CN105938342A - 一种基于cib-bus总线的四路模拟量输出装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于CIB‑BUS总线的四路模拟量输出装置，该输出装置包括总线网络、电源转换电路、总线耦合器、主控芯片、10位D/A转换电路和四路模拟量输出转换电路，总线网络与总线耦合器连接，总线耦合器与主控芯片连接，电源转换电路分别与总线网络、总线耦合器和主控芯片连接，主控芯片还与10位D/A转换电路连接，10位D/A转换电路与四路模拟量输出转换电路连接。总线耦合器用于负责与总线网络通讯，主控芯片用于接收来自总线网络的通讯命令，并根据命令对四路模拟量输出转换电路进行控制。该输出装置能够实现对输出回路的电流或电压信号进行控制输出，通过模块中的10位D/A转换通道，转换成对应比例的电流或电压信号,输出信号可选择5V、10V、4‑20mA三种模式。

Description

一种基于CIB-BUS总线的四路模拟量输出装置
技术领域
本发明涉及电气自动化控制技术领域，具体涉及一种基于CIB-BUS总线的四路模拟量输出装置。
背景技术
CIB-BUS总线是一种现场总线技术，CIB-BUS总线将楼宇内的中央空调、电气开关、灯光照明、能源管理、视频监控、安全防护、环境监测等设备进行整合，通过统一的总线式网络结构和控制平台，实现对这些设备的集中监控及管理。
现有技术中基于CIB-BUS总线的模拟量输出装置的输出信号一般都是4-20mA模式，并且输出通道比较少。
例如，中国专利文献CN2563852A公开了一种数字视频网关，以精简指令集计算机(RISC)32位微控制器为核心，单芯片视频压缩芯片、以太网络控制芯片，板带8M动态随机存储器(DRAM)构成硬件核心。采用RISC32位微控制器为核心，现场采集NTSC/PAL制式视频输入，视频输入接口顺序接至视频采集电路，视频压缩电路，通过周边元件扩展接口总线(PCIBUS)再与微控制器双向连接。视频压缩电路还与同步动态随机存储器(SDRAM)电路双向连接。与微控制器双向连接的以太网控制器通过以太网RJ45接口供直接接入局域网。通过与微控制器双向连接的可编程逻辑电路(PLD)电路提供开关传感输入接口和继电控制输出接口。PLD电路还分别与实时时钟和看门狗电路双向连接。与微控制器双向连接的还有DRAM存储电路、只读存储器(ROM)电路、RS232电平转换电路和RS485电平转换电路(RS232、RS485由电子工业联合会定义的串行电子与电缆链接特性的标准)。RS232电平转换电路提供RS232数字外控接口。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于CIB-BUS总线的四路模拟量输出装置。
为实现上述目的，本发明所述的基于CIB-BUS总线的四路模拟量输出装置包括总线网络、电源转换电路、总线耦合器、主控芯片、10位D/A转换电路和四路模拟量输出转换电路，所述的总线网络与总线耦合器连接，总线耦合器与主控芯片连接，电源转换电路分别与总线网络、总线耦合器和主控芯片连接，主控芯片还与10位D/A转换电路连接，10位D/A转换电路与四路模拟量输出转换电路连接。
所述的电源转换电路用于为总线网络、总线耦合器和主控芯片供电。
所述的总线耦合器用于负责与总线网络通讯，接收来自总线网络的通讯信号并传输给主控芯片，并将主控芯片的响应信号发送到总线网络上。
所述主控芯片用于通过总线耦合器接收来自总线网络的通讯命令，并根据命令内容对四路模拟量输出转换电路进行控制。
所述的通讯命令为模拟量输出控制命令。
所述主控芯片进一步用于把模拟量输出控制命令解析转换成10位D/A转换电路能够处理的数值，并控制10位D/A转换电路输出相应的电压或电流信号。
所述10位D/A转换电路用于负责将数字信号转换为模拟信号，将主控芯片传送过来的数字信号转换为和数字信号成正比例的电压或电流信号。
