CN201974463U - 一种ao信号调理装置 - Google Patents
一种ao信号调理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201974463U CN201974463U CN2010206176230U CN201020617623U CN201974463U CN 201974463 U CN201974463 U CN 201974463U CN 2010206176230 U CN2010206176230 U CN 2010206176230U CN 201020617623 U CN201020617623 U CN 201020617623U CN 201974463 U CN201974463 U CN 201974463U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- voltage
- circuit
- signal conditioning
- current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 title claims abstract description 35
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 60
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 claims description 20
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 230000036541 health Effects 0.000 claims description 3
- 230000000474 nursing effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 101000610557 Homo sapiens U4/U6 small nuclear ribonucleoprotein Prp31 Proteins 0.000 description 3
- 101001109965 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) 60S ribosomal protein L7-A Proteins 0.000 description 3
- 101001109960 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) 60S ribosomal protein L7-B Proteins 0.000 description 3
- 102100040118 U4/U6 small nuclear ribonucleoprotein Prp31 Human genes 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种AO信号调理装置，涉及自动化控制领域，特别是数字仪控系统测试，包括分线板和信号调理板。本方案将AO信号调理的外接线路部分与信号调理部分分开设置，这样就可以根据实际测试信号的多少，合理安排信号调理板的数量，避免信号调理板的浪费，同时节省了安装时间和安装空间。电压信号经过电压/电流转换电路后利用放大调理电路可得到相应精度的电流输出和电压输出，实现在同一功能模块内将电压信号调理为具有超限测试范围的电压和电流信号。过压保护电路能够防止线上信号电压超限。信号调理板内的通道间信号可以根据需要进行跳线设置，既可输出电流信号也可输出电压信号。
Description
技术领域
本实用新型涉及自动化控制领域，具体涉及数字化仪控系统与虚拟测试仪器之间的信号调理装置。
背景技术
目前数字化仪控系统因其具有处理众多的信号类型、控制庞大的信号通道数量、组态复杂的逻辑关系等能力而使得系统的测试工作变得庞大且极为复杂，通常借助于虚拟测试仪器进行自动化测试以提高测试效率和可靠性，但是数字仪控系统的信号与虚拟测试仪器的信号之间不兼容，因此就需要进行接口信号的调理。
数字化仪控系统可以采集的AO信号一般分为电流信号和电压信号，电流范围为4～20mA，电压范围为0～10V，并且可以在同一个单元模块上实现，目前虚拟测试仪器及信号调理产品一般能够提供的有效AO信号最大值不能超出上述范围，对于超出信号范围的输出要求无法实现，因此无法进行信号的超限测试。
现有AO信号调理产品多为单种类信号的调理，单个板卡只能完成一类信号的转换，不能同时实现电流或电压的信号调理，这样的结构不利于设备的集成设计，使得最终设备体积庞大。还有一些AO信号调整板卡上通道数量较多，但不能根据实际情况实现使用上的灵活裁剪和扩展，容易造成通道浪费。多数AO信号调理产品是采用板卡形式安装于机箱之内或者封闭的壳体内，不便于测试时的灵活安装和固定，尤其是在对空间和接线有限制的机柜内进行测试更是不理想。另外在误接线或其他意外情况下会导致高电压、高电流烧毁硬件设备，现有的AO信号调理装置上也没有采取信号隔离措施，以保证AO信号调理装置安全可靠的运行。
