CN108874295B - 智能集成信号调理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能集成信号调理系统，有效的解决了信号调理系统无法进行多通路自由组合的问题，包括上位机；多个信号调理装置，多个所述信号调理装置与上位机通信连接；上位机产生信号调理指令；所述信号调理装置包括多个调理板卡，每个所述信号调理板卡包括多个信号调理通路，所述上位机根据所需信号调理目标信息从所述多个信号调理板卡中选择相应的目标信号调理板卡，并且从选中的所述目标信号调理板卡中选择相应的目标信号调理通路，并且将所述信号调理程控量指令发送至选中的所述目标信号调理通路，所述目标信号调理通路根据所述信号调理类型信息产生相应类型的调理信号；插接件；机箱，本发明实现上位机和调理装置的远程控制。

Description

智能集成信号调理系统
技术领域
本发明涉及电器设备的信号调理测试技术领域，具体是一种智能集成信号调理系统。
背景技术
随着数字化的发展，需要把各种模拟信号数字化，在处理各种不同的信号时，要在信号处理前面对信号进行调理，信号调理电路是把来自传感器的信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算机显示读出和其他目的的数字信号，方便信号处理。
模拟传感器可测量很多物理量，如温度、压力、力、流量、运动、位置、PH、光强等。但是传感器信号不能直接转换为数字数据，因为传感器输出是相当小的电压、电流或变化，因此，在变换位数字数据之前必须进行调理。
调理就是放大，缓冲或定标模拟信号，使其适合于模/数转换器（ADC）的输入。然后，ADC对模拟信号进行数字化，并把数字信号送到微控制器或其他数字器件，以便用于系统的数据处理。
现有的信号调理系统存在以下缺陷：无法进行多通路自由组合，调理电路常常针对单一的信号调理，无法满足多种传感器信号的调理需要，调理电路很少涉及到数字信号的调理，上位机和调理系统无法实现远程控制。这样对于大量信号调理系统，需要调理电路庞大，手动匹配易于出差错。
因此，本发明提供一种新的系统来解决此问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供一种智能集成信号调理系统，有效的解决了现有信号调理系统无法进行多通路自由组合，无法满足多种传感器信号的调理、无法实现远程控制的问题。
本发明包括上位机，用于发出调理信号操控命令；
多个信号调理装置，多个所述信号调理装置与上位机通信连接；
所述上位机产生信号调理指令，用来控制信号调理装置；
所述信号调理装置包括多个调理板卡，每个所述信号调理板卡包括多个信号调理通路，所述上位机根据所需信号调理目标信息从所述多个信号调理板卡中选择相应的目标信号调理板卡，并且从选中的所述目标信号调理板卡中选择相应的目标信号调理通路，并且将所述信号调理程控量指令发送至选中的所述目标信号调理通路，所述目标信号调理通路根据所述信号调理类型信息产生相应类型的调理信号；
插接件，需要被调理的设备；
机箱，用于放置多个所述信号调理装置且连接对外的插接件。
优选的，所述信号调理指令是指所述上位机和所述信号调理装置进行通信的报文，所述报文包括信号调理目标的ID信息的信号调理目标信息以及想要生成的调理类型的信号调理类型。
优选的，所述上位机为PC机，PC机上设置有人机界面，用于用户操作、查看及输入。
优选的，所述上位机用于产生程控量指令，其程控量指令包括有用于产生调理信号类型、匹配系数、参考信号。
优选的，所述程控量指令包括信号调理目标信息以及信号调理类型信息。
优选的，所述信号调理通路包括互联电路、电源电路、控制电路。
优选的，所述信号调理板卡包括信号互联板卡、电源板卡、控制板卡，互联板卡将电源板卡和控制板卡的信号互联。
优选的，所述电源板卡为该系统提供所需要类型的电源。
