CN201654558U - 基于现场总线的多功能测控模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于现场总线的多功能测控模块,包括多路选择模块、信号调理模块、隔离放大模块、A/D转换和控制模块依次连接组成,采集信号输入多路选择模块,然后经信号调理模块进行调理变换,然后送入隔离放大模块进行隔离放大,最后进入A/D转换和控制模块,经A/D转换将模拟信号转换成数字信号,通过控制模块处理后的信号经带现场总线功能的通讯接口输出。本实用新型采用通过多路选择器和信号调理器相配合,每个通道可接入多种信号,通过高精度基准电压的引入,与可编程放大器配合,可测出当时的真实放大倍数,进而消除了因放大器零漂而产生的漂移。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种信号采集模块,特别是涉及一种基于现场总线的多功能测控模块。
背景技术
数据采集技术是信息科学的一个重要分支,它与传感技术、信号处理技术、计算机技术、现场总线和网络等技术共同构成现代检测技术的基础。它研究信息数据的调理、变换、采集、存储、处理、记录、显示、传输及控制,广泛用于测量、监测、监视、控制、诊断、科学试验及管理等领域中,在科学研究中,是获取科学奥秘的重要手段之一。随着科学技术的发展和数据采集系统的广泛应用,人们对数据采集的主要技术指标,如采样速率、分辨率、精度、输入电压范围、控制方式以及抗干扰能力等方面,都提出了越来越高的要求。
目前的采集技术普遍存在下列问题:1、精度不高,一般在1%左右,个别的仅达到0.5%左右。2、分辨率低。3、信号输入端与放大器隔离不好,造成抗干扰能力差。4、放大器发生零点漂移。5、不能适应多种信号输入,特别是不能适应直接接入传感器。6、不能自动进行温度补偿。7、不具有现场总线功能,更不同时具有多种现场总线功能。上述存在的问题,导致了信号采集不够准确,影响了测量结果,且不能适应现代总线式信号采集。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种设计合理,信号采集准确的基于现场总线的多功能测控模块。
为了解决上述问题,本实用新型采用以下技术方案实现:
基于现场总线的多功能测控模块,由多路选择模块、信号调理模块、隔离放大模块、A/D转换和控制器依次连接组成,其特征在于,信号调理模块由阻抗变换器R1、R2、R3、R4、R5和开关S1、S2、S3、S4、S5、S6组成,当检测电压信号时,信号从A1、A2两端输入,开关S4、S5、S6闭合,开关S1、S2、S3断开,信号通过阻抗变换器R3、R4后到B1、B2,进入信号隔离放大模块;当检测电流信号时,信号从A1、A2进入,开关S4、S5、S6、S1、S3闭合,使阻抗变换器R2接入,开关S2断开,电流信号在R2上转变为电压,经阻抗变换器R3、R4后到B1、B2端,进入隔离放大模块;当检测热电阻信号时,采用三线制检测,热电阻的A、B两端分别连接A1、A2,热电阻的C端连接A3,开关S1、S3、S4断开、开关S2、S5、S6闭合,电压源Uref在热电阻及其导线上形成的电压经阻抗变换器R3、R4、R5后到B1、B2、B3端,进入隔离放大模块。
所述的隔离放大模块通过电容的充、放电,实现外部传感器与内部电路的隔离;结构包括隔离器U1、放大器U2和可编程电阻网络U3,隔离器U1由电容C1、电子开关Kc11、电子开关Kc12、电子开关Kc21、电容C2、电子开关Kc22组成,电子开关Kc11与电子开关Kc12之间接电容C1,电子开关Kc11与电子开关Kc12输入端接调理模块的B1、B2,电子开关Kc11输出接放大器U2,电子开关Kc12的输出接电子开关Kc22的输出,电子开关Kc21与电子开关Kc22之间接电容C2,电子开关Kc21与电子开关Kc22的输入接调理模块的B2、B3,电子开关Kc21的输出接放大电路的地;经隔离器隔离后的电信号经放大器U2放大后输出;放大器U2的放大倍数由可编程电阻网络U3控制。
