CN105634493A - 一种数据采样方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种数据采样方法及装置，该方法包括:对待采样数据进行采样，获取采样数据；对采样数据进行光转换处理生成光数据，传输光数据，对光数据进行光转换逆处理得到采样数据；处理采样数据。通过本发明的实施，将采样信号装换为光信号传输，实现了采样信号的光纤隔离，由于光信号基本不会衰减且具备更高的抗扰性，满足了传输距离远、干扰低且实现简单的要求。
Description
技术领域
本发明涉及模拟量等数据的采样领域，尤其涉及一种数据采样方法及装置。
背景技术
模拟量采样技术在各领域得到了广泛应用，但是常用的采样技术都存在一些缺点，如基于传统电力线采样，随着电力线缆的增长，信号容易衰减，也容易受干扰，采样传输距离短，很难满足几米甚至几十米远距离高质量的采样，同时采样信号不能满足电器隔离的要求；而利用电力载波信号进行采样，采样信号实现了有效隔离与远距离传输，但是载波信号叠加在电力线上，容易受各种外界因素影响，实现难度大。
因此，如何提供一种可具备采样距离远、干扰低且容易实现的采样技术，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种数据采样方法及装置，提供了一种同时具备采样距离远、干扰低且容易实现的采样技术。
本发明提供了一种数据采样方法，在一个实施例中，该方法包括:对待采样数据进行采样，获取采样数据；对采样数据进行光转换处理生成光数据，传输光数据，对光数据进行光转换逆处理得到采样数据；处理采样数据。
进一步的，上述实施例中的对待采样数据进行采样的步骤包括：将待采样数据调理为电信号，对电信号进行采样。
进一步的，上述实施例中的电信号为电压信号；将待采样数据调理为电信号的步骤包括：对待采样数据进行采样运放处理，将待采样数据转换为0-5v的电压信号；对电信号进行采样的步骤包括：将电压信号输入到模数转换器ADC转换芯片的采样通道，利用模数转换器ADC转换芯片对电压信号进行采样。
进一步的，上述实施例中的模数转换器ADC转换芯片采用串行外围接口SPI(SerialPeripheraIinterface)的接口方式，对电压信号进行采样得到的采样数据为串行外围接口SPI格式的电压信号。
进一步的，上述实施例在对所述采样数据进行光转换处理生成光数据之前，还包括：根据所述光数据的传输距离及数据传输速率确定光发送器的型号及光接收器的型号；所述对所述采样数据进行光转换处理生成光数据的步骤包括：利用确定型号的光发送器对所述采样数据进行光转换处理生成光数据；所述对所述光数据进行光转换逆处理得到所述采样数据的步骤包括：利用确定型号的光接收器对所述光数据进行光转换逆处理得到所述采样数据。
本发明提供了一种数据采样装置，在一个实施例中，该数据采样装置包括依次连接的采样单元、光传输单元及处理单元，其中，采样单元用于对待采样数据进行采样，获取采样数据；光传输单元用于对采样数据进行光转换处理生成光数据，传输光数据，对光数据进行光转换逆处理得到采样数据；处理单元用于处理采样数据。
进一步的，上述实施例中的采样单元包括调理电路及采样电路，调理电路用于将待采样数据调理为电信号，采样电路用于对电信号进行采样。
进一步的，上述实施例中的调理电路包括采样运放电路，采样运放电路用于对待采样数据进行采样运放处理，将待采样数据转换为0-5v的电压信号；采样电路包括模数转换器ADC转换芯片，模数转换器ADC转换芯片用于对其采样通道输入的电压信号进行采样。
进一步的，上述实施例中的模数转换器ADC转换芯片还用于采用串行外围接口SPI的接口方式，对电压信号进行采样转换得到串行外围接口SPI格式的采样数据。