优选的，信号调理通路包括DO_H、DO_L、DO_PWM调理通路，其中，DO_H调理通路包括电容C3，电容C3的一端接GND，电容C3的另一端接电阻R45，电阻R45的一端接GND，电阻R45的另一端接电阻R24，电阻R24的另一端接电阻R46、三极管Q2的基极，电阻R46、三极管Q2的发射极接GND，三极管Q2的集电极接电阻R21，电阻R21的另一端接电阻R20、R19的一端，电阻R19的另一端接SWVCC，电阻R20的另一端接二极管D1的正极、晶体管Q1的栅极，二级管D1的另一端接SWVCC，晶体管Q1的源极接SWVCC，晶体管Q1的漏极接电阻R23，电阻R23的另一端接电容C1和电阻R44的一端，电容C1和电阻R44的另一端接GND；
DO_L调理通路包括一端与电阻R24连接的电阻R51，电阻R51的另一端接电阻R52和晶体管Q3的栅极，电阻R52和晶体管Q3的源极接GND，晶体管Q3的漏极接电阻R50；
DO_PWM调理通路包括MOS驱动集成芯片U1，MOS驱动集成芯片U1的2引脚连接电阻R53，电阻R53的另一端与电阻R45、电阻R24、电阻R51一端连接，MOS驱动集成芯片U1的3引脚接±12V和电容C36正极，电容C36的负极接GND，MOS驱动集成芯片U1的1引脚接MOS驱动集成芯片U1的3引脚，MOS驱动集成芯片U1的4引脚接GND，MOS驱动集成芯片U1的7引脚接电阻R54和二极管D18的负极，电阻54的另一端接二极管D18的另一端和晶体管Q4的栅极，晶体管Q4的漏极接SWVCC，MOS驱动集成芯片U1的8引脚接二极管D17的负极和电容C6的正极，二极管D17的另一端接±12V，MOS驱动集成芯片U1的6引脚接电容C6的负极和晶体管Q5的漏极、晶体管Q4的源极，电阻R55的一端，晶体管Q5的源极接GND，MOS驱动集成芯片U1的5引脚接电阻R60和二极管D20的负极，电阻R60的另一端接二极管D20的正极和晶体管Q5的栅极，晶体管Q4的源极、电容C6的正极、晶体管Q5的漏极接电阻R55，电阻R55的另一端接电阻R56和电容C37的一端，电阻R56的另一端接电容C37的另一端和GND。
本发明针对现有技术存在的缺陷，提出了一种智能集成信号调理系统，其可以实现多通路自由组合，并且可以调理输出信号，而且可以实现上位机和调理装置的远程控制。
附图说明
图1为本发明连接结构框图。
图2为本发明处理通信报文流程图。
图3为本发明调理通路电路图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至图3对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。
实施例一，本发明为智能集成信号调理系统，其特征在于，包括上位机，用于发出调理信号操控命令；多个信号调理装置，多个所述信号调理装置与上位机通信连接；所述上位机产生信号调理指令，用来控制信号调理装置；所述信号调理装置包括多个调理板卡，每个所述信号调理板卡包括多个信号调理通路，所述上位机根据所需信号调理目标信息从所述多个信号调理板卡中选择相应的目标信号调理板卡，并且从选中的所述目标信号调理板卡中选择相应的目标信号调理通路，并且将所述信号调理程控量指令发送至选中的所述目标信号调理通路，所述目标信号调理通路根据所述信号调理类型信息产生相应类型的调理信号；插接件，需要被调理的设备；机箱，用于放置多个所述信号调理装置且连接对外的插接件。
所述信号调理指令是指所述上位机和所述信号调理装置进行通信的报文，所述报文包括信号调理目标的ID信息的信号调理目标信息以及想要生成的调理类型的信号调理类型。
所述上位机为PC机，PC机上设置有人机界面，用于用户操作、查看及输入。
所述上位机用于产生程控量指令，其程控量指令包括有用于产生调理信号类型、匹配系数、参考信号。
所述程控量指令包括信号调理目标信息以及信号调理类型信息。
操作员对人机界面选择参数配置，报文形成数据包报文，通过网线发出报文给交换机，交换机通过IP地址把相应的数据包发送给下一级的信号调理装置中的相应信号调理板卡，信号调理板卡依据通信协议，解析报文，并根据报文执行相应的操作。