A/D转换和控制器包括A/D转换器、参考电源、控制器、温度传感器、网络接口和存储器,参考电源选用高精度电源,参考电源与A/D转换器连接,A/D转换器通过数据总线DB1和地址总线AB1与控制器连接;控制器一端通过数据总线DB2和地址总线AB2与带现场总线功能的网络接口连接,一端通过数据总线DB3和地址总线AB3与存储器连接;温度传感器与控制器连接,用于测量热电偶冷端环境温度和冷端自动补偿或测其他处温度;A/D转换器接收U2放大器的输出信号Vout,A/D转换器根据规定要求设有高精度参考电源,供模数转换使用。
所述的多功能测控模块即可应用于现场作为采集模块,也可通过工业局域网由上位机控制。
所述的多功能测控模块具有直接或现场总线控制功能,采集信号由带有Modbush或Profibus-DP现场总线功能的通信接口输出或直接输出。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
1、本实用新型采用通过多路选择器和信号调理器相配合,每个通道可接入多种信号,可谓之万能输入,无需使用变送器即可直接接入传感器,极大的适应了现场采集的需要。
2、隔离器U1实现高绝缘的可靠隔离,大大提高了抗干扰能力,同时消除了输入端接入热电阻引线的影响,大大提高了信号的测量精度。
3、通过高精度基准电压的引入,:与可编程放大器配合,可测出当时的真实放大倍数,进而消除了因放大器零漂而产生的漂移;当输入信号很小时,由于基准电压的叠加作用,使得小信号变成大信号,极大的提高了信号转换精度。
4、本实用新型可实现现场总线功能,体积小,可方便的组成网络结点式信号采集系统。
5、本实用新型的控制器具有将输入信号变换和组合的功能,如测量流量时,可以用一个通道测压力,另一个通道测压差,其他量通过设定给出,加上控制器有采用一线总线温度传感器测温度功能,通过运算可测流量。也可测量热电偶冷端温度,通过软件对热电偶做冷端补偿。
6、本实用新型的设定可以是在现场的采集模块,也可以通过网络由上位机统一设定,操作灵活。
附图说明
图1为本实用新型信号采集模块原理图;
图2为多路选择模块原理图;
图3为信号调理模块原理图;
图4为隔离放大模块原理图;
图5为热电阻信号隔离放大模块原理图;
图6为A/D转换和控制器原理图;
图7为本实用新型应用实例原理图。
具体实施方式
见图1,基于现场总线的多功能测控模块,包括多路选择模块、信号调理模块、隔离放大模块、A/D转换和控制模块依次连接组成,将采集的信号输入多路选择模块,然后经信号调理模块进行调理变换,然后送入隔离放大模块进行隔离放大,最后进入A/D转换和控制模块,经A/D转换将模拟信号转换成数字信号,通过控制模块处理后的信号经带现场总线功能的通讯接口输出。
见图2,所述的多路选择模块有24个信号输入端,每3个输入端构成一种信号使用,即构成1IN-8IN八种信号输入,多路选择模块内部设有K1-K24共24个程控电子开关,程控电子开关在控制器的控制下5条地址线分时选通,被选通接入的信号接到A1、A2、A3输出端;本实用新型选用的程控电子开关具有速度快,接通电阻小的特点。
见图3,信号调理模块由阻抗变换器R1、R2、R3、R4、R5和开关S1、S2、S3、S4、S5、S6组成,当检测电压信号时,信号从A1、A2两端输入,开关S4、S5、S6闭合,开关S1、S2、S3断开,信号通过阻抗变换器R3、R4后到B1、B2,进入信号隔离放大模块;当检测电流信号时,信号从A1、A2进入,开关S4、S5、S6、S1、S3闭合,使阻抗变换器R2接入,开关S2断开,电流信号在R2上转变为电压,经阻抗变换器R3、R4后到B1、B2端,进入隔离放大模块;当检测热电阻信号时,采用三线制检测,热电阻的A、B两端分别连接A1、A2,热电阻的C端连接A3,开关S1、S3、S4断开、开关S2、S5、S6闭合,电压源Uref在热电阻及其导线上形成的电压经阻抗变换器R3、R4、R5后到B1、B2、B3端,进入隔离放大模块。