所述四路模拟量输出转换电路用于独立控制输出四路模拟量电压或电流信号，信号设置共有5V、10V和4-20mA三种模式供选择。
所述主控芯片与通讯信号转换器连接，通讯信号转换器与总线电平转换器共同组成总线耦合器，主控芯片的PTD2脚与第二电阻和指示灯串联，第二电阻和指示灯构成运行指示单元，主控芯片的PTD3脚通过测试键K1接地。
所述四路模拟量输出转换电路的信号输入端与第一运算放大器的同向输入端连接，+18V电源为第一运算放大器提供电压，第一运算放大器的电源输入端还通过第十七电容接地；第一运算放大器的反向输入端与输出端连接，第一运算放大器的输出端与第十八电阻连接，第十八电阻的另一端与第二运算放大器的同向输入端连接，第二运算放大器的反向输入端通过第十七电阻接地；第十八电容连接在第二运算放大器的反向输入端与输出端之间；第十九电阻一端连接在第二运算放大器的反向输入端，另一端与第二十电阻连接；第二十电阻的另一端连接到第一输出端子的第四输出脚，用于输出0-10V直流电压信号；第一输出端子的第二输出脚连接到第十九电阻与第二十电阻之间，用于输出4-20mA电流信号；第二运算放大器的输出端与三极管的基极连接；三极管的源极通过第二十一电阻连接+24V电源；三极管的发射极连接到第二十二电阻与第二十三电阻之间，第二十二电阻的另一端接地；第二十三电阻为电流电压转换电阻，用于将4-20mA电流信号转换成1-5V电压信号；第二十三电阻的另一端连接到第一输出端子的第三输出脚，用于输出1-5V电压信号；第一输出端子的第一输出脚连接到三极管的发射极与第二十三电阻之间；第一输出端子的第三输出脚还分别连接信号输出端和第二输出端子的第一输出脚；第二十四电阻一端连接在第十八电阻与第二运算放大器的同向输入端之间，第二十四电阻的另一端连接到第二输出端子的第二输出脚，用于输出4-20mA电流信号；第二十五电阻一端连接到第二十四电阻与第二输出端子的第二输出脚之间，第二十五电阻的另一端连接到第二输出端子的第四输出脚，用于输出0-10V直流电压信号；第二输出端子的第三输出脚接地；第一运算放大器、第二运算放大器、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第十七电容和第十八电容构成电压电流信号转换电路，将主控芯片控制输出的模拟电压转换成0-5V、0-10V直流电压信号或4-20mA直流电流信号，实现四路模拟量输出控制。
本发明具有如下优点：本发明所述的基于CIB-BUS总线的四路模拟量输出装置与现有技术相比，能够实现对输出回路的电流或电压信号进行控制输出，通过模块中的10位D/A转换通道，转换成对应比例的电流或电压信号,输出信号可选择5V、10V、4-20mA三种模式。
附图说明
图1是本发明所述的基于CIB-BUS总线的四路模拟量输出装置的结构框图。
图2是本发明所述的主控芯片(MCU)的电路原理示意图。
图3是本发明所述的四路模拟量输出转换电路的原理示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明所述的基于CIB-BUS总线的四路模拟量输出装置包括总线网络1、电源转换电路2、总线耦合器3、主控芯片4、10位D/A转换电路5和四路模拟量输出转换电路6，所述的总线网络1与总线耦合器3连接，总线耦合器3与主控芯片4连接，电源转换电路2分别与总线网络1、总线耦合器3和主控芯片4连接，主控芯片4还与10位D/A转换电路5连接，10位D/A转换电路5与四路模拟量输出转换电路6连接。
所述的电源转换电路2用于为总线网络1、总线耦合器3和主控芯片4供电。
所述的总线耦合器用于负责与总线网络通讯，接收来自总线网络的通讯信号并传输给主控芯片，并将主控芯片的响应信号发送到总线网络上。
所述主控芯片用于通过总线耦合器3接收来自总线网络的通讯命令，并根据命令内容对四路模拟量输出转换电路进行控制。
所述的通讯命令为模拟量输出控制命令。
所述主控芯片进一步用于把模拟量输出控制命令解析转换成10位D/A转换电路5能够处理的数值，并控制10位D/A转换电路5输出相应的电压或电流信号。
