CN113237528A - 一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号转换器 - Google Patents
一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号转换器 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号转换器，包括：输入通道模块，第一信号前置处理模块，第一拨码模块，第一控制模块，第一AD转换模块，第一孪生通道信号处理模块，第一DA转换模块，第一信号输出处理模块，第一孪生通道输出模块。本发明模拟量孪生信号转换器采用差分方法消除外界电磁干扰，实现模拟量信号远距离精确传输，不受周围环境的电磁干扰影响。适用于转换常规的的4～20mA或者0～20mA的电流信号或者0～5V的电压信号等规格的连续变化的模拟量电压电流信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种信号转换器，具体涉及一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号转换器。
背景技术
模拟量信号远距离传输一般采用通讯和硬接线两种方式。通讯方式下，通讯线路若出现网络拥塞，容易出现丢包，严重影响模拟量信号传输质量，不能满足实时性、准确性和可靠性的要求，一般通讯量模拟量信号不运用于现场设备控制；普通硬接线方式下，模拟量信号远距离传输容易受到周围环境的电磁干扰影响，特别是周围存在电机等强电磁场干扰源时，远距离传输的模拟量信号容易失真，产生跳变现象。目前广泛采用铜质金属线芯电缆以实现模拟量信号远距离传输。但是其具有以下不足，模拟量信号远距离传输易受到周围环境的电磁干扰影响，导致传输的模拟量信号容易失真，出现跳变现象。
发明内容
本发明的目的在于解决现场设备控制和状态监测等应用场合，普通硬接线方式下，模拟量信号远距离传输容易受到周围环境的电磁干扰影响，特别是周围存在电机等强电磁场干扰源时，远距离传输的模拟量信号容易失真，产生跳变现象的问题。而提供一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号转换器,转换输出互补孪生模拟量信号，运用差分方法消除外界电磁干扰，实现模拟量信号精确远距离传输。
本发明采取的技术方案为：
一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号转换器，包括：输入通道模块，第一信号前置处理模块，第一拨码模块，第一控制模块，第一AD转换模块，第一孪生通道信号处理模块，第一DA转换模块，第一信号输出处理模块，孪生通道输出模块。
输入通道模块，包含n个输入通道，用于采集输入的n个通道信号xy1，xy2，xy3……xyn，输出n个通道信号XY1，XY2，XY3……XYn给第一信号前置处理模块；
第一信号前置处理模块，采集输入通道模块输出的n个通道信号XY1，XY2，XY3……XYn，进行前置隔离放大滤波处理，然后输出n个通道信号AXY1，AXY2，AXY3……AXYn给第一AD转换模块；
第一AD转换模块，采集第一信号前置处理模块输出的n个通道信号AXY1，AXY2，AXY3……AXYn，输出给第一孪生通道信号处理模块，n个通道信号DXY1，DXY2，DXY3……DXYn；
第一孪生通道信号处理模块，采集第一AD转换模块输出的n个通道信号DXY1，DXY2，DXY3……DXYn，根据拨码模块输出的通道规格信号S1，S2，S3……Sn，进行孪生通道信号处理，然后输出n对互补孪生信号DX1，DY1，DX2，DY2，DX3，DY3……DXn，DYn给第一DA转换模块；
DA转换模块，采集第一孪生通道信号处理模块输出的n对孪生信号DX1，DY1，DX2，DY2，DX3，DY3……DXn，DYn，根据第一拨码模块输出的通道规格信号S1，S2，S3……Sn，进行数模转换处理，然后输出n对孪生信号AX1，AY1，AX2，AY2，AX3，AY3……AXn，AYn给第一信号输出处理模块；
第一信号输出处理模块，采集第一DA转换模块输出的n对孪生信号AX1，AY1，AX2，AY2，AX3，AY3……AXn，AYn，进行隔离放大处理，然后输出n对孪生信号X1，Y1，X2，Y2，X3，Y3……Xn，Yn给第一孪生通道输出模块；
第一孪生通道输出模块，采集信号输出处理模块2输出的n对互补孪生信号X1，Y1，X2，Y2，X3，Y3……Xn，Yn，通过孪生通道输出模块1输出n对互补孪生模拟量信号x1，y1，x2，y2，x3，y3……xn，yn；
第一控制模块，输出控制信号给第一孪生通道输出模块、第一信号输出处理模块、第一DA转换模块、第一孪生通道信号处理模块，控制数据输出处理过程。
该转换器包含第一电源模块，第一电源模块为孪生通道输出模块，第一信号输出处理模块，第一DA转换模块，第一孪生通道信号处理模块，第一AD转换模块，第一控制模块，第一拨码模块，第一信号前置处理模块，输入通道模块提供电源。
所述孪生通道输出模块包含n对孪生通道，每对孪生通道包括2个孪生信号输出通道。所述n对互补孪生信号通过电缆远距离传输后，经过转换处理后，还原成需要传输的模拟量信号；