实用新型内容
为解决AO信号调理板存在的上述本身功能单一、通道不能灵活裁剪和扩展、测试范围狭窄及本身安全性低下的问题，本实用新型提供一种具有通道保护功能、信号超限测试功能、可以将电压信号调整为电流或电压信号输出、通道能够灵活扩展裁剪、结构便于安装固定的AO信号调理装置。具体方案如下：一种AO信号调理装置，其特征在于，包括连接在一起的分线板和信号调理板。
本实用新型的另一优选方案：所述分线板上安装有信号输入接口和信号输出接口，所述信号调整板上安装有调理信号输入接口、信号调理电路和调理信号输出接口，所述分线板的信号输出接口和信号调理板的调理信号输入接口通过连接器连接。
本实用新型的另一优选方案：所述分线板上的信号输入接口为一个，信号输出接口为四个，信号输入接口以8个信号通道为一组将接收的测试信号分给各信号输出接口，分线板上安装有外接输入电压的电压转换电路，每个信号调理板负责调理8个信号通道的测试信号。
本实用新型的另一优选方案：所述外接电压为24V，经过电压转换电路输出的系统标准电压为±15V和+5V电压，
本实用新型的另一优选方案：所述分线板与信号调理板之间的连接器采用DB37连接器。
本实用新型的另一优选方案：所述DB37连接器的线长＞0.5米且＜6米。
本实用新型的另一优选方案：所述信号调理电路上安装有：
防止输入信号正压或负压意外超出安全范围后对前向及后面元件产生危害的通道过压保护电路；
对输入信号进行信号增益调节输出的电压调理电路；
对增益电路输出的电压进行增加偏置电压的偏置调理电路；
用于将输出的电压信号改变成电流信号输出的电压/电流转换电路；
将电压/电流变换电路转换的电流进行增益的电流调理电路。
其中通道过压保护电路与电压调理电路连接，电压调理电路分别与调理信号输出接口和电压/电流转换电路连接，电压/电流转换电路通过电流调理电路与调理信号输出接口连接。
本实用新型的另一优选方案：所述通道过压保护电路包括安装在调理信号输入接口处的具有正负板性保护能力的过压保护电路和安装在调理信号输出接口处的防止电压过高损坏电路的双向TVS二极管电路。
本方案将AO信号调理调理的外接线路部分与信号调理部分分开设置，使每个信号调理板只负责8个信号通道的测试信号，这样就可以根据实际测试信号的多少，合理安排信号调理板的数量，避免信号调理板的浪费，同时节省了安装时间和安装空间。电压信号经过进行增益和偏置调理后可得到理想精度的电压值并进行输出，并且该电压信号经过电压/电流转换电路后利用放大调理电路可得到相应精度的电流输出，实现在同一功能模块内将电压信号调理为具有超限测试范围的电压和电流信号。AO信号调理装置的前端输入信号经过D4二极管的保护，防止线上信号电压超限。输出端的接口处设置了T3双向TVS二极管的保护防止电压过高损坏电路。利用电压调理电路可以实现对运放A进行调“零点”和增加 偏置电压的功能，从而实现对输入电压信号的超限调理功能，并保证电压信号的输出精度。信号调理板内的通道间信号可以根据需要进行跳线设置，既可输出电流信号也可输出电压信号。电流型输出信号既可由AO调理装置供电也可以由外部提供电源。更好的保护数字化仪控系统硬件设备和虚拟测试仪器。
附图说明
图1本实用新型AO信号调理装置结构示意图。
图2本实用新型AO信号调理装置中信号调理板功能模块连接示意图。
图3本实用新型AO信号调理装置中信号调理板的电路结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，为了便于裁剪和扩展使用，本方案将AO信号调理装置采取了分线板和信号调理板分离的结构设计，其中分线板上有1个信号输入接口和四个信号输出接口，每个信号输出接口有8个信号通道，这样分线板就将输入的测试信号进行分开处理，一块分线板可以处理32个信号通道，根据测试信号的多少安装相应数量的分线板即可，分线板通过DB37连接器将电压模拟信号输出分配给信号调理板，分线板上每个信号输出接口对应块信号调理板，每个信号调理板负责8个信号通道的信号调理工作，每块分线板通过4个DB37连接器连接四个信号调理板，这样就将输入的测试信号以8个信号通道为调理单位，分到每个信号调理板上，此时就可以根据实际测试信号的多少，对信号调理板进行合理扩展和裁剪，节省了硬件投资，同时也为设备安装带来了方便。分线板的硬件接口如下表所示：
表一、分线板接口备注表
分线板由1组欧式端子将外部24VDC电源引入，经过2组隔离DC/DC模块分别输出±15V、+5V电源，为信号调理板电路提供所需电源，同时DC24V也为信号调理板电路提供电源输出。分线板与信号调理板之间的信号与电源完全由DB37连接器进行传递。为减少信号的衰减和安装方便，应将线长控制在0.5米至6米以内，本方案优选采用2米左右的连接线，且尽量采用直径粗的缆线。
信号调理板上同一信号通道内同时只能输出一种类型的信号：电压信号或电流信号，如图3所示，在电压信号输出时：将S1的2，3脚短接，断开1脚上的电流通路，输出端子上6脚为电压信号，5脚为对应参考地信号。电流信号输出时：将S1的1，2脚短接，断开3脚上的电压通路，防止输出电流时，该引脚产生天线效应给电路带来干扰，当调理板向外供电时，短接J9跳线，由输出端子3，2脚引出电流信号和地线回路；当外部输入电源信号时，断开J9跳线，输出端子的1脚为信号输入端，3脚为信号输出端。具体工作时根据实际环境需要进行跳线设置，实现控制每一个信号通道的电流信号或电压信号输出。电流型输出信号即可由AO调理装置供电也可以由外部提供电源。调理后的电压信号或电流信号 输出到信号调理板的欧式端子上，通过硬接线方式引出。信号调理板的硬件接口如表二所示：
