3左侧虚框内是上位机的接口电路，右侧虚框内是一台采集站的接口电路，各站接口电路完全相同，它们同时并接在四芯总线上，由上位机通讯板中的CPU控制，它们按设计好的规约与主机通信。

下面叙述一次采集信号的过程。