CN103675432B - 应用于有纸记录仪的信号幅度转换系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于有纸记录仪的信号幅度转换系统，包括模拟信号采集装置、信号幅度转换装置及模数转换器；信号幅度转换装置的输入端与模拟信号采集装置的输出端相连，输出端与模数转换器的输入端相连；其中，信号幅度转换装置包括固定衰减器和可编程增益放大器，且固定衰减器的输出端与可编程增益放大器的输入端相连，固定衰减器的输入端作为信号幅度转换装置的输入端，可编程增益放大器的输出端作为信号幅度转换装置的输出端；采用本发明的系统，可使得当采集的模拟电压信号超出模数转换器的处理范围时，亦可实现对上述模拟电压信号的记录。
Description
技术领域
本发明涉及工业控制技术领域，特别涉及一种应用于有纸记录仪的信号幅度转换系统。
背景技术
在现有技术中，有纸记录仪可记录模拟电压信号；其具体的工作过程如下：首先采集需记录的模拟电压信号，然后利用模数转换器将上述模拟电压信号转换为数字电压信号，再然后通过特定的算法，最后将计算结果通过打印机进行打印，即可实现对模拟电压信号的记录。
但是，由于现有技术中的模数转换器处理模拟信号的范围有限，这就使得，当所采集的模拟电压信号超出模数转换器的处理范围时，模数转换器就不能对其进行模数转换，进而使得有纸记录仪不能记录上述模拟电压信号。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种应用于有纸记录仪的信号幅度转换系统，以使得当采集的模拟电压信号超出模数转换器的处理范围时，亦可实现对上述模拟电压信号的记录。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种应用于有纸记录仪的信号幅度转换系统，包括模拟信号采集装置、信号幅度转换装置及模数转换器；
所述信号幅度转换装置的输入端与所述模拟信号采集装置的输出端相连，输出端与所述模数转换器的输入端相连；
其中，所述信号幅度转换装置包括固定衰减器和可编程增益放大器，且所述固定衰减器的输出端与可编程增益放大器的输入端相连，所述固定衰减器的输入端作为所述信号幅度转换装置的输入端，所述可编程增益放大器的输出端作为所述信号幅度转换装置的输出端。
一种应用于有纸记录仪的信号幅度转换系统，包括模拟信号采集装置、信号幅度转换装置及模数转换器；
所述信号幅度转换装置的输入端与所述模拟信号采集装置的输出端相连，输出端与所述模数转换器的输入端相连；
其中，所述信号幅度转换装置包括固定衰减器、可编程增益放大器和双通道光电开关，且所述固定衰减器的输入端与所述双通道光电开关的输出端相连，输出端与所述可编程增益放大器的输入端相连，所述双通道光电开关的控制端与单片机相连，所述双通道光电开关的输入端作为所述信号幅度转换装置的输入端，所述可编程增益放大器的输出端作为所述信号幅度转换装置的输出端。
优选的，所述可编程增益放大器的型号为PGA280。
优选的，所述双通道光电开关的型号为AQW214SZ。
优选的，所述双通道光电开关的数量为2个。
优选的，所述模拟信号采集装置包括三个输入端，分别为第一输入端、第二输入端和接地端。
优选的，当所述模拟信号采集装置所采集的信号为热电偶信号、直流电压信号、直流电流信号或接点输入信号时，所述第一输入端与所述热电偶信号、直流电压信号、直流电流信号或接点输入信号的正极相连，所述第二输入端与所述热电偶信号、直流电压信号、直流电流信号或接点输入信号的负极相连，所述接地端悬空。
优选的，当所述模拟信号采集装置所采集的信号为热电阻信号时，所述第一输入端与所述热电阻的正极相连，第二输入端与所述热电阻的负极相连，所述接地端与所述热电阻的接地端相连。
优选的，所述模数转换器的型号为ADS1259。
优选的，所述模数转换器具有24位的转换精度和每秒钟14K的采样速率。
由上述的技术方案可以看出，在本发明实施例中，当模拟信号采集装置所采集的模拟电压信号超出模数转换器的处理范围时，可首先用信号幅度转换装置中的固定衰减器对其进行衰减，然后可再利用可编程增益放大器对衰减后的信号进行放大或再次衰减，从而可使得上述模拟电压信号位于模数转换器的处理范围，最终使得有纸记录仪可记录上述模拟电压信号。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所公开的应用于有纸记录仪的信号幅度转换系统的示意图；
图2为本发明实施例所公开的应用于有纸记录仪的信号幅度转换系统的又一示意图；