对于4～20mA模拟量信号，互补孪生的两个模拟量信号指的是两个模拟量信号相加为24mA；
对于0～20mA模拟量信号，互补孪生的两个模拟量信号指的是两个模拟量信号相加为20mA；
对于0～5V模拟量信号，互补孪生的两个模拟量信号指的是两个模拟量信号相加为5V。
所述第一拨码模块的拨码数量与孪生通道输出模块包含的孪生通道数一致，为n个，编号分别为“1”、“2”、“3”……“n”号，“n”号拨码对应设置孪生通道输出模块孪生通道n采集的模拟量信号规格。每个拨码有3个位置，“1”位、“2”位和“3”位；
若孪生通道输出模块孪生通道n输出的模拟量信号规格为4～20mA模拟量信号，则用户将该孪生通道n对应的拨码设置为“1”位；若孪生通道输出模块孪生通道n输出的模拟量信号规格为0～20mA模拟量信号，则用户将该孪生通道n对应的拨码设置为“2”位；若孪生通道输出模块孪生通道输出的模拟量信号规格为0～5V模拟量信号，则用户将该孪生通道n对应的拨码设置为“3”位。
本发明一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号转换器，技术效果如下：
1)采用本发明的一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号转换器，与一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号接收器配合使用，进行模拟量信号远距离传输，可以明显消除模拟量信号传输过程中电磁干扰信号的影响，避免传输的模拟量信号失真和跳变，保证模拟量信号的远距离精确传输。
2)本发明可将一路或多路模拟量信号转换为一对或多对互补孪生模拟量信号，与一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号接收器配合使用，采用差分方法消除外界电磁干扰，实现模拟量信号远距离精确传输，不受周围环境的电磁干扰影响。
3)本发明一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号转换器，适用于转换常规的的4～20mA、或者0～20mA的电流信号、或者0～5V的电压信号等规格的连续变化的模拟量电压电流信号。
附图说明
图1是本发明转换器的结构示意图。
图2是本发明转换器的DA转换模块数模转换处理方法流程图。
图3是本发明转换器的孪生通道信号处理模块的孪生通道信号处理方法流程图。
图4是本发明转换器的AD转换模块的模数转换处理方法流程图。
图5是本发明转换器的拨码模块的拨码人机交互面板样式图。
图6是本发明转换器的拨码模块的拨码规则输出方法流程图。
图7是本发明中实施例1的示意图；
其中：11-液位传感器，D-本发明一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号转换器，12-油罐，13-信号传输电缆，A-一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号接收器，14-液位电子式显示表，C-平面-液位变送器量程范围内油罐某一油位，f1-液压系统压油罐液位信号，f2--液压系统压油罐液位信号f1的互补孪生转速信号，M-电机，△-电机等强电磁场干扰源释放的电磁干扰信号。
图8是一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号接收器结构示意图。
具体实施方式
一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号转换器，包括：输入通道模块10，第一信号前置处理模块9，第一拨码模块8，第一控制模块6，第一AD转换模块5，第一孪生通道信号处理模块4，第一DA转换模块3，第一信号输出处理模块2，孪生通道输出模块1。模拟量孪生信号转换器结构图如图1所示。
孪生通道输出模块1包含n对孪生通道，每对孪生通道包括2个孪生信号输出通道，其采集第一信号输出处理模块2输出的n对互补孪生信号(X1，Y1，X2，Y2，X3，Y3……Xn，Yn)，通过孪生通道输出模块1输出n对互补孪生模拟量信号(x1，y1，x2，y2，x3，y3……xn，yn)。n对互补孪生信号通过电缆远距离传输后，经一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号接收器A转换处理，还原成需要传输的模拟量信号。
对于4～20mA模拟量信号，互补孪生的两个模拟量信号指的是两个模拟量信号相加为24mA；对于0～20mA模拟量信号，互补孪生的两个模拟量信号指的是两个模拟量信号相加为20mA；对于0～5V模拟量信号，互补孪生的两个模拟量信号指的是两个模拟量信号相加为5V。
第一信号输出处理模块2采集第一DA转换模块3输出的n对孪生信号(AX1，AY1，AX2，AY2，AX3，AY3……AXn，AYn)，进行隔离放大处理，然后输出n对孪生信号(X1，Y1，X2，Y2，X3，Y3……Xn，Yn)给孪生通道输出模块1。
第一DA转换模块3采集第一孪生通道信号处理模块4输出的n对孪生信号(DX1，DY1，DX2，DY2，DX3，DY3……DXn，DYn)，根据第一拨码模块8输出的通道规格信号S1，S2，S3……Sn，进行数模转换处理，然后输出n对孪生信号(AX1，AY1，AX2，AY2，AX3，AY3……AXn，AYn)给第一信号输出处理模块2。