进一步的，上述实施例中的所述光传输单元包括用于光发送器、光纤、光接收器及型号确定单元；所述型号确定单元用于根据所述光数据的传输距离及数据传输速率确定所述光发送器的型号及所述光接收器的型号；所述光发送器用于利用确定型号的光发送器将所述采样数据转换为光数据，通过所述光纤发送至所述光接收器；所述光接收器用于利用确定型号的光接收器对所述光数据进行光转换逆处理得到所述采样数据。
本发明的有益效果：
本发明提供的方案，通过将采样信号装换为光信号传输，实现了采样信号的光纤隔离，由于光信号基本不会衰减且具备更高的抗扰性，满足了传输距离远、干扰低且实现简单的要求；进一步的，通过模数转换器ADC转换芯片对待采样数据进行采样获取采样数据，因模数转换器ADC芯片精度高，实现了数字量传输，采样精度高。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的数据采样方法的流程图；
图2为本发明第二实施例提供的数据采样装置的结构示意图；
图3为本发明第三实施例中调理电路的示意图；
图4为本发明第三实施例中模数转换器ADC转换芯片的连接示意图；
图5为本发明第三实施例中模数转换器ADC转换芯片的时钟逻辑图；
图6为本发明第三实施例中光传输单元的连接示意图；
图7为本发明第三实施例中光传输单元的信号流向图；
图8为本发明第三实施例提供的数据采样方法的流程图。
具体实施方式
现通过具体实施方式结合附图的方式对本发明做出进一步的诠释说明。
第一实施例：
图1为本发明第一实施例提供的数据采样方法的流程图，由图1可知，在本实施例中，本发明提供的数据采样方法包括以下步骤：
S101：对待采样数据进行采样，获取采样数据；
S102：对采样数据进行光转换处理生成光数据；
S103：传输光数据；
具体的，利用光纤传输光数据；
S104：对光数据进行光转换逆处理得到采样数据；
S105：处理采样数据。
在一些实施例中，图1中步骤S101包括：将待采样数据调理为电信号，对电信号进行采样。
在一些实施例中，电信号为电压信号；上述实施例中的将待采样数据调理为电信号的步骤包括：对待采样数据进行采样运放处理，将待采样数据转换为0-5v的电压信号；对电信号进行采样的步骤包括：将电压信号输入到模数转换器ADC转换芯片的采样通道，利用模数转换器ADC转换芯片对电压信号进行采样。
在一些实施例中，上述实施例中的模数转换器ADC转换芯片采用串行外围接口SPI的接口方式，对电压信号进行采样得到的采样数据为支持串行外围接口SPI格式的电压信号。
在一些实施例中，图1所示实施例在步骤S102之前还包括：根据所述光数据的传输距离及数据传输速率确定光发送器的型号及光接收器的型号；此时，步骤S102包括：利用确定型号的光发送器对所述采样数据进行光转换处理生成光数据；步骤S104包括：利用确定型号的光接收器对所述光数据进行光转换逆处理得到所述采样数据。
第二实施例：
图2为本发明第二实施例提供的数据采样装置的结构示意图，由图2可知，在本实施例中，本发明提供的数据采样装置2包括依次连接的采样单元21、光传输单元22及处理单元23，其中，
采样单元21用于对待采样数据进行采样，获取采样数据；
光传输单元22用于对采样数据进行光转换处理生成光数据，传输光数据，对光数据进行光转换逆处理得到采样数据；
处理单元23用于处理采样数据。
在一些实施例中，如图2所示，采样单元21包括调理电路及采样电路，调理电路用于将待采样数据调理为电信号，采样电路用于对电信号进行采样。
在一些实施例中，上述实施例中的调理电路包括采样运放电路，采样运放电路用于对待采样数据进行采样运放处理，将待采样数据转换为0-5v的电压信号；采样电路包括模数转换器ADC转换芯片，模数转换器ADC转换芯片用于对其采样通道输入的电压信号进行采样。
在一些实施例中，上述实施例中的模数转换器ADC转换芯片还用于采用串行外围接口SPI的接口方式，对电压信号进行采样转换得到支持串行外围接口SPI格式的采样数据。