表二、信号调理板的硬件接口备注表
如图2所示，电压测试信号由分线板与信号调理板的DB37连接器进入信号调理板，经过调理信号输入接口、过压保护电路以后进入电压调理电路和偏置调理电路，然后通过双向TVS二极管由调理信号输出接口输出。过压保护电路具有正负极性保护能力，可防止输入信号正压或负压意外超出安全范围后对前向及后面元件产生危害。电压调理电路对测试信号进行增益能保证测试信号的精度，调偏电路对需要的测试信号进行偏置设置来实现信号调理板的超限测试，双向TVS二板管能防止电压过高损坏电路。在信号通道需要电流测试信号的调理时，经过电压调理电路和偏置调理电路处理过的电压信号，经过电压/电流转换电路的转换输送到电流调理电路对电流信号进行增益，增益后的电流信号经过双向TVS二极管由调理信号输出接口输出。调理信号输出接口得到的测试信号，可直接输出给数字化仪控系统采集模块进行电压测量或利用电流信号驱动外部设备。
本方案的具体工作过程如下：
如图3所示，电压信号调理过程如下：进入信号调理板通道的模拟电压信号经过过压保护芯片D4后经过电阻R12和R13的1:1分压后输入到运算放大器U1单元A的正端(+InA)，U1内部含有2路运算放大器A、B，在本方案中A路用于信号增益调节，由电阻R10、R15、电位器RP4组成，构成了同相放大器电路运放A的增益调节电路，gain＝1+Rf/R即1+(R15+x)/(R10+Rp4-x)，x为电位器RP4的变化电阻与R15构成运放A的反馈电阻，可以根据实际增益需要来选择电阻。本方案电路通过微调电位器RP4使gain＝2，这样被分半的电压信号经过运放A放大2倍后输出。相当于电压输入信号进行50％分压以后输入到运放的正端，通过2倍的增益以后以原信号幅度进行输出。
运放B、电位器RP11及恒流源I1共同组成的电路为电压偏置电路，可以实现对运放A 进行调“零点”和增加偏置电压的功能，从而实现对输入电压信号的超限调理功能，并保证电压信号的输出精度。此方案电路I1产生一定电流值的恒流源，这样在R42、R43上产生一个压差V，如在其中间加设0点，可以在R42和R43上产生±V/2参考电压，这样调节电位器RP11就可以实现偏置电压在-V/2～+V/2范围内浮动。可以根据本方案产生需要的电压偏置以实现信号超限。
不考虑信号超限功能的情况下，可以将RP11调整到0V，R13相当于接地，这样输入电压信号相当于被R12、R13分半后经过2倍增益放大后以原来幅度被还原，那么如果调整R13的接地点电平相当于引入了偏置电压，这个偏置电压即为超限电压。运放A、B及偏置电路共同叠加作用完成了电压信号的超限，使得电压输出范围变宽。
在工作中，考虑虚拟测试仪器可以输出范围为±10V电压信号，而数字化仪控系统需要进行0～10V信号的精确采集，还需要在-2～12V的范围进行超限测试，而虚拟测试仪器不能输出12V电压，那么将该范围进行-2V偏移处理就会得到-4V～10V范围，正好满足虚拟测试仪器的输出能力范围，而这个范围与超限测试范围正好需要叠加一个+2V电压，这个+2V的偏移量就可由信号调理电路来完成。这样当虚拟测试仪器输出-4V～10V的电压信号，与信号调理板上的+2V偏置电压叠加得到-2～12V后输出，既能完成正常范围信号的测试也可以实现超限范围的测试功能。
本方案的电流信号调理过程如下：如图3所示，为实现电流信号输出，需要将运放U1输出的电压信号调理为电流信号驱动外部电路。本方案通过电压/电流转换电路的X1可将输入的微小电流放大一定的倍数输出。前端运放电路产生的输出电压经过串联电阻R58转换成微小电流信号，经过X1放大后驱动三极管Q3由调理信号输出接口输出，完成从电压信号到电流信号的调理过程。合适的电阻值与电压/电流转换器配合将使转换后的电流信号符合数字化仪控系统的工作范围。电压信号的超限部分经过电压/电流转换电路以后同样实现了电流信号的超限能力。由于Q3三极管负责引导X1全量程的输出电流，承担大部分的功率消耗，使用时应注意防止Q3片上发热带来的误差。同时X1压流转换器本身含有限流保护功能，当电流超限时进行自我保护。
本方案中电路中所涉及的电阻均使用高精度的精密电阻，具有极低的温漂系数；使用的运算放大器U1的电压偏差较小，温漂系数也很低；恒流源I1及压流转换器X1也采用的精度很高、温度系数很低的元件。线路及元件带来的误差可由两个运放搭建的增益调节和偏置调节电路消除。通过采用高精度低温漂的元件及合理的电路配合，使得AO信号调理装置具有很高的转换精度。
Claims (8)
1.一种AO信号调理装置，其特征在于，包括连接在一起的分线板和信号调理板。
2.如权利要求1所述的AO信号调理装置，其特征在于，所述分线板上安装有信号输入接口和信号输出接口，所述信号调理板上安装有调理信号输入接口、信号调理电路和调理信号输出接口，所述分线板的信号输出接口和信号调理板的调理信号输入接口通过连接器连接。
