CN108732512A - 一种应用于高压电源的数据收集模块 - Google Patents

一种应用于高压电源的数据收集模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种应用于高压电源的数据收集模块，包括AD转换单元、处理单元、高压信号输入单元、中压信号输入元、电流信号输入单元和信号输出单元；针对采集到的高压包的高压数据、中压数据和电流数据进行滤波稳压稳流处理输送给AD转换单元，在经过处理单元处理后，得到较为精准的输出电压值，可以提高监控高压电源的运行状况的精准度，本数据收集模块可靠性高，得到的数据精准，误差小，信号传输速度快。

Description

一种应用于高压电源的数据收集模块
技术领域
本发明涉及一种数据收集模块，特别涉及一种应用于高压电源的数据收集模块。
背景技术
高压包，正名是行输出变压器，也称为行包或行变，其主要作用是产生阳极高压，另外提供聚焦、加速、栅极等各路电压。由于高压包工作于高温、高频率、高电压、大电流的状态，加上外部环境潮湿或多尘等因素影响，使高压包损坏几率较高。因此，需要对高压包内的输出数据进行采集，并监控，以实现对高压包输出电压的稳定调节；现有的对高压包数据采集和监控均采用模拟量传输和收集，由于高压包的输出数据干扰强，因此具有精度低，传输速度慢，稳定性差等缺点，获取的高压数据与实际高压值偏差较大，导致控制精确度低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种应用于高压电源的数据收集模块，技术方案为：
一种应用于高压电源的数据收集模块，包括AD转换单元、处理单元、高压信号输入单元、中压信号输入元、电流信号输入单元和信号输出单元；
高压信号输入单元，用于接收采集器采集的高压电源的高压信号，并进行滤波处理后，传输给AD转换单元；
中压信号输入单元，用于接收采集器采集的高压电源的中压信号，并进行滤波处理后，传输给AD转换单元；
电流信号输入单元，用于接收采集器采集的高压电源的电流信号，并进行滤波处理后，传输给AD转换单元；
AD转换单元，用于接收高压信号、中压信号和电流信号，进行AD转换，并将转换后得到的数字高压信号数字中压信号和数字电流信号IS传输给处理单元；
处理单元，用于根据接收到的数字高压信号数字中压信号和数字电流信号IS，计算获得高压电源的输出电压值Vs；
信号输出单元，用于将输出电压信号进行输出至主控芯片中。
进一步地，处理单元包括第一计算子单元、电压比较子单元和第二计算子单元；
第一计算子单元，用于接收数字高压信号数字中压信号和数字电流信号IS；并将接收到的数字中压信号和数字电流信号IS分别进行计算，获得相应的第一预计高压值和第二预计高压值
电压比较子单元，用于将数字高压信号和进行比较，计算得到电压差值ΔVi,i＝1、2、3；
第二计算子单元，根据电压差值ΔVi、数字高压信号第一预计高压值和第二预计高压值按照预设规则进行计算，得到高压电源唯一的输出电压值Vs。
进一步地，第二计算子单元包括标记子模块、权重分配子模块和计算子模块；
标记子模块，用于判断电压差值ΔVi的大小，并按照数值的由大到小标记为ΔV1、ΔV2和ΔV3；
权重分配模块，将ΔV3相对应的数字高压信号标记为V1和V2，并设置权重系数为α；将剩余的数字高压信号标记为V3，并设置权重系数为β；其中α＝1，
计算子模块，用于根据预设规则进行计算，得到高压电源唯一的输出电压值Vs；其中，
进一步地，处理单元还包括第一计数子单元、第二计数子单元和第三计数子单元，分别记录预设时间段内和被标记为V3的次数A，并在到达预设时间段节点时进行计数清零操作；在A达到预设阈值时，形成警示信息发送给信号输出单元；
信号输出单元，还用于接收警示信息并输出至主控芯片中。
更进步一地，信号输出单元还用于将数字高压信号数字中压信号和数字电流信号IS发送给主控芯片。
优选地，高压信号输入单元包括：电容C2-C5、电阻R3、电阻R4、二极管D3和二极管D6；C3第一端与R3第一端和高压信号输入端口相连；C3第二端与C4的第一端、C5第一端和D3负极相连，并连接电源供电；R3第二端与C4第二端、C5第二端、D3正极、C2第一端、R4第一端及D6负极相连，并输出高压信号与AD转换单元相连接；C2第二端与R4第二端及D6正极相连，并接地。