各阻抗变换器分别接收多路选择器输出端A1、A2、A3信号,此外,还输入一个高精度基准电压Uref,要求Uref误差≤0.01%。通过对开关S1、S2、S3、S4、S5、S6的开断控制,信号调理模块可接收多种信号,如0~5V、1~5V、MV(或毫伏级)电压信号;如0~10mV、4~20mV电流信号;如接收标准E、J、K、S、R、T型热电偶或pt100、Cu50、Cu100热电阻信号;信号调理模块输出端为B1、B2、B3。
见图4,隔离放大模块由开关Kc11、Kc12、Kc21、Kc22、电容C1、C2、放大器U2、电阻网络U3组成,开关Kc11、Kc12、Kc21、Kc22以固定的高速频率在输入和输出之间切换,当检测电压、电流信号时,信号由B1、B2进入,开关Kc11、Kc12切换到输入时,信号给电容C1充电,开关Kc11、Kc12切换到输出时,信号传输给放大器,实现了传感器电路与放大电路的隔离;当检测热电阻信号时,热电阻的电压信号从B1、B2进入,给电容C1充电,导线的电压信号从B2、B3进入,给电容C2充电,由于开关Kc21的输出接放大器的地,使电容C1上的电压和电容C2上的电压相减,抵消了部分导线对热电阻的影响,提高了热电阻的检测精度,也实现了传感器电路与放大电路的隔离;针对不同的传感器,控制器控制电阻网络U3,与放大器U2共同实现不同信号的放大。在控制器控制下,放大器U2的放大倍数可控制,因而可改变量程,以提高放大精度,
见图5,当输入信号源是热电阻时,按图5所示接线,这时可以清除导线上的电阻影响,大大提高了此时的信号传递精度,而与热电阻导线长度无关。
见图6,A/D转换和控制器包括A/D转换器、参考电源、控制器、温度传感器、网络接口和存储器。A/D转换器为高分辨率、高精度模数转换器,通常选用±16位~±18位A/D集成电路。参考电源选用高精度电源,参考电源与A/D转换器连接,A/D转换器通过数据总线DB1和地址总线AB1与控制器连接;控制器一端通过数据总线DB2和地址总线AB2与带现场总线功能的网络接口连接,一端通过数据总线DB3和地址总线AB3与存储器连接;温度传感器与控制器连接,用于测量热电偶冷端环境温度和冷端自动补偿,也可以测其他处温度。A/D转换器接收U2放大器的输出信号Vout(是一个经调理放大后的标准信号),A/D转换器根据规定要求设有高精度参考电源,供模数转换使用。其控制器提供与A/D转换器相连的DB1-数据总线和AB1-地址总线。经A/D转换器转换后的数字量在控制处理并存储在存储器中。
利用本实用新型采集器将要采集的信号接入多路选择器,经信号调理器进行调理变换,使其达到规定要求的信号,再送到隔离放大器,隔离放大后的信号进入A/D转换和控制器,将信号转换成相应的数字信号,数字信号在控制器内进行处理并存储,最后从带有现场总线功能的通信接口输出。
本实用新型现场应用如图7所示,从各现场采集的信号通过传感器输入到本实用新型的采集器中,每个现场对应一个采集器,图示为1~n个采集器,各采集器将信号传递给局域网总线,统一传递到设定计量处理记录的控制系统中,控制系统还可以与GPRS无线通信系统连接,信号在控制系统内处理后还可从显示屏显示出来,即还可实现网络结点连接。
Claims (5)
1.基于现场总线的多功能测控模块,由多路选择模块、信号调理模块、隔离放大模块、A/D转换和控制器依次连接组成,其特征在于,信号调理模块由阻抗变换器R1、R2、R3、R4、R5和开关S1、S2、S3、S4、S5、S6组成,当检测电压信号时,信号从A1、A2两端输入,开关S4、S5、S6闭合,开关S1、S2、S3断开,信号通过阻抗变换器R3、R4后到B1、B2,进入信号隔离放大模块;当检测电流信号时,信号从A1、A2进入,开关S4、S5、S6、S1、S3闭合,使阻抗变换器R2接入,开关S2断开,电流信号在R2上转变为电压,经阻抗变换器R3、R4后到B1、B2端,进入隔离放大模块;当检测热电阻信号时,采用三线制检测,热电阻的A、B两端分别连接A1、A2,热电阻的C端连接A3,开关S1、S3、S4断开、开关S2、S5、S6闭合,电压源Uref在热电阻及其导线上形成的电压经阻抗变换器R3、R4、R5后到B1、B2、B3端,进入隔离放大模块。
