CN109831183A - 一种粮食用空调智能管理系统的信号滤波电路 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种粮食用空调智能管理系统的信号滤波电路，所述差动接收电路接收传感器检测的空调运行参数信号，经运算放大器AR1、AR2、AR3为核心的差分电路抑制噪声干扰后进入运算放大器AR4、AR5、常开开关K1、电容C1组成的采样保持电路，对信号保持0.15S以提高信号向后传输的稳定性，最后进入均值滤波电路，采样保持电路每次输出信号触发三极管Q1、Q2、Q3循环导通，经RC延时9.45S后分别加到运算放大器AR6为核心的加法器进行加法运算，最后经运算放大器AR7为核心的比例放大器1/3衰减，得出三次采样值的算数平均值，消除随机干扰后传输到主机；有效的解决了信号受随机干扰的影响，造成主机接收的信号不够精确的问题。

Description

一种粮食用空调智能管理系统的信号滤波电路

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，特别是涉及一种粮食用空调智能管理系统的信号滤波电路。

背景技术

粮食通过设立粮仓/粮库及管理人员对粮食进行集中储存、统一管理，随着电子技术、通讯技术的发展，为了保证粮食在适当的温湿度环境下进行储藏，目前粮仓/粮库内环境温度的控制主要通过按区域设置空调进行控温，而空调运行时参数正常与否直接影响控温的效果，目前主要通过设置传感器检测空调运行参数并传输到主机（单片机、PLC系统），由主机对空调参数进行采集、处理，通过通讯模块上传至服务器，实现远程监控、实时记录、故障分析等集中智能化管理，采集的空调运行参数能否真实地反映空调运行的实际情况，是否可靠直接关系到控温的精度与稳定性，在传感器检测空调运行参数传输到主机的过程中，由于有受到现场粮仓/粮库环境、空调本身电磁干扰、大批的传感器检测数据相互串扰等随机干扰的影响，造成采集上来的信号有时偏差较大，会使主机接收的信号不够精确。

所以本发明提供一种新的方案来解决此问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供一种粮食用空调智能管理系统的信号滤波电路，有效的解决了信号受随机干扰的影响，造成主机接收的信号不够精确的问题。

其解决的技术方案是，包括差动接收电路、采样保持电路、均值滤波电路，其特征在于，所述差动接收电路接收传感器检测的空调运行参数信号，经运算放大器AR1、AR2、AR3为核心的差分电路抑制噪声干扰后进入运算放大器AR4、AR5、常开开关K1、电容C1组成的采样保持电路，对信号保持0.15S以提高信号向后传输的稳定性，最后进入均值滤波电路，采样保持电路每次输出信号触发三极管Q1、Q2、Q3循环导通，经RC延时9.45S后分别加到运算放大器AR6为核心的加法器进行加法运算，最后经运算放大器AR7为核心的比例放大器1/3衰减，得出三次采样值的算数平均值，消除随机干扰后传输到主机；

所述均值滤波电路包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3，三极管Q1的基极分别连接电阻R7的一端、电解电容E3的负极，三极管Q1的集电极分别连接电阻R8的一端、电阻R14的一端、电解电容E1的正极，电解电容E1的负极分别连接三极管Q2的基极、电阻R9的一端，三极管Q2的集电极分别连接电阻R10的一端、电阻R15的一端、电解电容E2的正极，电解电容E2的负极分别连接三极管Q3的基极、电阻R11的一端，三极管Q3的集电极分别连接电阻R12的一端、电阻R13的一端、电解电容E3的正极，三极管Q1的发射极、三极管Q2的发射极、三极管Q3的发射极均连接地，电阻R7的另一端、电阻R9的另一端、电阻R11的另一端均连接电源+5V，电阻R7的另一端、电阻R9的另一端、电阻R11的另一端均连接运算放大器AR5的输出端，电阻R14的另一端分别连接接地电容C5的一端、电阻R18的一端，电阻R15的另一端分别连接接地电容C4的一端、电阻R17的一端，电阻R13的另一端分别连接接地电容C3的一端、电阻R16的一端，电阻R16的另一端分别连接电阻R17的另一端、电阻R18的另一端、电阻R19的一端、运算放大器AR6的反相输入端，运算放大器AR6的同相输入端通过电阻R20连接地，运算放大器AR6的输出端分别连接电阻R19的另一端、电阻R21的一端，电阻R21的另一端分别连接电阻R22的一端、运算放大器AR7的反相输入端，运算放大器AR7的同相输入端通过电阻R23连接地，运算放大器AR6的输出端连接电阻R12的另一端，运算放大器AR6的输出端输出信号到主机。