优选地，中压信号输入单元包括：电容C6、电容C7、电容C8、电容C13、电阻R2、电阻R5、二极管D2和二极管D6；C8第一端与R2第一端和中压信号输入端口相连；C8第二端与C6的第一端、C7第一端和D2负极相连，并连接电源供电；R2第二端与C6第二端、C7第二端、D2正极、C13第一端、R5第一端及D5负极相连，并输出中压信号与AD转换单元相连接；C13第二端与R5第二端及D5正极相连，并接地。
优选地，电流信号输入单元包括：电容C1、电容C9、电容C10、电容C11、电阻R1、电阻R6、二极管D1和二极管D4；C1第一端与R1第一端和电流信号输入端口相连；C1第二端与C9的第一端、C10第一端和D1负极相连，并连接电源供电；R1第二端与C9第二端、C10第二端、D1正极、C11第一端、R6第一端及D4负极相连，并输出电流信号与AD转换单元相连接；C11第二端与R6第二端及D4正极相连，并接地。
优选地，信号输出单元包括：光耦芯片、电阻R7、电容C14和电容C15；光耦芯片的3引脚与处理单元相连接，1引脚串联电阻R7后与电源供电相连，4引脚接地，5引脚作为信号输出端与主控芯片相连，6引脚连接电源供电并通过并联电容C14和C15接地。
进一步地，高压电源数据收集模块还包括供电单元，供电单元还包括：稳压三极管、电容C12、电容C16、电容C17、电容EC1、电容EC2、电阻R8和二极管D7；稳压三极管2端接地，1端作为供电输入端，3端作为供电输出端，电容C12、EC1和电阻R8并联在稳压三极管的1端和2端；电容C16、C17、EC2和二极管D7并联在稳压三极管的2端和3端；稳压三极管的负极与稳压三极管的3端相连。
本发明的有益效果是：本发明提供的应用于高压电源的数据收集模块，针对采集到的高压包的高压数据、中压数据和电流数据进行滤波稳压稳流处理，输送给A/D转换单元，在经过处理单元处理后，得到较为精准的输出电压值，可以提高监控高压电源的运行状况的精准度，本数据收集模块可靠性高，得到的数据精准，误差小，信号传输速度快。
附图说明
图1.实施例1应用于高压电源的数据收集模块的结构示意图；
图2.实施例1应用于高压电源的数据收集模块的处理单元结构示意图；
图3.实施例3高压信号输入单元的电路原理图；
图4.实施例3中压信号输入单元的电路原理图；
图5.实施例3电流信号输入单元的电路原理图；
图6.实施例4供电单元的电路原理图；
图7.实施例4信号输出单元的电路原理图。
说明书附图均为结构示意图，对实际结构不做限定作用，且附图之间无缩放关系。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述；在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
本实施例提供一种应用于高压电源的数据收集模块，如图1所示，包括AD转换单元、处理单元、高压信号输入单元、中压信号输入元、电流信号输入单元和信号输出单元；
高压信号输入单元，用于接收采集器采集的高压电源的高压信号，并进行滤波处理后，传输给AD转换单元；
中压信号输入单元，用于接收采集器采集的高压电源的中压信号，并进行滤波处理后，传输给AD转换单元；
电流信号输入单元，用于接收采集器采集的高压电源的电流信号，并进行滤波处理后，传输给AD转换单元；
AD转换单元，用于接收高压信号、中压信号和电流信号，进行AD转换，并将转换后得到的数字高压信号数字中压信号和数字电流信号IS传输给处理单元；
处理单元，用于根据接收到的数字高压信号数字中压信号和数字电流信号IS，计算获得高压电源的输出电压值Is；
信号输出单元，用于将输出电压信号进行输出至主控芯片中。
如图2所示，处理单元包括第一计算子单元、电压比较子单元和第二计算子单元；第二计算子单元包括标记子模块、权重分配子模块和计算子模块；
第一计算子单元，用于接收数字高压信号数字中压信号和数字电流信号IS；并将接收到的数字中压信号和数字电流信号IS分别进行计算，获得相应的第一预计高压值和第二预计高压值
电压比较子单元，用于将数字高压信号和进行比较，计算得到电压差值ΔVi,i＝1、2、3；
标记子模块，用于判断电压差值ΔVi的大小，并按照数值的由大到小标记为ΔV1、ΔV2和ΔV3；
权重分配模块，将ΔV3相对应的数字高压信号标记为V1和V2，并设置权重系数为α；将剩余的数字高压信号标记为V3，并设置权重系数为β；其中α＝1，
计算子模块，用于根据预设规则进行计算，得到高压电源唯一的输出电压值Vs；其中，