第一DA转换模块3的数模转换处理方法步骤如下：
步骤1：采集第一孪生通道信号处理模块4输出的n对孪生信号DX1，DY1，DX2，DY2，DX3，DY3……DXn，DYn，以及第一拨码模块8输出的通道规格信号S1，S2，S3……Sn。
步骤2：若S1＝1，则DX1和DY1按照6553对应4mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AX1，AY1；
若S1＝2，则DX1和DY1按照0对应0mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AX1，AY1；
若S1＝3，则DX1和DY1按照0对应0V,32767对应5V进行线性插值转换为AX1，AY1。
步骤3：若S2＝1，则DX2和DY2按照6553对应4mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AX2，AY2；
若S2＝2，则DX2和DY2按照0对应0mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AX2，AY2；
若S2＝3，则DX2和DY2按照0对应0V,32767对应5V进行线性插值转换为AX2，AY2。
步骤4：若S3＝1，则DX3和DY3按照6553对应4mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AX3，AY3；:
若S3＝2，则DX3和DY3按照0对应0mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AX3，AY3；
若S3＝3，则DX3和DY3按照0对应0V,32767对应5V进行线性插值转换为AX3，AY3。
……
步骤5：若Sn＝1，则DXn和DYn按照6553对应4mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AXn，AYn；:
若Sn＝2，则DXn和DYn按照0对应0mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AXn，AYn；
若Sn＝3，则DXn和DYn按照0对应0V,32767对应5V进行线性插值转换为AXn，AYn。
步骤6：输出n对孪生信号(AX1，AY1，AX2，AY2，AX3，AY3……AXn，AYn)，返回步骤1。DA转换模块3的数模转换处理方法流程图如图2所示。
DXn和DYn按照6553对应4mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AXn，AYn，即
AXn＝4mA+(20mA-4mA)(DXn-6553)/(32767-6553)；
AYn＝4mA+(20mA-4mA)(DYn-6553)/(32767-6553)；
线性插值转换方法，为常规方法，参见百度百科线性插值词条。
第一孪生通道信号处理模块4采集第一AD转换模块5输出的n个通道信号(DXY1，DXY2，DXY3……DXYn)，根据第一拨码模块8输出的通道规格信号S1，S2，S3……Sn，进行孪生通道信号处理，然后输出n对互补孪生信号(DX1，DY1，DX2，DY2，DX3，DY3……DXn，DYn)给第一DA转换模块3。
第一孪生通道信号处理模块4的孪生通道信号处理方法步骤如下：
步骤①：采集第一AD转换模块5输出的n个通道信号DXY1，DXY2，DXY3……DXYn，以及拨码模块8输出的通道规格信号S1，S2，S3……Sn。
步骤②：若S1＝1，则通道信号采集值零点C1零＝6553，通道信号采集值满点C1满＝32767；否则，通道信号采集值零点C1零＝0，通道信号采集值满点C1满＝32767。
若S2＝1，则通道信号采集值零点C2零＝6553，通道信号采集值满点C2满＝32767；否则，通道信号采集值零点C2零＝0，通道信号采集值满点C2满＝32767。
若S3＝1，则通道信号采集值零点C3零＝6553，通道信号采集值满点C3满＝32767；否则，通道信号采集值零点C3零＝0，通道信号采集值满点C3满＝32767。
……
若Sn＝1，则通道信号采集值零点Cn零＝6553，通道信号采集值满点Cn满＝32767；否则，通道信号采集值零点Cn零＝0，通道信号采集值满点Cn满＝32767。
步骤③：DX1＝DXY1；
DY1＝C1零+C1满-DXY1；
DX2＝DXY2；
DY2＝C2零+C2满-DXY2；
DX3＝DXY3；
DY3＝C3零+C3满-DXY3；
……
DXn＝DXYn；
DYn＝Cn零+Cn满-DXYn；
步骤④：输出n对互补孪生信号，DX1，DY1，DX2，DY2，DX3，DY3……DXn，DYn，返回步骤①。
第一孪生通道信号处理模块4的孪生通道信号处理方法流程图如图3所示。
第一AD转换模块5采集第一信号前置处理模块9输出的n个通道信号(AXY1，AXY2，AXY3……AXYn)，输出给第一孪生通道信号处理模块4，n个通道信号(DXY1，DXY2，DXY3……DXYn)。