由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点；

1，当每次采样信号到来时，触发三极管Q1、Q2、Q3循环导通，分别经RC电路延时9.45S后，使最近三次采样值加到运算放大器AR6、电阻R16-电阻R20组成的加法器进行加法运算，最后经运算放大器AR7、电阻R21-电阻R23组成的比例放大器1/3衰减，得出最近三次采样值的算数平均值，消除采样信号传输过程中受随机信号的干扰后再传输到主机，以此提供主机接收的信号的精确；

2，接收传感器检测的空调运行参数信号，经运算放大器AR1、AR2、AR3为核心的差分电路进行差动平衡处理，抑制噪声干扰，使信号不受共模干扰及温漂的影响后进入运算放大器AR4、AR5、常开开关K1、电容C1组成的采样保持电路，对信号保持0.15S以提高信号向后传输，以提高均值滤波电路滤波的稳定性。

附图说明

图1为本发明的电路模块图。

图2为本发明的电路原理图。

图3为本发明的均值滤波电路信号流向图。

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至附图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。

实施例一，一种粮食用空调智能管理系统的信号滤波电路，所述差动接收电路接收传感器检测的空调运行参数信号，经运算放大器AR1、AR2、AR3为核心的差分电路进行差动平衡处理，抑制噪声干扰，使信号不受共模干扰及温漂的影响后进入运算放大器AR4、AR5、常开开关K1、电容C1组成的采样保持电路，对信号保持0.15S以提高信号向后传输的稳定性，最后进入均值滤波电路，当每次采样信号到来时，触发三极管Q1、Q2、Q3循环导通，具体的当信号传输过来时，由于元器件本身参数差异，假如三极管Q1导通，三极管Q1集电极电压下降接近于零，由于电解电容E1的电容特性、三极管Q2基极电压也接近于零，三极管Q2截止，三极管Q2集电极电压拉高为空调运行参数信号，空调运行参数信号经电阻R10限流、电阻R15和电容C4组成的RC电路延时9.45S后加到电阻R17的左端，同时三极管Q2集电极拉高的电压通过电解电容E2加到三极管Q3的基极，三极管Q3导通，三极管Q1、三极管Q3的集电极电压均接近于零，只有三极管Q2集电极电压也即空调运行参数信号只经电阻R10限流后向后传输，之后随着电解电容E1充电，三极管Q2基极电压升高，高于导通电压0.7V时三极管Q2由截止变为导通，三极管Q2集电极电压下降接近于零，空调运行参数信号不再经电阻R10限流向后传输，同时电解电容E2作用，三极管Q3截止、三极管Q1导通，下次采样信号到来时，空调运行参数信号经电阻R12限流、电阻R13和电容C3组成的RC电路延时9.45S后加到电阻R16的左端，依此每次采样信号过来时，三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3循环导通，分别经RC电路延时9.45S后加到运算放大器AR6、电阻R16-电阻R20组成的加法器进行加法运算，最后经运算放大器AR7、电阻R21-电阻R23组成的比例放大器1/3衰减，设置电阻R22的阻值为电阻R22的阻值的1/3，得出最近三次采样值的算数平均值，消除采样信号传输过程中受随机信号的干扰，传输到主机的信号不够精确的问题；