所述10位D/A转换电路5用于负责将数字信号转换为模拟信号，将主控芯片传送过来的数字信号转换为和数字信号成正比例的电压或电流信号。
所述四路模拟量输出转换电路6用于独立控制输出四路模拟量电压或电流信号，信号设置共有5V、10V和4-20mA三种模式供选择。5V模式用于输出0-5V直流电压信号；10V模式用于输出0-10V直流电压信号；4-20mA模式用于输出4-20mA直流电流信号。
如图2所示，所述主控芯片(MCU)采用飞思卡尔的MC9S08AW32单片机U1为主控芯片，MC9S08AW32单片机U1与通讯信号转换器U2连接，通讯信号转换器U2与总线电平转换器U5共同组成总线耦合器，MC9S08AW32单片机U1的PTD2脚与电阻R2和指示灯LED1串联，电阻R2和指示灯LED1构成运行指示单元，MC9S08AW32单片机U1的PTD3脚通过测试键K1接地。
如图3所示，所述四路模拟量输出转换电路6可以输出三种模拟信号，包括：4-20mA直流电流信号；0-5V直流电压信号和0-10V直流电压信号。图3中，四路模拟量输出转换电路6的信号输入端DAAO(信号输入端DAAO还与测试端口TP1连接)与第一运算放大器U6A的同向输入端连接，+18V电源为第一运算放大器U6A提供电压，第一运算放大器U6A的电源输入端还通过第十七电容C17接地；第一运算放大器U6A的反向输入端与输出端连接，第一运算放大器U6A的输出端与第十八电阻R18连接，第十八电阻R18的另一端与第二运算放大器U6B的同向输入端连接，第二运算放大器U6B的反向输入端通过第十七电阻R17接地；第十八电容C18连接在第二运算放大器U6B的反向输入端与输出端之间；第十九电阻R19一端连接在第二运算放大器U6B的反向输入端，另一端与第二十电阻R20连接；第二十电阻R20的另一端连接到第一输出端子J13的第四输出脚，用于输出0-10V直流电压信号；第一输出端子J13的第二输出脚连接到第十九电阻R19与第二十电阻R20之间，用于输出4-20mA电流信号；第二运算放大器U6B的输出端与三极管Q1的基极连接；三极管Q1的源极通过第二十一电阻R21连接+24V电源；三极管Q1的发射极连接到第二十二电阻R22与第二十三电阻R23之间，第二十二电阻R22的另一端接地；第二十三电阻R23为电流电压转换电阻，用于将4-20mA电流信号转换成1-5V电压信号；第二十三电阻R23的另一端连接到第一输出端子J13的第三输出脚，用于输出1-5V电压信号；第一输出端子J13的第一输出脚连接到三极管Q1的发射极与第二十三电阻R23之间；第一输出端子J13的第三输出脚还分别连接信号输出端AO1和第二输出端子J14的第一输出脚；第二十四电阻R24一端连接在第十八电阻R18与第二运算放大器U6B的同向输入端之间，第二十四电阻R24的另一端连接到第二输出端子J14的第二输出脚，用于输出4-20mA电流信号；第二十五电阻R25一端连接到第二十四电阻R24与第二输出端子J14的第二输出脚之间，第二十五电阻R25的另一端连接到第二输出端子J14的第四输出脚，用于输出0-10V直流电压信号；第二输出端子J14的第三输出脚接地；第一运算放大器U6A、第二运算放大器U6B、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第十七电容C17和第十八电容C18构成电压电流信号转换电路，将主控芯片(MC9S08AW32)4控制输出的模拟电压转换成0-5V、0-10V直流电压信号或4-20mA直流电流信号，实现四路模拟量输出控制。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于CIB-BUS总线的四路模拟量输出装置，其特征在于，所述四路模拟量输出装置包括总线网络、电源转换电路、总线耦合器、主控芯片、10位D/A转换电路和四路模拟量输出转换电路，所述的总线网络与总线耦合器连接，总线耦合器与主控芯片连接，电源转换电路分别与总线网络、总线耦合器和主控芯片连接，主控芯片还与10位D/A转换电路连接，10位D/A转换电路与四路模拟量输出转换电路连接。
