CN108075834A - 一种基于树莓派的微弱信号远程传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于树莓派的微弱信号远程传输方法，对微弱信号放大和滤波处理后，模拟信号经A/D变换转换成数字信号，数字信号经激光器驱动电路驱动第一半导体激光器转换成光信号，光信号由第一光纤耦合器耦合到光纤中，在传输过程中再次对信号进行放大整形，以延长运输距离，在传输终端由树莓派控制实现信号的接收和变换。本发明的有益效果是：传输中对信号多次放大，并用树莓派微电脑控制信号发送和接收电路，并且设有多路复用电路，操作简单方便，节约成本。
Description
背景技术
本发明涉及一种信号传输方法，尤其涉及一种基于树莓派的微弱信号远程传输方法。
背景技术
目前，1毫伏以下的微弱模拟信号一般不能用超过100米长距离导线传输，因为信号非常容易受到空间电磁辐射、共模信号的影响，导致传输失真。因此一般在近距离采用数模转换器，把微弱模拟信号转换成为数字信号，通过单片机读取转换结果，最后把转换的结果通过各种传输方式传输到远端。但是单片机存在如单片机功耗和程序可靠性等不确定因素。传输中对信号多次放大，并用树莓派微电脑控制信号发送和接收电路，并且设有多路复用电路，操作简单方便，节约成本。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种信号传输方法，采用光纤传输，在传输中对信号多次放大，并用树莓派微电脑控制信号发送和接收电路，并且设有多路复用电路，操作简单方便，节约成本。
本发明的技术方案是：一种基于树莓派的微弱信号远程传输方法，包括下列步骤：
步骤一：信号的变换和发送：对传感器组输出的微弱模拟信号均进行前置放大处理后，根据第一树莓派微电脑发出的控制信号选择某一路输入与输出端相连，同时断开其它各路，所述某一路的微弱模拟信号被送入主放大器和滤波器进行放大和滤波处理，处理后的模拟信号经A/D变换转换成数字信号，第一树莓派微电脑读取数字信号数据，数字信号数据附上相应的地址并打包后被送入第一激光器驱动电路，经第一激光器驱动电路驱动第一半导体激光器将数字信号数据转换成第一光信号，第一光信号由第一光纤耦合器耦合到光纤中，由光纤传送到远端；
步骤二：传输中信号的放大整形：在光纤传输的过程中第一光信号由第二光纤耦合器耦合到第一激光探测器中转换成第一电信号，第一电信号经过第二放大器放大处理和第二滤波器去噪处理后，又经过第二激光器驱动电路驱动第二半导体激光器将第一电信号转换成第二光信号，第二光信号由第三光纤耦合器耦合到光纤中，由光纤继续传输到远端；
步骤三：传输信号的接收和变换：在的远端由第四光纤耦合器将光纤中的第二光信号耦合到第二激光探测器中转换成第二电信号，第二电信号经数字信号再生电路还原为数字信号数据，数字信号数据被送入第二树莓派系统中，第二树莓派系统根据所述地址将数字信号数据送入相应的D/A变换电路，由D/A变换电路将数字信号数据变换为模拟信号，经驱动电路处理后，还原为与传感器相同的模拟信号，并对外输出。
以上技术方案，优选的，根据传输距离，在传输过程中可以多次重复所述步骤二，对传输信号进行放大整形，以延长传输距离。
以上技术方案，优选的，步骤一的信号滤波处理为低通滤波处理，滤除掉噪声信号。
以上技术方案，优选的，传输光纤为单模光纤。
本发明采用光纤传输，在传输中对信号多次放大，实现微弱信号的长距离传输，并用树莓派微电脑控制信号发送和接收电路，并且设有多路复用电路，可以实现多组信号同时传输，操作简单方便，成本低。
附图说明
图1表示本发明实施例的输入端电路框图。
图2表示本发明实施例的传输中信号放大电路框图。
图3表示本发明实施例的输出端电路框图。
图中，1、感应器 2、前置放大器 3、多路复用电路 4、放大器 5、滤波器 6、A/D变换电路 7、激光驱动电路 8、光纤耦合器 9、树莓派微电脑 10、半导体激光器 11、光纤 12、光纤耦合器 13、激光探测器 14、放大器 15、滤波器 16、激光驱动电路 17、半导体激光器18、光纤耦合器 19、光纤耦合器 20、激光探测器 21、原生电路 22、树莓派微电脑 23、D/A变换电路 24、输出驱动电路
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面结合附图对本发明的一种具体实施方式做出具体说明。
如图1所示的信号的变换和发送，首先传感器1将测得的模拟信号输入前置放大器2中放大，第一树莓派微电脑根据发出的控制信号，选择所需要的信号所在输入端与输出端相连，不需要的信号路线断开，需要的模拟信号再经过主放大器4放大和滤波器5滤波后，模拟信号进入A/D变换电路6变换为数字信号，数字信号进入第一树莓派微电脑9，第一树莓派微电脑9将数字信号和数字信号的原始信息一起打包，送入激光器驱动电路7，数字信号经激光器驱动电路7驱动半导体激光器10将电信号转化为光信号，光信号由光纤耦合器8耦合到光纤11中进行远距离传输。根据传感器1检测信号的特征，选取不同的信号处理方式，信号的滤波处理优选为低通滤波处理，对于目前的光纤传感系统，待测信号一般是低频信号，因此，采用低通滤波电路，滤除掉噪声信号。信号的传输距离超过两公里后，传输光纤优选为单模光纤，信号畸变小。
图1中的传感器1包括多种类型，如温湿度传感器、电磁波传感器、振动传感器、压力传感器、噪声传感器、光强度传感器、位移传感器和速度传感器，与之对应由多条电路，多条电路为多路复用电路，有多个输入端，只有一个输出端，它能根据树莓派微电脑发出的控制信号选择某一路输入与输出端相连，而其它各路则断开。实际工作中，可以选择传输某一种传感器的数据，也可以选择多种传感器数据同时进行传输。