所述均值滤波电路接收采样保持电路传输过来的空调运行参数信号，触发三极管Q1、Q2、Q3循环导通，具体的当信号传输过来时，由于元器件本身参数差异，假如三极管Q1导通，三极管Q1集电极电压下降接近于零，由于电解电容E1的电容特性（电容两端电压不能突变，在此设置电解电容E1、E2、E3容量为采样保持电路采样时间间隔（3S）加保持时间（0.15S）也即3.15S，电解电容E1上电压也即三极管Q2基极电压也接近于零，三极管Q2截止，三极管Q2集电极电压拉高为空调运行参数信号，空调运行参数信号经电阻R10限流、电阻R15和电容C4组成的RC电路延时9.45S后加到电阻R17的左端，同时三极管Q2集电极拉高的电压通过电解电容E2加到三极管Q3的基极，三极管Q3导通，在一次采样信号过来时，三极管Q1、三极管Q3的集电极电压均接近于零，只有三极管Q2集电极电压也即空调运行参数信号只经电阻R10限流后向后传输，之后随着电解电容E1充电，三极管Q2基极电压升高，高于导通电压0.7V时三极管Q2由截止变为导通，三极管Q2集电极电压下降接近于零，空调运行参数信号不再经电阻R10限流向后传输，同时电解电容E2作用，三极管Q3截止、三极管Q1导通，下次采样信号到来时，空调运行参数信号经电阻R12限流、电阻R13和电容C3组成的RC电路延时9.45S后加到电阻R16的左端，依此每次采样信号过来时，三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3循环导通，分别经RC电路延时9.45S后加到运算放大器AR6、电阻R16-电阻R20组成的加法器进行加法运算，最后经运算放大器AR7、电阻R21-电阻R23组成的比例放大器1/3衰减，设置电阻R22的阻值为电阻R22的阻值的1/3，得出最近三次采样值的算数平均值，消除采样信号传输过程中受随机信号的干扰，传输到主机（主机为单片机、PLC系统，其通过通讯模块传输数据为现有技术，在此不再详述）的信号不够精确的问题， 包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3，三极管Q1的基极分别连接电阻R7的一端、电解电容E3的负极，三极管Q1的集电极分别连接电阻R8的一端、电阻R14的一端、电解电容E1的正极，电解电容E1的负极分别连接三极管Q2的基极、电阻R9的一端，三极管Q2的集电极分别连接电阻R10的一端、电阻R15的一端、电解电容E2的正极，电解电容E2的负极分别连接三极管Q3的基极、电阻R11的一端，三极管Q3的集电极分别连接电阻R12的一端、电阻R13的一端、电解电容E3的正极，三极管Q1的发射极、三极管Q2的发射极、三极管Q3的发射极均连接地，电阻R7的另一端、电阻R9的另一端、电阻R11的另一端均连接电源+5V，电阻R7的另一端、电阻R9的另一端、电阻R11的另一端均连接运算放大器AR5的输出端，电阻R14的另一端分别连接接地电容C5的一端、电阻R18的一端，电阻R15的另一端分别连接接地电容C4的一端、电阻R17的一端，电阻R13的另一端分别连接接地电容C3的一端、电阻R16的一端，电阻R16的另一端分别连接电阻R17的另一端、电阻R18的另一端、电阻R19的一端、运算放大器AR6的反相输入端，运算放大器AR6的同相输入端通过电阻R20连接地，运算放大器AR6的输出端分别连接电阻R19的另一端、电阻R21的一端，电阻R21的另一端分别连接电阻R22的一端、运算放大器AR7的反相输入端，运算放大器AR7的同相输入端通过电阻R23连接地，运算放大器AR6的输出端连接电阻R12的另一端，运算放大器AR6的输出端输出信号到主机。