2.如权利要求1所述的四路模拟量输出装置，其特征在于，所述的电源转换电路用于为总线网络、总线耦合器和主控芯片供电。
3.如权利要求2所述的四路模拟量输出装置，其特征在于，所述的总线耦合器用于与总线网络通讯，接收来自总线网络的通讯信号并传输给主控芯片，并将主控芯片的响应信号发送到总线网络上。
4.如权利要求3所述的四路模拟量输出装置，其特征在于，所述主控芯片用于通过总线耦合器接收来自总线网络的通讯命令，并根据命令内容对四路模拟量输出转换电路进行控制。
5.如权利要求4所述的四路模拟量输出装置，其特征在于，所述的通讯命令为模拟量输出控制命令。
6.如权利要求5所述的四路模拟量输出装置，其特征在于，所述主控芯片进一步用于把模拟量输出控制命令解析转换成10位D/A转换电路能够处理的数值，并控制10位D/A转换电路输出相应的电压或电流信号。
7.如权利要求6所述的四路模拟量输出装置，其特征在于，所述10位D/A转换电路用于负责将数字信号转换为模拟信号，将主控芯片传送过来的数字信号转换为和数字信号成正比例的电压或电流信号。
8.如权利要求7所述的四路模拟量输出装置，其特征在于，所述四路模拟量输出转换电路用于独立控制输出四路模拟量电压或电流信号，信号设置共有5V、10V和4-20mA三种模式供选择。
9.如权利要求8所述的四路模拟量输出装置，其特征在于，所述主控芯片与通讯信号转换器连接，通讯信号转换器与总线电平转换器共同组成总线耦合器，主控芯片的PTD2脚与第二电阻和指示灯串联，第二电阻和指示灯构成运行指示单元，主控芯片的PTD3脚通过测试键K1接地。
10.如权利要求9所述的四路模拟量输出装置，其特征在于，所述四路模拟量输出转换电路的信号输入端与第一运算放大器的同向输入端连接，+18V电源为第一运算放大器提供电压，第一运算放大器的电源输入端还通过第十七电容接地；第一运算放大器的反向输入端与输出端连接，第一运算放大器的输出端与第十八电阻连接，第十八电阻的另一端与第二运算放大器的同向输入端连接，第二运算放大器的反向输入端通过第十七电阻接地；第十八电容连接在第二运算放大器的反向输入端与输出端之间；第十九电阻一端连接在第二运算放大器的反向输入端，另一端与第二十电阻连接；第二十电阻的另一端连接到第一输出端子的第四输出脚，用于输出0-10V直流电压信号；第一输出端子的第二输出脚连接到第十九电阻与第二十电阻之间，用于输出4-20mA电流信号；第二运算放大器的输出端与三极管的基极连接；三极管的源极通过第二十一电阻连接+24V电源；三极管的发射极连接到第二十二电阻与第二十三电阻之间，第二十二电阻的另一端接地；第二十三电阻为电流电压转换电阻，用于将4-20mA电流信号转换成1-5V电压信号；第二十三电阻的另一端连接到第一输出端子的第三输出脚，用于输出1-5V电压信号；第一输出端子的第一输出脚连接到三极管的发射极与第二十三电阻之间；第一输出端子的第三输出脚还分别连接信号输出端和第二输出端子的第一输出脚；第二十四电阻一端连接在第十八电阻与第二运算放大器的同向输入端之间，第二十四电阻的另一端连接到第二输出端子的第二输出脚，用于输出4-20mA电流信号；第二十五电阻一端连接到第二十四电阻与第二输出端子的第二输出脚之间，第二十五电阻的另一端连接到第二输出端子的第四输出脚，用于输出0-10V直流电压信号；第二输出端子的第三输出脚接地；第一运算放大器、第二运算放大器、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第十七电容和第十八电容构成电压电流信号转换电路，将主控芯片控制输出的模拟电压转换成0-5V、0-10V直流电压信号或4-20mA直流电流信号，实现四路模拟量输出控制。
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