第一AD转换模块5的模数转换处理方法步骤如下：
步骤(1)：采集第一信号前置处理模块9输出的n个通道信号AXY1，AXY2，AXY3……AXYn，
以及第一拨码模块8输出的通道规格信号S1，S2，S3……Sn。
步骤(2)：若S1＝1，则AXY1按照4mA对应6553,20mA对应32767进行线性插值转换为DXY1；
若S1＝2，则AXY1按照0mA对应0,20mA对应32767进行线性插值转换为DXY1；
若S1＝3，则AXY1按照0V对应0,5V对应32767进行线性插值转换为DXY1。
步骤(3)：若S2＝1，则AXY2按照4mA对应6553,20mA对应32767进行线性插值转换为DXY2；
若S2＝2，则AXY2按照0mA对应0,20mA对应32767进行线性插值转换为DXY2；
若S2＝3，则AXY2按照0V对应0,5V对应32767进行线性插值转换为DXY2。
步骤(4)：若S3＝1，则AXY3按照4mA对应6553,20mA对应32767进行线性插值转换为DXY3；
若S3＝2，则AXY3按照0mA对应0,20mA对应32767进行线性插值转换为DXY3；
若S3＝3，则AXY3按照0V对应0,5V对应32767进行线性插值转换为DXY3。
……
步骤(5):若Sn＝1，则AXYn按照4mA对应6553,20mA对应32767进行线性插值转换为DXYn；
若Sn＝2，则AXYn按照0mA对应0,20mA对应32767进行线性插值转换为DXYn；
若Sn＝3，则AXYn按照0V对应0,5V对应32767进行线性插值转换为DXYn。
步骤(6)：输出n个通道信号(DXY1，DXY2，DXY3……DXYn)，返回步骤(1)。
第一AD转换模块5的模数转换处理方法流程图如图4所示。
控制模块6输出控制信号给孪生通道输出模块1，第一信号输出处理模块2，第一DA转换模块3，第一孪生通道信号处理模块4，控制整个数据输出处理过程。
整个数据输出处理过程包括从输入通道模块10采集外界输入模拟量孪生信号转换器的n个通道信号(xy1，xy2，xy3……xyn)，然后经过输入通道模块10，第一信号前置处理模块9，第一AD转换模块5，第一孪生通道信号处理模块4，第一DA转换模块3，第一信号前置处理模块2，孪生通道输出模块1一系列处理后，最终向外界输出n对互补孪生信号(x1，y1，x2，y2，x3，y3……xn，yn)的整个数据流输出处理过程。
第一电源模块7为孪生通道输出模块1，第一信号输出处理模块2，第一DA转换模块3，第一孪生通道信号处理模块4，第一AD转换模块5，第一控制模块6，第一拨码模块8，第一信号前置处理模块9，输入通道模块10提供电源。
用户根据远距离传输模拟量信号的规格，按需求设置拨码，第一拨码模块8根据用户对拨码的设置，按照拨码规则输出方法，输出通道规格信号S1，S2，S3……Sn给第一DA转换模块3、第一孪生通道信号处理模块4和第一AD转换模块5。Sn为孪生通道输出模块1孪生通道n的通道规格信号。
第一拨码模块8的拨码人机交互面板样式图如图5所示，有“1”、“2”、“3”……“n”号共n个拨码框，每个拨码框中有一个拨码块，每个拨码块在拨码框中有“1”、“2”、“3”共3个拨码位。
第一拨码模块8的拨码数量与孪生通道输出模块1包含的孪生通道数一致，为n个，编号分别为“1”、“2”、“3”……“n”号，“n”号拨码对应设置孪生通道输出模块1孪生通道n采集的模拟量信号规格。每个拨码有4个位置，“1”位、“2”位和“3”位。
若孪生通道输出模块1孪生通道n输出的模拟量信号规格为4～20mA模拟量信号，则用户将该孪生通道n对应的拨码设置为“1”位；若孪生通道输出模块1孪生通道n输出的模拟量信号规格为0～20mA模拟量信号，则用户将该孪生通道n对应的拨码设置为“2”位；若孪生通道输出模块1孪生通道n输出的模拟量信号规格为0～5V模拟量信号，则用户将该孪生通道对应的拨码设置为“3”位。
第一拨码模块8的拨码规则输出方法步骤如下：
步骤a、采集拨码位置信息。
步骤b、若“1”号拨码为“1”位，则S1＝1；若“1”号拨码为“2”位，则S1＝2；若“1”号拨码为“3”位，则S1＝3。
若“2”号拨码为“1”位，则S2＝1；若“2”号拨码为“2”位，则S2＝2；若“2”号拨码为“3”位，则S2＝3。
若“3”号拨码为“1”位，则S3＝1；若“3”号拨码为“2”位，则S3＝2；若“3”号拨码为“3”位，则S3＝3。
……
若“n”号拨码为“1”位，则Sn＝1；若“n”号拨码为“2”位，则Sn＝2；若“n”号拨码为“3”位，则Sn＝3。
步骤c、输出通道规格信号S1，S2，S3……Sn，返回步骤a。
第一拨码模块8的拨码规则输出方法流程图如图6所示。
第一信号前置处理模块9采集输入通道模块10输出的n个通道信号(XY1，XY2，XY3……XYn)，进行前置隔离放大滤波处理，然后输出n个通道信号(AXY1，AXY2，AXY3……AXYn)给第一AD转换模块5。
输入通道模块10包含n个输入通道，其采集外界输入模拟量孪生信号转换器的n个通道信号(xy1，xy2，xy3……xyn)，输出n个通道信号(XY1，XY2，XY3……XYn)给第一信号前置处理模块9。