图3为本发明实施例所公开的应用于有纸记录仪的信号幅度转换系统的另一示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明公开了一种应用于有纸记录仪的信号幅度转换系统，如图1所示，该系统至少包括：模拟信号采集装置11、信号幅度转换装置12及模数转换器13；
其中，信号幅度转换装置12的输入端与模拟信号采集装置11的输出端相连，输出端与模数转换器13的输入端相连；
具体的，如图2所示，信号幅度转换装置12可包括固定衰减器21和可编程增益放大器22;固定衰减器21的输出端与可编程增益放大器22的输入端相连，且固定衰减器21的输入端作为信号幅度转换装置12的输入端与模拟信号采集装置11的输出端相连，可编程增益放大器22的输出端作为信号幅度转换装置12的输出端与模数转换器13的输入端相连;
更具体的，模数转换器13的型号可为ADS1259，且其具有24位的转换精度及每秒钟14K的采样速率；可编程增益放大器22的型号可为PGA280，可对模拟电压信号衰减1/2、1/4及1/8倍和对模拟电压信号放大1、2、4、8、16、32及64倍；
且当模拟信号采集装置11所采集的电压信号位于（-20V～20V）间时，其固定衰减器21可把信号衰减到（—10V～+10V）间，而可编程增益放大器22可将衰减后的信号再衰减8倍，使之信号的范围位于（-1.25V—+1.25V）之间，从而使上述信号位于模数转换器13的可处理范围(在现有技术中，模数转换器13的处理范围为—5V～+5V之间)；而当模拟信号采集装置11所采集的电压信号位于（-20mV～+20mV）间时，其固定衰减器21可把上述信号衰减至（-10mV～+10mV）间，而可编程增益放大器22可将衰减后的信号再放大128倍，使信号的范围位于（-1.28V～+1.28V）间，从而亦使得上述信号位于模数转换器13的可处理范围。
由上可见，在本发明实施例中，当模拟信号采集装置11所采集的模拟电压信号超出模数转换器13的处理范围时，可首先用信号幅度转换装置12中的固定衰减器21对其进行衰减，然后可再利用可编程增益放大器22对衰减后的信号进行放大或再次衰减，从而可使得上述模拟电压信号位于模数转换器13的处理范围，最终使得有纸记录仪可记录上述模拟电压信号。
实施例二
本发明公开了又一种应用于有纸记录仪的信号幅度转换系统，仍可参见图1，可包括模拟信号采集装置11、信号幅度转换装置12及模数转换器13；
其中，信号幅度转换装置12的输入端与模拟信号采集装置11的输出端相连，输出端与模数转换器13的输入端相连；
具体的，如图3所示，信号幅度转换装置12可包括固定衰减器31、可编程增益放大器32和双通道光电开关33，且固定衰减器31的输入端与双通道光电开关33的输出端相连，输出端与可编程增益放大器32的输入端相连，双通道光电开关33的控制端与单片机相连，双通道光电开关33的输入端作为信号幅度转换装置12的输入端与模拟信号采集装置11的输出端相连，可编程增益放大器32的输出端作为信号幅度转换装置12的输出端与模数转换器13的输入端相连；
更具体的，可编程增益放大器32的型号可为FGA280，可对模拟电压信号衰减1/2、1/4及1/8倍和对模拟电压信号放大1、2、4、8、16、32及64倍；而模数转换器13的型号可为ADS1259，且其可具有24位的转换精度和每秒钟14K的采样速率。
由上可见，在本发明实施例中，当模拟信号采集装置11所采集的模拟电压信号超出模数转换器13的处理范围时，可首先用信号幅度转换装置12中的固定衰减器31对其进行衰减，然后可再利用可编程增益放大器32对衰减后的信号进行放大或再次衰减，从而可使得上述模拟电压信号们于模数转换器13的处理范围，最终使得有纸记录仪可记录上述模拟电压信号。
在本发明其它实施例中，上述实施例二中的模拟信号采集装置11可具体包括三个输入端，可分别为第一输入端、第二输入端和接地端；而双通道光电开关33的型号可为AQW214SZ，其数量可为2个，可分别为第一双通道光电开关和第二双通道光电开关，且双通道光电开关33的开通时间可在0.5ms内，其关断时间可在0.2ms内；
具体的，当模拟信号采集装置11所采集的信号为热电偶信号、直流电压信号、直流电流信号和接点信号时，模拟信号采集装置11的第一输入端可与热电偶信号、直流电压信号、直流电流信号或接点输入信号的正极相连，而第二输入端可与热电偶信号、直流电压信号、直流电流信号或接点输入信号的负极相连，接地端悬空；