本发明收集模块收集的信号为采样模块对高压电源的高压、中压和电流信号进行采集并分压分流之后的信号；将从高压电源中获取的干扰性较强的信号通过本实施例的电路进行处理，最终得到精准的模拟量信号传输给A/D转换单元进行转换，并进行处理，综合考虑三个输入信号，得到唯一输出电压值，得到的电压值更为精准，误差小，有利于对高压电源的精确监控。
实施例2
本实施例所提供的应用于高压电源的数据收集模块，与实施例1区别在于，进一步限定，处理单元还包括第一计数子单元、第二计数子单元和第三计数子单元，第一计数子单元记录预设时间段内被标记为V3的次数A1、第二计数子单元记录预设时间段内被标记为V3的次数A2，第三计数子单元记录预设时间段内被标记为V3的次数A3，并在到达预设时间段节点时进行计数清零操作；在A达到预设阈值时，形成警示信息发送给信号输出单元；
信号输出单元，还用于接收警示信息并输出至主控芯片中。
对三种信号进行单独测量计数，当预设时间段内某种信号的误差持续较大，说明该信号所对应的采样和传输电路精度较差，需要进行调节，可以进一步提高对电压监控的精度。
实施例3
本实施例所提供的应用于高压电源的数据收集模块，与实施例1区别在于，进一步限定，如图3所示，高压信号输入单元包括：电容C2-C5、电阻R3、电阻R4、二极管D3和二极管D6；C3第一端与R3第一端和高压信号输入端口相连；C3第二端与C4的第一端、C5第一端和D3负极相连，并连接电源供电；R3第二端与C4第二端、C5第二端、D3正极、C2第一端、R4第一端及D6负极相连，并输出高压信号与AD转换单元相连接；C2第二端与R4第二端及D6正极相连，并接地。
如图4所示，中压信号输入单元包括：电容C6、电容C7、电容C8、电容C13、电阻R2、电阻R5、二极管D2和二极管D6；C8第一端与R2第一端和中压信号输入端口相连；C8第二端与C6的第一端、C7第一端和D2负极相连，并连接电源供电；R2第二端与C6第二端、C7第二端、D2正极、C13第一端、R5第一端及D5负极相连，并输出中压信号与AD转换单元相连接；C13第二端与R5第二端及D5正极相连，并接地。
如图5所示，电流信号输入单元包括：电容C1、电容C9、电容C10、电容C11、电阻R1、电阻R6、二极管D1和二极管D4；C1第一端与R1第一端和电流信号输入端口相连；C1第二端与C9的第一端、C10第一端和D1负极相连，并连接电源供电；R1第二端与C9第二端、C10第二端、D1正极、C11第一端、R6第一端及D4负极相连，并输出电流信号与AD转换单元相连接；C11第二端与R6第二端及D4正极相连，并接地。
采用上述电路对收集到的高压信号、中压信号和电流信号进行滤波和稳流，可以保证数据的精度更高，传输效果更好，保证得到的输出电压准确性最佳。
实施例4
本实施例所提供的应用于高压电源的数据收集模块，与实施例1区别在于，进一步限定，如图7所示，信号输出单元包括：光耦芯片、电阻R7、电容C14和电容C15；光耦芯片的3引脚与处理单元相连接，1引脚串联电阻R7后与电源供电相连，4引脚接地，5引脚作为信号输出端与主控芯片相连，6引脚连接电源供电并通过并联电容C14和C15接地。
高压电源数据收集模块还包括供电单元，如图6所示，供电单元还包括：稳压三极管、电容C12、电容C16、电容C17、电容EC1、电容EC2、电阻R8和二极管D7；稳压三极管2端接地，1端作为供电输入端，3端作为供电输出端，电容C12、EC1和电阻R8并联在稳压三极管的1端和2端；电容C16、C17、EC2和二极管D7并联在稳压三极管的2端和3端；稳压三极管的负极与稳压三极管的3端相连。
采用上述电路进行供电和信号传输，均可以提高整体电路的抗干扰作用，为整个系统提供稳定的供电，并保证输出信号可以精准快速的传输至主控芯片。
以上实施例仅为对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种应用于高压电源的数据收集模块，其特征在于，包括AD转换单元、处理单元、高压信号输入单元、中压信号输入元、电流信号输入单元和信号输出单元；
所述高压信号输入单元，用于接收采集器采集的高压电源的高压信号，并进行滤波处理后，传输给AD转换单元；
所述中压信号输入单元，用于接收采集器采集的高压电源的中压信号，并进行滤波处理后，传输给AD转换单元；
所述电流信号输入单元，用于接收采集器采集的高压电源的电流信号，并进行滤波处理后，传输给AD转换单元；
所述AD转换单元，用于接收高压信号、中压信号和电流信号，进行AD转换，并将转换后得到的数字高压信号数字中压信号和数字电流信号IS传输给处理单元；