一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号接收器A，结构示意图如图8所示。
接收器包括：孪生通道输入模块1’，第二信号前置处理模块2’，第二AD转换模块3’，第二孪生通道信号处理模块4’，第二DA转换模块5’，第二控制模块6’，第二拨码模块8’，第二信号输出处理模块9’，输出通道模块10’；
孪生通道输入模块1’，采集外界输入的n对互补孪生信号x1’，y1’，x2’，y2’，x3’，y3’……xn’，yn’，同时输出n对孪生信号X1’，Y1’，X2’，Y2’，X3’，Y3’……Xn’，Yn’给第二信号前置处理模块2’；
第二信号前置处理模块2’，采集孪生通道输入模块1’输出的n对孪生信号X1’，Y1’，X2’，Y2’，X3’，Y3’……Xn’，Yn’，进行前置隔离放大滤波处理，然后输出n对孪生信号AX1’，AY1’，AX2’，AY2’，AX3’，AY3’……AXn’，AYn’给第二AD转换模块3’；
第二AD转换模块3’，采集第二信号前置处理模块2’输出的n对孪生信号AX1’，AY1’，AX2’，AY2’，AX3’，AY3’……AXn’，AYn’，根据第二拨码模块8’输出的通道规格信号S1’，S2’，S3’……Sn’，进行模数转换处理，然后输出n对孪生信号DX1’，DY1’，DX2’，DY2’，DX3’，DY3’……DXn’，DYn’给第二孪生通道信号处理模块4’；
第二孪生通道信号处理模块4’，采集第二DA转换模块5’输出的n对孪生信号DX1’，DY1’，DX2’，DY2’，DX3’，DY3’……DXn’，DYn’，根据第二拨码模块8’输出的通道规格信号S1’，S2’，S3’……Sn’，进行孪生通道信号处理，然后输出n个信号DXY1’，DXY2’，DXY3’……DXYn’给第二DA转换模块5’。
第二DA转换模块5’，采集第二孪生通道信号处理模块4’输出的n个通道信号DXY1’，DXY2’，DXY3’……DXYn’，根据第二拨码模块8’输出的通道规格信号S1’，S2’，S3’……Sn’，进行数模转换处理，然后输出n个通道信号AXY1’，AXY2’，AXY3’……AXYn’给第二信号输出处理模块9’；
第二信号输出处理模块9’，采集第二DA转换模块5’输出的n个通道信号AXY1’，AXY2’，AXY3’……AXYn’，进行隔离放大处理，然后输出n个通道信号XY1’，XY2’，XY3’……XYn’给输出通道模块10’；
输出通道模块10’采集第二信号输出处理模块9’输出的n个通道信号XY1’，XY2’，XY3’……XYn’，进行隔离放大处理，输出n个通道信号xy1’，xy2’，xy3’……xyn’；
第二控制模块6’，输出控制信号给孪生通道输入模块1’，第二信号前置处理模块2’，第二AD转换模块3’，第二孪生通道信号处理模块4’，第二DA转换模块5’，第二信号输出处理模块9’，输出通道模块10’，第二控制模块6’用于控制数据采集处理过程。
该接收器还包括电源模块7’，电源模块7’为孪生通道输入模块1’，第二信号前置处理模块2’，第二AD转换模块3’，第二孪生通道信号处理模块4’，第二DA转换模块5’，第二控制模块6’，第二拨码模块8’,第二信号输出处理模块9’，输出通道模块10’提供电源。
所述孪生通道输入模块1’包含n对孪生通道，每一对孪生通道包括2’个信号采集输入通道单元。
所述孪生通道输入模块1’中，n对互补孪生信号含义如下：
对于4～20mA模拟量信号，互补孪生的两个模拟量信号指的是两个模拟量信号相加为24mA；
对于0～20mA模拟量信号，互补孪生的两个模拟量信号指的是两个模拟量信号相加为20mA；
对于0～5V模拟量信号，互补孪生的两个模拟量信号指的是两个模拟量信号相加为5V。
所述第二拨码模块8’，根据用户对拨码的设置，按照拨码规则输出方法，输出通道规格信号S1’，S2’，S3’……Sn’给第二AD转换模块3’、第二孪生通道信号处理模块4’和第二DA转换模块5’，Sn’为孪生通道输入模块1’孪生通道n’的通道规格信号。
所述拨码模块8’的拨码数量与孪生通道输入模块1’包含的孪生通道数一致，为n个，编号分别为“1’”、“2’”、“3’”……“n’”号，“n’”号拨码对应设置孪生通道输入模块1’孪生通道n’采集的模拟量信号规格，每个拨码有3个位置，“1’”位、“2’”位和“3’”位：
若孪生通道输入模块1’孪生通道n’采集的模拟量信号规格为4’～2’0mA模拟量信号，则用户将该孪生通道n对应的拨码设置为“1’”位；
若孪生通道输入模块1’孪生通道n’采集的模拟量信号规格为0～2’0mA模拟量信号，则用户将该孪生通道n对应的拨码设置为“2’”位；
若孪生通道输入模块1’孪生通道n’采集的模拟量信号规格为0～5’V模拟量信号，则用户将该孪生通道对应的拨码设置为“3’”位。
下面将参照附图和示例性实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：
调速器液压系统压油罐的液位传感器11测量液压系统的油罐12的液位C，输出的4～20mA模拟量信号经本发明一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号转换器D转换后，输出一对关于调速器液压系统压油罐液位的4～20mA规格的互补孪生信号，该对互补孪生信号经信号传输电缆13远距离传输，输入一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号接收器A，接收器处理后输出给液位电子式显示表14，如图8所示。