在一些实施例中，如图2所示，光传输单元22包括用于光发送器、光纤、光接收器及型号确定单元；所述型号确定单元用于根据所述光数据的传输距离及数据传输速率确定所述光发送器的型号及所述光接收器的型号；所述光发送器用于利用确定型号的光发送器将所述采样数据转换为光数据，通过所述光纤发送至所述光接收器；所述光接收器用于利用确定型号的光接收器对所述光数据进行光转换逆处理得到所述采样数据。
第三实施例：
现结合具体应用实例及图2至图8对本发明做进一步的诠释说明；由图8可知，在本实施例中，本发明提供的数据采样方法包括：
S801：对待采样信号进行调理，使输入待采样信号转变成电压信号；
在步骤S801中，待采样信号需要通过采样运放计算，使信号转变成5V以内的电压信号，同时需要在输入信号端采取一定的保护电路，保证进入到后级的电压电流安全，不损坏后级电路，调理电路的一种实现方式如图3所示；
S802：对待采样信号调理得到的电压信号进行运放跟随器跟随；
通过对电压信号的跟随，实现了跟随前后级信号的隔离，避免了前后级电路阻抗对信号的影响，同时电压跟随电路具备滤波作用，使电压信号更加干净、信号完整性更好；跟踪器是现有设备，不再赘述；
S803：对电压信号进行采样转换支持串行外围接口SPI格式的采样信号；
在本实施例中，以模数转换器ADC转换芯片为模数转换器ADC10738为例，模数转换器ADC10738是一款具有10位采样精度，带有八路的单端模拟通道，也可以配置为四路差分模拟输入，其接口方式可以为SPI，它可以与CPU的SPI的接口直接相连，也可以采用GPIO进行时序的模拟，均可以达到相同的效果；如图4所示，在本实施例中，模数转换器ADC转换芯片采用SPI模式；
模数转换器ADC转换芯片带有一个通用的多路复用器，在每一次的采样前，都必须从DI管脚送入采样的通道号，等待SARS信号转换完成后，从DO的管脚读取采样的数据，期间的时钟信号CLK必须严格按照时序送入方波；其时钟逻辑图如图5所示；
具体的，经过对待采样数据调理得到的电压信号，直接输入到模数转换器ADC转换芯片的任何一个采样通道中(模数转换器ADCH0-模数转换器ADCH7)，模数转换器ADC10738芯片将0-+5V电压信号进行模数转换器ADC转换，转换为SPI格式的电压信号，通过SPI方式与主CPU进行通讯交互；
在实际应用中，采用单端模拟采样方式，VREF+/-外接精密调节的5V电压作为采样参考电压；AV+/DV+可配置一般精度5V电压；未用到的管脚或采样通道可通过电阻上拉到5V，避免管脚引入干扰；
S804：对SPI格式的采样信号通过光传输至处理器；
光传输单元包括光发送器、光纤及光接收器，本步骤具体包括：
光发送器对输入端输入的SPI格式的采样信号进行调制，使电压信号调整成光信号；在本步骤中，对光发送器的型号的选择，需要根据传输距离、传输信号速率确定，本实施例中，光发送器选用型号为HFBR-1522，同时输入端电压信号进入光发送器前，需要光驱动电路进行驱动，这样才能保证电压信号有效转换成光信号，如图6所示；
光信号通过光纤进行远距离传输；光纤的布线，不允许硬弯，以免损坏光纤线；
光发送器对输出的光信号进行调制，将输出端的光信号调整成电压信号；与光发生器相同，对光接收器的选型，同样需要根据传输距离、传输信号速率确定，本实施例中，光接收器选用型号为HFBR-2522，如图6所示；
由于SPI格式的信号包括CS、CLK、DI、DO四个信号，在传输时，均需要进行传输，如图7所示，属于输入端的是SPI0的AD_DO、SPI1的DI、CLK、CS；对应光纤输出端的是SPI1的DO、SPI0的AD_DI、AD_CLK、AD_CS。SPI0与模数转换器ADC10738相连，SPI1与主CPU相连；
光纤两端的供电电源不供地，满足隔离要求。
S805：处理单元对光传输单元输出的采样信号进行处理；
具体的，处理器对光接收器输出的电压信号进行验证等处理操作，得到对待采样数据的检测。
综上可知，通过本发明的实施，至少存在以下有益效果：