具体的流程为：操作人机界面，接受上位机发出的数据包报文，交换机开始判断ID，如果ID错误，那么重新回到交换机，重新进行接受报文，当ID正确，交换机将报文发送至下一流程的信号调理装置，信号调理装置中的信号调理板卡根据通信协议处理报文，然后经控制功能解析报文输出，最终完成调理完成后结束。
所述信号调理通路包括互联电路、电源电路、控制电路。
优选的，所述信号调理板卡包括信号互联板卡、电源板卡、控制板卡，互联板卡将电源板卡和控制板卡的信号互联。
优选的，所述电源板卡为该系统提供所需要类型的电源。
优选的，信号调理通路包括DO_H、DO_L、DO_PWM调理通路，其中，DO_H调理通路包括电容C3，电容C3的一端接GND，电容C3的另一端接电阻R45，电阻R45的一端接GND，电阻R45的另一端接电阻R24，电阻R24的另一端接电阻R46、三极管Q2的基极，电阻R46、三极管Q2的发射极接GND，三极管Q2的集电极接电阻R21，电阻R21的另一端接电阻R20、R19的一端，电阻R19的另一端接SWVCC，电阻R20的另一端接二极管D1的正极、晶体管Q1的栅极，二级管D1的另一端接SWVCC，晶体管Q1的源极接SWVCC，晶体管Q1的漏极接电阻R23，电阻R23的另一端接电容C1和电阻R44的一端，电容C1和电阻R44的另一端接GND；
DO_L调理通路包括一端与电阻R24连接的电阻R51，电阻R51的另一端接电阻R52和晶体管Q3的栅极，电阻R52和晶体管Q3的源极接GND，晶体管Q3的漏极接电阻R50；
DO_PWM调理通路包括MOS驱动集成芯片U1，MOS驱动集成芯片U1的2引脚连接电阻R53，电阻R53的另一端与电阻R45、电阻R24、电阻R51一端连接，MOS驱动集成芯片U1的3引脚接±12V和电容C36正极，电容C36正极的另一端接GND，MOS驱动集成芯片U1的1引脚接MOS驱动集成芯片U1的3引脚，MOS驱动集成芯片U1的4引脚接GND，MOS驱动集成芯片U1的7引脚接电阻R54和二极管D18的负极，电阻54的另一端接二极管D18的另一端和晶体管Q4的栅极，晶体管Q4的漏极接SWVCC，MOS驱动集成芯片U1的8引脚接二极管D17的负极和电容C6的正极，二极管D17的另一端接±12V，MOS驱动集成芯片U1的6引脚接电容C6的负极和晶体管Q5的漏极、晶体管Q4的源极，电阻R55的一端，晶体管Q5的源极接GND，MOS驱动集成芯片U1的5引脚接电阻R60和二极管D20的负极，电阻R60的另一端接二极管D20的正极和晶体管Q5的栅极，晶体管Q4的源极、电容C6的正极、晶体管Q5的漏极接电阻R55，电阻R55的另一端接电阻R56和电容C37的一端，电阻R56的另一端接电容C37的另一端和GND。
信号DO_IN根据不同的信号性质，可以通过三种调理电路被调理成DO_H、DO_L、DO_PWM信号，信号经过调理后使DO_IN信号赋值升高、驱动能力增强，有三种通道，高边调理电路、低边调理电路、PWM波调理电路。
第一通道高边通道，信号DO_IN信号经过C3、如R45滤波后，再经过R24和R46分压，控制Q2导通情况，SWVCC的电压经过R19、R20、R21、Q2构成通路，同时Q1导通，电源SWVCC经过Q1、R23、C1、R44输出DO_H。
第二通道是低边通道，信号DO_IN信号经过C3、如R45滤波后，再经过R51和R52分压，控制Q3导通情况，Q3导通后，DO_L信号通过R50和Q3构成通路与GND连接，电源SWVCC经过Q1、R23、C1、R44输出。
第三通道是PWM波通道，信号DO_IN信号经过C3、如R45滤波后，再经过R53进入U1管脚2、U1管脚5、7分别输出逻辑相反的信号，信号经过R54、R60分别控制Q4、Q5导通情况，Q4和Q5的导通情况，控制输出不同的逻辑，形成PWM波，经过R55、R56、C37处理输出信号DO_PWM。
本发明针对现有技术存在的缺陷，提出了一种智能集成信号调理系统，其可以实现多通路自由组合，并且可以调理输出信号，而且可以实现上位机和调理装置的远程控制。

Claims (8)

1.智能集成信号调理系统，其特征在于，包括上位机，用于发出调理信号操控命令；