2.基于现场总线的多功能测控模块,其特征在于,所述的隔离放大模块通过电容的充、放电,实现外部传感器与内部电路的隔离;结构包括隔离器U1、放大器U2和可编程电阻网络U3,隔离器U1由电容C1、电子开关Kc11、电子开关Kc12、电子开关Kc21、电容C2、电子开关Kc22组成,电子开关Kc11与电子开关Kc12之间接电容C1,电子开关Kc11与电子开关Kc12输入端接调理模块的B1、B2,电子开关Kc11输出接放大器U2,电子开关Kc12的输出接电子开关Kc22的输出,电子开关Kc21与电子开关Kc22之间接电容C2,电子开关Kc21与电子开关Kc22的输入接调理模块的B2、B3,电子开关Kc21的输出接放大电路的地;经隔离器隔离后的电信号经放大器U2放大后输出;放大器U2的放大倍数由可编程电阻网络U3控制。
3.根据权利要求1或2所述的基于现场总线的多功能测控模块,其特征在于,A/D转换和控制器包括A/D转换器、参考电源、控制器、温度传感器、网络接口和存储器,参考电源选用高精度电源,参考电源与A/D转换器连接,A/D转换器通过数据总线DB1和地址总线AB1与控制器连接;控制器一端通过数据总线DB2和地址总线AB2与带现场总线功能的网络接口连接,一端通过数据总线DB3和地址总线AB3与存储器连接;温度传感器与控制器连接,用于测量热电偶冷端环境温度和冷端自动补偿或测其他处温度;A/D转换器接收U2放大器的输出信号Vout,A/D转换器根据规定要求设有高精度参考电源,供模数转换使用。
4.根据权利要求1或2所述的基于现场总线的多功能测控模块,其特征在于,所述的多功能测控模块即可应用于现场作为采集模块,也可通过工业局域网由上位机控制。
5.根据权利要求4所述的基于现场总线的多功能测控模块,其特征在于,所述的多功能测控模块具有直接或现场总线控制功能,采集信号由带有Modbush或Profibus-DP现场总线功能的通信接口输出或直接输出。
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CN101872193A (zh) * | 2010-06-23 | 2010-10-27 | 鞍山永恒自控仪表有限公司 | 基于现场总线的多功能测控模块 |
CN102929321A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-02-13 | 北京广利核系统工程有限公司 | 高精度全数字校准的模拟量调理分配装置 |
CN105021299A (zh) * | 2014-03-27 | 2015-11-04 | 洛克威尔自动控制技术股份有限公司 | 具有导线电阻补偿的热电偶模块 |
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CN101872193A (zh) * | 2010-06-23 | 2010-10-27 | 鞍山永恒自控仪表有限公司 | 基于现场总线的多功能测控模块 |
CN102929321A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-02-13 | 北京广利核系统工程有限公司 | 高精度全数字校准的模拟量调理分配装置 |
CN105021299A (zh) * | 2014-03-27 | 2015-11-04 | 洛克威尔自动控制技术股份有限公司 | 具有导线电阻补偿的热电偶模块 |
CN112269340A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-26 | 四川迈迪测控技术有限公司 | 一种多信号类型高精度采集卡 |
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