通过将采样信号装换为光信号传输，实现了采样信号的光纤隔离，由于光信号基本不会衰减且具备更高的抗扰性，满足了传输距离远、干扰低且实现简单的要求；
进一步的，通过模数转换器ADC转换芯片对待采样数据进行采样获取采样数据，因模数转换器ADC芯片精度高，实现了数字量传输，采样精度高。
以上仅是本发明的具体实施方式而已，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任意简单修改、等同变化、结合或修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种数据采样方法，其特征在于，包括:
对待采样数据进行采样，获取采样数据；
对所述采样数据进行光转换处理生成光数据，传输所述光数据，对所述光数据进行光转换逆处理得到所述采样数据；
处理所述采样数据。
2.如权利要求1所述的数据采样方法，其特征在于，所述对待采样数据进行采样的步骤包括：将所述待采样数据调理为电信号，对所述电信号进行采样。
3.如权利要求2所述的数据采样方法，其特征在于，所述电信号为电压信号；所述将所述待采样数据调理为电信号的步骤包括：对所述待采样数据进行采样运放处理，将所述待采样数据转换为0-5v的电压信号；所述对所述电信号进行采样的步骤包括：将所述电压信号输入到模数转换器ADC转换芯片的采样通道，利用所述模数转换器ADC转换芯片对所述电压信号进行采样。
4.如权利要求3所述的数据采样方法，其特征在于，所述模数转换器ADC转换芯片采用串行外围接口SPI的接口方式，对所述电压信号进行采样得到的所述采样数据为串行外围接口SPI格式的电压信号。
5.如权利要求1至4任一项所述的数据采样方法，其特征在于，在对所述采样数据进行光转换处理生成光数据之前，还包括：根据所述光数据的传输距离及数据传输速率确定光发送器的型号及光接收器的型号；
所述对所述采样数据进行光转换处理生成光数据的步骤包括：利用确定型号的光发送器对所述采样数据进行光转换处理生成光数据；
所述对所述光数据进行光转换逆处理得到所述采样数据的步骤包括：利用确定型号的光接收器对所述光数据进行光转换逆处理得到所述采样数据。
6.一种数据采样装置，其特征在于，所述数据采样装置包括依次连接的采样单元、光传输单元及处理单元，其中，
所述采样单元用于对待采样数据进行采样，获取采样数据；
所述光传输单元用于对所述采样数据进行光转换处理生成光数据，传输所述光数据，对所述光数据进行光转换逆处理得到所述采样数据；
所述处理单元用于处理所述采样数据。
7.如权利要求6所述的数据采样装置，其特征在于，所述采样单元包括调理电路及采样电路，所述调理电路用于将所述待采样数据调理为电信号，所述采样电路用于对所述电信号进行采样。
8.如权利要求7所述的数据采样装置，其特征在于，所述调理电路包括采样运放电路，所述采样运放电路用于对所述待采样数据进行采样运放处理，将所述待采样数据转换为0-5v的电压信号；所述采样电路包括模数转换器ADC转换芯片，所述模数转换器ADC转换芯片用于对其采样通道输入的电压信号进行采样。
9.如权利要求8所述的数据采样装置，其特征在于，所述模数转换器ADC转换芯片还用于采用串行外围接口SPI的接口方式，对所述电压信号进行采样转换得到串行外围接口SPI格式的采样数据。
10.如权利要求6至9任一项所述的数据采样装置，其特征在于，所述光传输单元包括用于光发送器、光纤、光接收器及型号确定单元；所述型号确定单元用于根据所述光数据的传输距离及数据传输速率确定所述光发送器的型号及所述光接收器的型号；所述光发送器用于利用确定型号的光发送器将所述采样数据转换为光数据，通过所述光纤发送至所述光接收器；所述光接收器用于利用确定型号的光接收器对所述光数据进行光转换逆处理得到所述采样数据。
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