所述处理单元，用于根据接收到的数字高压信号数字中压信号和数字电流信号Is，计算获得高压电源的输出电压值Vs；
所述信号输出单元，用于将输出电压值Vs信号进行输出至主控芯片中。
2.如权利要求1所述的应用于高压电源的数据收集模块，其特征在于，所述处理单元包括第一计算子单元、电压比较子单元和第二计算子单元；
所述第一计算子单元，用于接收数字高压信号数字中压信号和数字电流信号IS；并将接收到的数字中压信号和数字电流信号IS分别进行计算，获得相应的第一预计高压值和第二预计高压值
所述电压比较子单元，用于将和进行比较，计算得到电压差值ΔVi,i＝1、2、3；
所述第二计算子单元，根据电压差值ΔVi、数字高压信号第一预计高压值和第二预计高压值按照预设规则进行计算，得到高压电源唯一的输出电压值Vs。
3.如权利要求2所述的应用于高压电源的数据收集模块，其特征在于，所述第二计算子单元包括标记子模块、权重分配子模块和计算子模块；
所述标记子模块，用于判断电压差值ΔVi的大小，并按照数值的由大到小标记为ΔV1、ΔV2和ΔV3；
所述权重分配模块，将ΔV3相对应的高压值所对应的 或标记为V1和V2，并设置权重系数为α；将剩余的高压值所对应的或标记为V3，并设置权重系数为β；其中α＝1，
所述计算子模块，用于根据预设规则进行计算，得到高压电源唯一的输出电压值Vs；其中，
4.如权利要求3所述的应用于高压电源的数据收集模块，其特征在于，所述处理单元还包括第一计数子单元、第二计数子单元和第三计数子单元，分别记录预设时间段内和被标记为V3的次数A，并在到达预设时间段节点时进行计数清零操作；在A达到预设阈值时，形成警示信息发送给信号输出单元；
所述信号输出单元，还用于接收警示信息并输出至主控芯片中。
5.如权利要求1所述的应用于高压电源的数据收集模块，其特征在于，所述信号输出单元还用于将数字高压信号数字中压信号和数字电流信号IS发送给主控芯片。
6.如权利要求1所述的应用于高压电源的数据收集模块，其特征在于，所述高压信号输入单元包括：电容C2-C5、电阻R3、电阻R4、二极管D3和二极管D6；C3第一端与R3第一端和高压信号输入端口相连；C3第二端与C4的第一端、C5第一端和D3负极相连，并连接电源供电；R3第二端与C4第二端、C5第二端、D3正极、C2第一端、R4第一端及D6负极相连，并输出高压信号与AD转换单元相连接；C2第二端与R4第二端及D6正极相连，并接地。
7.如权利要求6所述的应用于高压电源的数据收集模块，其特征在于，所述中压信号输入单元包括：电容C6、电容C7、电容C8、电容C13、电阻R2、电阻R5、二极管D2和二极管D6；C8第一端与R2第一端和中压信号输入端口相连；C8第二端与C6的第一端、C7第一端和D2负极相连，并连接电源供电；R2第二端与C6第二端、C7第二端、D2正极、C13第一端、R5第一端及D5负极相连，并输出中压信号与AD转换单元相连接；C13第二端与R5第二端及D5正极相连，并接地。
8.如权利要求6所述的应用于高压电源的数据收集模块，其特征在于，所述电流信号输入单元包括：电容C1、电容C9、电容C10、电容C11、电阻R1、电阻R6、二极管D1和二极管D4；C1第一端与R1第一端和电流信号输入端口相连；C1第二端与C9的第一端、C10第一端和D1负极相连，并连接电源供电；R1第二端与C9第二端、C10第二端、D1正极、C11第一端、R6第一端及D4负极相连，并输出电流信号与AD转换单元相连接；C11第二端与R6第二端及D4正极相连，并接地。
9.如权利要求1所述的应用于高压电源的数据收集模块，其特征在于，所述信号输出单元包括：光耦芯片、电阻R7、电容C14和电容C15；所述光耦芯片的3引脚与所述处理单元相连接，1引脚串联电阻R7后与电源供电相连，4引脚接地，5引脚作为信号输出端与主控芯片相连，6引脚连接电源供电并通过并联电容C14和C15接地。
10.如权利要求1所述的应用于高压电源的数据收集模块，其特征在于，所述高压电源数据收集模块还包括供电单元，所述供电单元还包括：稳压三极管、电容C12、电容C16、电容C17、电容EC1、电容EC2、电阻R8和二极管D7；稳压三极管2端接地，1端作为供电输入端，3端作为供电输出端，电容C12、EC1和电阻R8并联在稳压三极管的1端和2端；电容C16、C17、EC2和二极管D7并联在稳压三极管的2端和3端；所述稳压三极管的负极与稳压三极管的3端相连。
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