多个信号调理装置，多个所述信号调理装置与上位机通信连接；
所述上位机产生信号调理指令，用来控制信号调理装置；
所述信号调理装置包括多个调理板卡，每个所述信号调理板卡包括多个信号调理通路，所述上位机根据所需信号调理目标信息从所述多个信号调理板卡中选择相应的目标信号调理板卡，并且从选中的所述目标信号调理板卡中选择相应的目标信号调理通路，并且将所述信号调理程控量指令发送至选中的所述目标信号调理通路，所述目标信号调理通路根据所述信号调理类型信息产生相应类型的调理信号；
插接件，需要被调理的设备；
机箱，用于放置多个所述信号调理装置且连接对外的插接件；
信号调理通路包括DO_H、DO_L、DO_PWM调理通路，其中，DO_H调理通路包括电容C3，电容C3的一端接GND，电容C3的另一端接电阻R45，电阻R45的一端接GND，电阻R45的另一端接电阻R24，电阻R24的另一端接电阻R46、三极管Q2的基极，电阻R46、三极管Q2的发射极接GND，三极管Q2的集电极接电阻R21，电阻R21的另一端接电阻R20、R19的一端，电阻R19的另一端接SWVCC，电阻R20的另一端接二极管D1的正极、晶体管Q1的栅极，二级管D1的另一端接SWVCC，晶体管Q1的漏极接SWVCC，晶体管Q1的源极接电阻R23，电阻R23的另一端接电容C1和电阻R44的一端，电容C1和电阻R44的另一端接GND；
DO_L调理通路包括一端与电阻R24连接的电阻R51，电阻R51的另一端接电阻R52和晶体管Q3的栅极，电阻R52和晶体管Q3的源极接GND，晶体管Q3的漏极接电阻R50；
DO_PWM调理通路包括MOS驱动集成芯片U1，MOS驱动集成芯片U1的2引脚连接电阻R53，电阻R53的另一端与电阻R45、电阻R24、电阻R51一端连接，MOS驱动集成芯片U1的3引脚接±12V和电容C36正极，电容C36的负极接GND，MOS驱动集成芯片U1的1引脚接MOS驱动集成芯片U1的3引脚，MOS驱动集成芯片U1的4引脚接GND，MOS驱动集成芯片U1的7引脚接电阻R54和二极管D18的负极，电阻54的另一端接二极管D18的另一端和晶体管Q4的栅极，晶体管Q4的漏极接SWVCC，MOS驱动集成芯片U1的8引脚接二极管D17的负极和电容C6的正极，二极管D17的另一端接±12V，MOS驱动集成芯片U1的6引脚接电容C6的负极和晶体管Q5的漏极、晶体管Q4的源极，电阻R55的一端，晶体管Q5的源极接GND，MOS驱动集成芯片U1的5引脚接电阻R60和二极管D20的负极，电阻R60的另一端接二极管D20的正极和晶体管Q5的栅极，晶体管Q4的源极、电容C6的正极、晶体管Q5的漏极接电阻R55，电阻R55的另一端接电阻R56和电容C37的一端，电阻R56的另一端接电容C37的另一端和GND。
2.根据权利要求1所述的智能集成信号调理系统，其特征在于，所述信号调理指令是指所述上位机和所述信号调理装置进行通信的报文，所述报文包括信号调理目标的ID信息的信号调理目标信息以及想要生成的调理类型的信号调理类型。
3.根据权利要求1所述的智能集成信号调理系统，其特征在于，所述上位机为PC机，PC机上设置有人机界面，用于用户操作、查看及输入。
4.根据权利要求1所述的智能集成信号调理系统，其特征在于，所述上位机用于产生程控量指令，其程控量指令包括有用于产生调理信号类型、匹配系数、参考信号。
5.根据权利要求3所述的智能集成信号调理系统，其特征在于，所述程控量指令包括信号调理目标信息以及信号调理类型信息。
6.根据权利要求1所述的智能集成信号调理系统，其特征在于，所述信号调理通路包括互联电路、电源电路、控制电路。
7.根据权利要求1所述的智能集成信号调理系统，其特征在于，所述信号调理板卡包括信号互联板卡、电源板卡、控制板卡，互联板卡将电源板卡和控制板卡的信号互联。
8.根据权利要求6所述的智能集成信号调理系统，其特征在于，所述电源板卡为该系统提供所需要类型的电源。
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