更具体的，当模拟信号采集装置11所采集的信号为热电偶信号、直流电压信号、直流电流信号和接点信号时，可采用单片机口线控制选通第一双通道光电开关；
而当模拟信号采集装置11所采集的信号为热电阻信号时，其模拟信号采集装置11的第一输入端可与热电阻的正极相连，第二输入端可与热电阻的负极相连，接地端可与热电阻的接地端相连；
而当模拟信号采集装置11所采集的信号为热电阻信号时，可采用单片机口线控制选通第一双通道光电开关和第二双通道光电开关；
由上可见，采用本发明的装置，可使得无纸记录仪对热电偶信号、直流电压信号、直流电流信号、接点信号和热电阻信号均可进行处理；同时，当有多路输入信号时，可采用差分输入方式，通过双通道光电开关33亦可实现对信号和信号间的完全隔离，使信号间完全不存在干扰。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种应用于有纸记录仪的信号幅度转换系统，其特征在于，包括模拟信号采集装置、信号幅度转换装置及模数转换器；
所述信号幅度转换装置的输入端与所述模拟信号采集装置的输出端相连，输出端与所述模数转换器的输入端相连；
其中，所述信号幅度转换装置包括固定衰减器和可编程增益放大器，且所述固定衰减器的输出端与可编程增益放大器的输入端相连，所述固定衰减器的输入端作为所述信号幅度转换装置的输入端，所述可编程增益放大器的输出端作为所述信号幅度转换装置的输出端；
其中，当所述模拟信号采集装置所采集的模拟电压信号超出所述模数转化器的处理范围时，所述固定衰减器用于对所述模拟电压信号进行衰减，所述可编程增益放大器用于对衰减后的信号进行放大或再次衰减，以使得所述模拟电压信号位于模数转换器的处理范围内。
2.一种应用于有纸记录仪的信号幅度转换系统，其特征在于，包括模拟信号采集装置、信号幅度转换装置及模数转换器；
所述信号幅度转换装置的输入端与所述模拟信号采集装置的输出端相连，输出端与所述模数转换器的输入端相连；
其中，所述信号幅度转换装置包括固定衰减器、可编程增益放大器和双通道光电开关，且所述固定衰减器的输入端与所述双通道光电开关的输出端相连，输出端与所述可编程增益放大器的输入端相连，所述双通道光电开关的控制端与单片机相连，所述双通道光电开关的输入端作为所述信号幅度转换装置的输入端，所述可编程增益放大器的输出端作为所述信号幅度转换装置的输出端；
其中，当所述模拟信号采集装置所采集的模拟电压信号超出所述模数转化器的处理范围时，所述固定衰减器用于对所述模拟电压信号进行衰减，所述可编程增益放大器用于对衰减后的信号进行放大或再次衰减，以使得所述模拟电压信号位于模数转换器的处理范围内。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述可编程增益放大器的型号为PGA280。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述双通道光电开关的型号为AQW214SZ。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述双通道光电开关的数量为2个。
6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述模拟信号采集装置包括三个输入端，分别为第一输入端、第二输入端和接地端。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，当所述模拟信号采集装置所采集的信号为热电偶信号、直流电压信号、直流电流信号或接点输入信号时，所述第一输入端与所述热电偶信号、直流电压信号、直流电流信号或接点输入信号的正极相连，所述第二输入端与所述热电偶信号、直流电压信号、直流电流信号或接点输入信号的负极相连，所述接地端悬空。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，当所述模拟信号采集装置所采集的信号为热电阻信号时，所述第一输入端与所述热电阻的正极相连，第二输入端与所述热电阻的负极相连，所述接地端与所述热电阻的接地端相连。
9.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述模数转换器的型号为ADS1259。
10.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述模数转换器具有24位的转换精度和每秒钟14K的采样速率。
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