如图2所示的信号传输中的放大整形，根据实际传输距离，在光纤传输的过程中光信号输入激光探测器13转换成电信号，所述电信号经过放大器14放大处理和滤波器15去噪处理后，又经过半导体激光器17转换成光信号，光信号由光纤耦合器18耦合到光纤中，由光纤传继续送到远端。根据传输距离，在传输过程中可以多次重复所述步骤四，对传输信号进行放大整形，以延长传输距离。
如图3所示的传输信号的接收和变换，光纤传来的光信号经光纤耦合器19耦合到激光探测器20中，由激光探测器20将光信号转化为电信号，电信号被送入数字信号原生电路21中恢复为数字信号，数字信号被送入树莓派微电脑22中，树莓派微电脑22根据数据的原始地址将数据输入相对应的D/A变换电路23中，数字信号被变换为模拟信号，模拟信号进入驱动电路后被处理为与图1中传感器输出的相同的模拟信号输出。树莓派微电脑22内设有中央处理器以及与中央处理器连接的内存、SD卡、网口、USB接口、视频输出接口和音频输出接口。
以上实施例中所述的一种基于树莓派的微弱信号远程传输方法，采用光纤传输，在传输中对信号多次放大，实现微弱信号的长距离传输，并用树莓派微电脑控制信号发送和接收电路，并且设有多路复用电路，可以实现多组信号同时传输，操作简单方便，成本低。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (5)
1.一种基于树莓派的微弱信号远程传输方法，其特征在于包括下列步骤：
步骤一：信号的变换和发送：对传感器组输出的微弱模拟信号均进行前置放大处理后，根据第一树莓派微电脑发出的控制信号选择某一路输入与输出端相连，同时断开其它各路，所述某一路的微弱模拟信号被送入主放大器和滤波器进行放大和滤波处理，处理后的所述模拟信号经A/D变换转换成数字信号，所述第一树莓派微电脑读取所述数字信号数据，所述数字信号数据附上相应的地址并打包后被送入第一激光器驱动电路，经所述第一激光器驱动电路驱动第一半导体激光器将所述数字信号数据转换成第一光信号，所述第一光信号由第一光纤耦合器耦合到光纤中，由所述光纤传送到远端；
步骤二：传输中信号的放大整形：在光纤传输的过程中所述第一光信号由第二光纤耦合器耦合到第一激光探测器中转换成第一电信号，所述第一电信号经过所述第二放大器放大处理和所述第二滤波器去噪处理后，又经过所述第二激光器驱动电路驱动第二半导体激光器将所述第一电信号转换成第二光信号，所述第二光信号由第三光纤耦合器耦合到所述光纤中，由所述光纤继续传输到远端；
步骤三：传输信号的接收和变换：在所述的远端由第四光纤耦合器将所述光纤中的第二光信号耦合到第二激光探测器中转换成第二电信号，所述第二电信号经数字信号再生电路还原为所述数字信号数据，所述数字信号数据被送入第二树莓派系统中，所述第二树莓派系统根据所述地址将所述数字信号数据送入相应的D/A变换电路，由所述的D/A变换电路将所述数字信号数据变换为模拟信号，经驱动电路处理后，还原为与所述传感器相同的模拟信号，并对外输出。
2.根据权利要求1所述的一种基于树莓派的微弱信号远程传输方法，其特征在于：所述步骤一的所述微弱模拟信号滤波处理为低通滤波处理模块低通滤波处理，滤除掉噪声信号。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于树莓派的微弱信号远程传输方法，其特征在于：在传输过程中可以多次重复所述步骤二，对所述第一光信号进行放大整形，以延长传输距离。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于树莓派的微弱信号远程传输方法，其特征在于：所述光纤为单模光纤。
5.根据权利要求3所述的一种基于树莓派的微弱信号远程传输方法，其特征在于：所述光纤为单模光纤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201611022653.5A CN108075834A (zh) | 2016-11-18 | 2016-11-18 | 一种基于树莓派的微弱信号远程传输方法 |
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| CN201611022653.5A CN108075834A (zh) | 2016-11-18 | 2016-11-18 | 一种基于树莓派的微弱信号远程传输方法 |
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ID=62160356
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| CN201611022653.5A Pending CN108075834A (zh) | 2016-11-18 | 2016-11-18 | 一种基于树莓派的微弱信号远程传输方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| CN (1) | CN108075834A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU206871U1 (ru) * | 2021-06-30 | 2021-09-30 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Мезонинный модуль цифроаналогового преобразователя (ЦАП) |
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2016
- 2016-11-18 CN CN201611022653.5A patent/CN108075834A/zh active Pending
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180525 |