调速器液压系统压油罐液位传感器11测量液压系统的油罐12的液位C，输出液压系统压油罐液位信号f1,液压系统压油罐液位信号f1输入本发明一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号转换器D转换后，通过信号传输电缆13输出一对关于调速器液压系统压油罐液位的4～20mA规格的互补孪生信号f1，f2。
模拟量孪生信号转换器中输入的信号xy1＝f1；
则模拟量孪生信号转换器中：
AXY1＝XY1＝xy1＝f1；
则模拟量孪生信号转换器中：
DXY1＝32767*AXY1/20mA；
则模拟量孪生信号转换器中：
DX1＝DXY1；
DY1＝C1零+C1满-DXY1；
则模拟量孪生信号转换器中：
x1＝X1＝AX1＝20mA*DX1/32767＝20mA*DXY1/32767＝f1；
y1＝Y1＝AY1＝20mA*DY1/32767＝20mA*(C1零+C1满-DXY1)/32767＝f2；
则f1+f2＝24mA。
将互补孪生信号f1，f2均采用同一根电缆的不同芯输送至一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号接收器A，这样保证了两路信号的外部电磁环境一样，信号传输受到的电磁干扰信号一致，均为△。模拟量孪生信号接收器采集到输入的压油罐液位互补孪生信号分别为f1+△和f2+△。
则模拟量孪生信号接收器中，AX1＝X1＝f1+△，AX2＝X2＝f2+△。
则模拟量孪生信号接收器中，DX1＝32767*X1/20mA，DX2＝32767*X2/20mA。
则模拟量孪生信号接收器中，DXY1＝(DX1+C1零+C1满-DY1)/2＝(32767*X1/20mA+6553+32767-32767*X2/20mA)/2＝f1/20mA*32767。
则模拟量孪生信号接收器输出xy1＝AXY1＝DXY1/32767*20mA＝f1。
一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号接收器A输出给液位电子式显示表14的模拟量信号最终表达式中无电磁干扰信号△项，由此可见，采用本发明的方法，可以明显消除模拟量信号传输过程中电磁干扰信号的影响，避免测量采集到的模拟量信号失真和跳变，保证模拟量信号的远距离传输。
尽管上面结合示例性实施例描述了本发明装置应用于调速器液压系统压油罐液位传感器测量液压系统压油罐液位，输出液位信号经模拟量孪生信号转换器转换和接收器接收还原后，传输给液位电子式显示表的事例，然而，本领域普通技术人员应该理解，在不脱离权利要求保护的范围的情况下，可以对上述示例性实施例进行各种改变，广泛应用于其他规格模拟量信号传输。
Claims (9)
1.一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号转换器，其特征在于包括：输入通道模块(10)，第一信号前置处理模块(9)，第一拨码模块(8)，第一控制模块(6)，第一AD转换模块(5)，第一孪生通道信号处理模块(4)，第一DA转换模块(3)，第一信号输出处理模块(2)，孪生通道输出模块(1)；
输入通道模块(10)，包含n个输入通道，用于采集输入的n个通道信号xy1，xy2，xy3……xyn，输出n个通道信号XY1，XY2，XY3……XYn给第一信号前置处理模块(9)；
第一信号前置处理模块(9)，采集输入通道模块(10)输出的n个通道信号XY1，XY2，XY3……XYn，进行前置隔离放大滤波处理，然后输出n个通道信号AXY1，AXY2，AXY3……AXYn给第一AD转换模块(5)；
第一AD转换模块(5)，采集第一信号前置处理模块(9)输出的n个通道信号AXY1，AXY2，AXY3……AXYn，输出给第一孪生通道信号处理模块(4)，n个通道信号DXY1，DXY2，DXY3……DXYn；
第一孪生通道信号处理模块(4)，采集第一AD转换模块(5)输出的n个通道信号DXY1，DXY2，DXY3……DXYn，根据第一拨码模块(8)输出的通道规格信号S1，S2，S3……Sn，进行孪生通道信号处理，然后输出n对互补孪生信号DX1，DY1，DX2，DY2，DX3，DY3……DXn，DYn给第一DA转换模块(3)；
第一DA转换模块(3)，采集第一孪生通道信号处理模块(4)输出的n对孪生信号DX1，DY1，DX2，DY2，DX3，DY3……DXn，DYn，根据第一拨码模块(8)输出的通道规格信号S1，S2，S3……Sn，进行数模转换处理，然后输出n对孪生信号AX1，AY1，AX2，AY2，AX3，AY3……AXn，AYn给第一信号输出处理模块(2)；
第一信号输出处理模块(2)，采集第一DA转换模块(3)输出的n对孪生信号AX1，AY1，AX2，AY2，AX3，AY3……AXn，AYn，进行隔离放大处理，然后输出n对孪生信号X1，Y1，X2，Y2，X3，Y3……Xn，Yn给孪生通道输出模块(1)；