实施例二，在实施例一的基础上，所述差动接收电路接收传感器检测的空调运行参数信号（如空调的心脏压缩机参数，检测压缩机排气/吸气压力的排气/吸气压差传感器、压缩机电动机转速的速度传感器、油温及管道温度的温度传感器；温/湿度传感器检测的粮仓粮库环境温度、蒸发器管道温度、冷凝器管道温度等，检测的具体过程为现有技术，在此不再详述），经运算放大器AR1、AR2、AR3为核心的差分电路进行差动平衡处理，抑制噪声干扰，使信号不受共模干扰及温漂的影响向后级电路传输，其中运算放大器AR1、AR2构成双端输入/双端输出差动放大器，电路结构对称，除了具有高输入阻抗外，还具有很高的共模抑制性能和低温漂，运算放大器AR3将运算放大器AR1、AR2的输出信号转换为电压信号，比例放大倍数由电阻R6控制，包括电阻R1、电阻R2，电阻R1的一端、电阻R2的一端分别连接传感器检测的空调运行参数的输出信号的正极、负极，电阻R1的另一端分别连接电容C1的一端、运算放大器AR1的同相输入端，电阻R2的另一端分别连接电容C1的另一端、运算放大器AR2的反相输入端，运算放大器AR1的反相输入端分别连接运算放大器AR1的输出端、电阻R3的一端，电阻R3的另一端分别连接运算放大器AR3的同相输入端、电阻R6的一端，运算放大器AR2的同相输入端分别连接运算放大器AR2的输出端、电阻R4的一端，电阻R4的另一端分别连接运算放大器AR3的反相输入端、接地电阻R5的一端，电阻R6的另一端和运算放大器AR3的输出端为差动接收电路的输出信号；

所述采样保持电路接收差动接收电路输出的空调运行参数信号，经运算放大器AR3电压跟随器隔离后，经闭合的常开开关K1（常开开关K1的断开、闭合可由主机输出脉冲控制，也可由NE555芯片无稳态振荡器产生方波驱动继电器线圈是否得电，自动控制常开开关K1的断开、闭合，在此设置常开开关K1的断开、闭合时间为3S此为现有技术，在此不再详述）加到运算放大器AR5（由于运算放大器AR5反相输入端连接输出端，其实质为跟随器）的同相输入端，跟随后输出，同时由于电容C2的作用，输出信号保持一定时间（0.15S）的进入均值滤波电路，以提高信号向后传输的稳定性，包括运算放大器AR4，运算放大器AR4的同相输入端连接差动接收电路的输出信号，运算放大器AR4的反相输入端分别连接运算放大器AR4的输出端常开开关K1的一端，常开开关K1的另一端分别连接接地电容C2的一端、运算放大器AR5的同相输入端，运算放大器AR5的反相输入端和运算放大器AR5的输出端为采样保持电路的输出信号。

本发明具体使用时，所述差动接收电路接收传感器检测的空调运行参数信号，经运算放大器AR1、AR2、AR3为核心的差分电路进行差动平衡处理，抑制噪声干扰，使信号不受共模干扰及温漂的影响后进入运算放大器AR4、AR5、常开开关K1、电容C1组成的采样保持电路，对信号保持0.15S以提高信号向后传输的稳定性，最后进入均值滤波电路，当每次采样信号到来时，触发三极管Q1、Q2、Q3循环导通，具体的当信号传输过来时，由于元器件本身参数差异，假如三极管Q1导通，三极管Q1集电极电压下降接近于零，由于电解电容E1的电容特性、三极管Q2基极电压也接近于零，三极管Q2截止，三极管Q2集电极电压拉高为空调运行参数信号，同时三极管Q3导通，只有三极管Q2集电极电压也即空调运行参数信号只经电阻R10限流、电阻R15和电容C4组成的RC电路延时9.45S后向后传输，之后随着电解电容E1充电，三极管Q2基极电压升高，高于导通电压0.7V时三极管Q2由截止变为导通，同时电解电容E2作用，三极管Q3截止、三极管Q1导通，下次采样信号到来时，空调运行参数信号经电阻R12限流、电阻R13和电容C3组成的RC电路延时9.45S后加到电阻R16的左端，依此每次采样信号过来时，三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3循环导通，分别经RC电路延时9.45S后加到运算放大器AR6、电阻R16-电阻R20组成的加法器进行加法运算，最后经运算放大器AR7、电阻R21-电阻R23组成的比例放大器1/3衰减，设置电阻R22的阻值为电阻R22的阻值的1/3，得出最近三次采样值的算数平均值，消除采样信号传输过程中受随机信号的干扰，传输到主机的信号不够精确的问题。