孪生通道输出模块(1)，采集信号第一输出处理模块(2)输出的n对互补孪生信号X1，Y1，X2，Y2，X3，Y3……Xn，Yn，通过孪生通道输出模块(1)输出n对互补孪生模拟量信号x1，y1，x2，y2，x3，y3……xn，yn；
第一控制模块(6)，输出控制信号给孪生通道输出模块(1)、第一信号输出处理模块(2)、第一DA转换模块(3)、第一孪生通道信号处理模块(4)，控制数据输出处理过程。
2.根据权利要求1所述一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号转换器，其特征在于：该转换器包含第一电源模块(7)，第一电源模块(7)为孪生通道输出模块(1)，第一信号输出处理模块(2)，第一DA转换模块(3)，第一孪生通道信号处理模块(4)，第一AD转换模块(5)，第一控制模块(6)，第一拨码模块(8)，第一信号前置处理模块(9)，输入通道模块(10)提供电源。
3.根据权利要求1所述一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号转换器，其特征在于：所述孪生通道输出模块(1)包含n对孪生通道，每对孪生通道包括2个孪生信号输出通道。
4.根据权利要求1所述一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号转换器，其特征在于：n对互补孪生信号通过电缆远距离传输后，经过转换处理后，还原成需要传输的模拟量信号；
对于4～20mA模拟量信号，互补孪生的两个模拟量信号指的是两个模拟量信号相加为24mA；
对于0～20mA模拟量信号，互补孪生的两个模拟量信号指的是两个模拟量信号相加为20mA；
对于0～5V模拟量信号，互补孪生的两个模拟量信号指的是两个模拟量信号相加为5V。
5.根据权利要求1所述一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号转换器，其特征在于：所述第一拨码模块(8)的拨码数量与孪生通道输出模块(1)包含的孪生通道数一致，为n个，编号分别为“1”、“2”、“3”……“n”号，“n”号拨码对应设置孪生通道输出模块1孪生通道n采集的模拟量信号规格；每个拨码有3个位置，“1”位、“2”位和“3”位；
若孪生通道输出模块(1)孪生通道n输出的模拟量信号规格为4～20mA模拟量信号，则用户将该孪生通道n对应的拨码设置为“1”位；若孪生通道输出模块(1)孪生通道n输出的模拟量信号规格为0～20mA模拟量信号，则用户将该孪生通道n对应的拨码设置为“2”位；若孪生通道输出模块(1)孪生通道输出的模拟量信号规格为0～5V模拟量信号，则用户将该孪生通道n对应的拨码设置为“3”位。
6.根据权利要求1所述一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号转换器，其特征在于：第一DA转换模块(3)的数模转换处理方法步骤如下：
步骤1：采集第一孪生通道信号处理模块(4)输出的n对孪生信号DX1，DY1，DX2，DY2，DX3，DY3……DXn，DYn，以及第一拨码模块(8)输出的通道规格信号S1，S2，S3……Sn；
步骤2：若S1＝1，则DX1和DY1按照6553对应4mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AX1，AY1；
若S1＝2，则DX1和DY1按照0对应0mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AX1，AY1；
若S1＝3，则DX1和DY1按照0对应0V,32767对应5V进行线性插值转换为AX1，AY1；
步骤3：若S2＝1，则DX2和DY2按照6553对应4mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AX2，AY2；
若S2＝2，则DX2和DY2按照0对应0mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AX2，AY2；
若S2＝3，则DX2和DY2按照0对应0V,32767对应5V进行线性插值转换为AX2，AY2；
步骤4：若S3＝1，则DX3和DY3按照6553对应4mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AX3，AY3；:
若S3＝2，则DX3和DY3按照0对应0mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AX3，AY3；
若S3＝3，则DX3和DY3按照0对应0V,32767对应5V进行线性插值转换为AX3，AY3；
……
步骤5：若Sn＝1，则DXn和DYn按照6553对应4mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AXn，AYn；:
若Sn＝2，则DXn和DYn按照0对应0mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AXn，AYn；
若Sn＝3，则DXn和DYn按照0对应0V,32767对应5V进行线性插值转换为AXn，AYn；