Claims (2)

1.一种粮食用空调智能管理系统的信号滤波电路，包括差动接收电路、采样保持电路、均值滤波电路，其特征在于，所述差动接收电路接收传感器检测的空调运行参数信号，经运算放大器AR1、AR2、AR3为核心的差分电路抑制噪声干扰后进入运算放大器AR4、AR5、常开开关K1、电容C1组成的采样保持电路，对信号保持0.15S以提高信号向后传输的稳定性，最后进入均值滤波电路，采样保持电路每次输出信号触发三极管Q1、Q2、Q3循环导通，经RC延时9.45S后分别加到运算放大器AR6为核心的加法器进行加法运算，最后经运算放大器AR7为核心的比例放大器1/3衰减，得出三次采样值的算数平均值，消除随机干扰后传输到主机；

所述均值滤波电路包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3，三极管Q1的基极分别连接电阻R7的一端、电解电容E3的负极，三极管Q1的集电极分别连接电阻R8的一端、电阻R14的一端、电解电容E1的正极，电解电容E1的负极分别连接三极管Q2的基极、电阻R9的一端，三极管Q2的集电极分别连接电阻R10的一端、电阻R15的一端、电解电容E2的正极，电解电容E2的负极分别连接三极管Q3的基极、电阻R11的一端，三极管Q3的集电极分别连接电阻R12的一端、电阻R13的一端、电解电容E3的正极，三极管Q1的发射极、三极管Q2的发射极、三极管Q3的发射极均连接地，电阻R7的另一端、电阻R9的另一端、电阻R11的另一端均连接电源+5V，电阻R7的另一端、电阻R9的另一端、电阻R11的另一端均连接运算放大器AR5的输出端，电阻R14的另一端分别连接接地电容C5的一端、电阻R18的一端，电阻R15的另一端分别连接接地电容C4的一端、电阻R17的一端，电阻R13的另一端分别连接接地电容C3的一端、电阻R16的一端，电阻R16的另一端分别连接电阻R17的另一端、电阻R18的另一端、电阻R19的一端、运算放大器AR6的反相输入端，运算放大器AR6的同相输入端通过电阻R20连接地，运算放大器AR6的输出端分别连接电阻R19的另一端、电阻R21的一端，电阻R21的另一端分别连接电阻R22的一端、运算放大器AR7的反相输入端，运算放大器AR7的同相输入端通过电阻R23连接地，运算放大器AR6的输出端连接电阻R12的另一端，运算放大器AR6的输出端输出信号到主机。

2.如权利要求1所述的一种粮食用空调智能管理系统的信号滤波电路，其特征在于，所述差动接收电路包括电阻R1、电阻R2，电阻R1的一端、电阻R2的一端分别连接传感器检测的空调运行参数的输出信号的正极、负极，电阻R1的另一端分别连接电容C1的一端、运算放大器AR1的同相输入端，电阻R2的另一端分别连接电容C1的另一端、运算放大器AR2的反相输入端，运算放大器AR1的反相输入端分别连接运算放大器AR1的输出端、电阻R3的一端，电阻R3的另一端分别连接运算放大器AR3的同相输入端、电阻R6的一端，运算放大器AR2的同相输入端分别连接运算放大器AR2的输出端、电阻R4的一端，电阻R4的另一端分别连接运算放大器AR3的反相输入端、接地电阻R5的一端，电阻R6的另一端和运算放大器AR3的输出端为差动接收电路的输出信号；

所述采样保持电路包括运算放大器AR4，运算放大器AR4的同相输入端连接差动接收电路的输出信号，运算放大器AR4的反相输入端分别连接运算放大器AR4的输出端常开开关K1的一端，常开开关K1的另一端分别连接接地电容C2的一端、运算放大器AR5的同相输入端，运算放大器AR5的反相输入端和运算放大器AR5的输出端为采样保持电路的输出信号。