步骤6：输出n对孪生信号(AX1，AY1，AX2，AY2，AX3，AY3……AXn，AYn)，返回步骤1。
7.根据权利要求1所述一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号转换器，其特征在于：第一孪生通道信号处理模块(4)的孪生通道信号处理方法步骤如下：
步骤①：采集第一AD转换模块(5)输出的n个通道信号DXY1，DXY2，DXY3……DXYn，以及拨码模块8输出的通道规格信号S1，S2，S3……Sn；
步骤②：若S1＝1，则通道信号采集值零点C1零＝6553，通道信号采集值满点C1满＝32767；否则，通道信号采集值零点C1零＝0，通道信号采集值满点C1满＝32767；
若S2＝1，则通道信号采集值零点C2零＝6553，通道信号采集值满点C2满＝32767；否则，通道信号采集值零点C2零＝0，通道信号采集值满点C2满＝32767；
若S3＝1，则通道信号采集值零点C3零＝6553，通道信号采集值满点C3满＝32767；否则，通道信号采集值零点C3零＝0，通道信号采集值满点C3满＝32767；
……
若Sn＝1，则通道信号采集值零点Cn零＝6553，通道信号采集值满点Cn满＝32767；否则，通道信号采集值零点Cn零＝0，通道信号采集值满点Cn满＝32767；
步骤③：DX1＝DXY1；
DY1＝C1零+C1满-DXY1；
DX2＝DXY2；
DY2＝C2零+C2满-DXY2；
DX3＝DXY3；
DY3＝C3零+C3满-DXY3；
……
DXn＝DXYn；
DYn＝Cn零+Cn满-DXYn；
步骤④：输出n对互补孪生信号，DX1，DY1，DX2，DY2，DX3，DY3……DXn，DYn，返回步骤①。
8.根据权利要求1所述一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号转换器，其特征在于：第一DA转换模块(3)的数模转换处理方法步骤如下：
步骤1：采集第一孪生通道信号处理模块(4)输出的n对孪生信号DX1，DY1，DX2，DY2，DX3，DY3……DXn，DYn，以及第一拨码模块(8)输出的通道规格信号S1，S2，S3……Sn；
步骤2：若S1＝1，则DX1和DY1按照6553对应4mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AX1，AY1；
若S1＝2，则DX1和DY1按照0对应0mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AX1，AY1；
若S1＝3，则DX1和DY1按照0对应0V,32767对应5V进行线性插值转换为AX1，AY1；
步骤3：若S2＝1，则DX2和DY2按照6553对应4mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AX2，AY2；
若S2＝2，则DX2和DY2按照0对应0mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AX2，AY2；
若S2＝3，则DX2和DY2按照0对应0V,32767对应5V进行线性插值转换为AX2，AY2；
步骤4：若S3＝1，则DX3和DY3按照6553对应4mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AX3，AY3；:
若S3＝2，则DX3和DY3按照0对应0mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AX3，AY3；
若S3＝3，则DX3和DY3按照0对应0V,32767对应5V进行线性插值转换为AX3，AY3；
……
步骤5：若Sn＝1，则DXn和DYn按照6553对应4mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AXn，AYn；:
若Sn＝2，则DXn和DYn按照0对应0mA,32767对应20mA进行线性插值转换为AXn，AYn；
若Sn＝3，则DXn和DYn按照0对应0V,32767对应5V进行线性插值转换为AXn，AYn；
步骤6：输出n对孪生信号(AX1，AY1，AX2，AY2，AX3，AY3……AXn，AYn)，返回步骤1。
9.根据权利要求1所述一种用于模拟量信号远距离抗电磁干扰传输的模拟量孪生信号转换器，其特征在于：第一拨码模块(8)的拨码规则输出方法步骤如下：
步骤a、采集拨码位置信息；
步骤b、若“1”号拨码为“1”位，则S1＝1；若“1”号拨码为“2”位，则S1＝2；若“1”号拨码为“3”位，则S1＝3；
若“2”号拨码为“1”位，则S2＝1；若“2”号拨码为“2”位，则S2＝2；若“2”号拨码为“3”位，则S2＝3；
若“3”号拨码为“1”位，则S3＝1；若“3”号拨码为“2”位，则S3＝2；若“3”号拨码为“3”位，则S3＝3；
……
若“n”号拨码为“1”位，则Sn＝1；若“n”号拨码为“2”位，则Sn＝2；若“n”号拨码为“3”位，则Sn＝3；
步骤c、输出通道规格信号S1，S2，S3……Sn，返回步骤a。
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