3.如权利要求2所述的一种AO信号调理装置，其特征在于，所述分线板上的信号输入接口为一个，信号输出接口为四个，信号输入接口以8个信号通道为一组将接收的测试信号分给各信号输出接口，分线板上安装有外接输入电压的电压转换电路，每个信号调理板负责调理8个信号通道的测试信号。
4.如权利要求3所述的一种AO信号调理装置，其特征在于，所述外接电压为24V，经过电压转换电路输出的系统标准电压为±15V和+5V电压。
5.如权利要求4所述的一种AO信号调理装置，其特征在于，所述分线板与信号调理板之间的连接器采用DB37连接器。
6.如权利要求5所述的一种AO信号调理装置，其特征在于，所述DB37连接器的线长＞0.5米且＜6米。
7.如权利要求6所述的一种AO信号调理装置，其特征在于，所述信号调理电路上包括：
防止输入信号正压或负压意外超出安全范围后对前向及后面元件产生危害的通道过压保护电路；
对输入信号进行信号增益调节输出的电压调理电路；
对增益电路输出的电压进行增加偏置电压的偏置调理电路；
用于将调理信号输入接口接入的电压信号改变成电流信号输出的电压/电流转换电路；
将电压/电流转换电路转换的电流进行增益的电流调理电路。
其中通道过压保护电路与电压调理电路连接，电压调理电路分别与调理信号输出接口和电压/电流转换电路连接，电压/电流转换电路通过电流调理电路与调理信号输出接口连接。
8.如权利要求7所述的一种AO信号调理装置，其特征在于，所述通道过压保护电路包括安装在调理信号输入接口处的具有正负极性保护能力的过压保护电路和安装在调理信号输出接口处的防止电压过高损坏电路的双向TVS二极管电路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010206176230U CN201974463U (zh) | 2010-11-22 | 2010-11-22 | 一种ao信号调理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010206176230U CN201974463U (zh) | 2010-11-22 | 2010-11-22 | 一种ao信号调理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201974463U true CN201974463U (zh) | 2011-09-14 |
Family
ID=44579563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010206176230U Expired - Lifetime CN201974463U (zh) | 2010-11-22 | 2010-11-22 | 一种ao信号调理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN201974463U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102478596A (zh) * | 2010-11-22 | 2012-05-30 | 北京广利核系统工程有限公司 | 一种ao信号调理装置 |
| CN106441621A (zh) * | 2016-10-17 | 2017-02-22 | 北京特种机械研究所 | 基于电阻热效应的多通道集成测温信号调理装置 |
| CN109975597A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-07-05 | 常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂） | 剩余电流检测方法、装置及智能脱扣器 |
-
2010
- 2010-11-22 CN CN2010206176230U patent/CN201974463U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102478596A (zh) * | 2010-11-22 | 2012-05-30 | 北京广利核系统工程有限公司 | 一种ao信号调理装置 |
| CN102478596B (zh) * | 2010-11-22 | 2016-04-06 | 北京广利核系统工程有限公司 | 一种ao信号调理装置 |
| CN106441621A (zh) * | 2016-10-17 | 2017-02-22 | 北京特种机械研究所 | 基于电阻热效应的多通道集成测温信号调理装置 |
| CN109975597A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-07-05 | 常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂） | 剩余电流检测方法、装置及智能脱扣器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102184750B (zh) | 一种核电站数字化仪控系统测试装置 | |
| CN201974463U (zh) | 一种ao信号调理装置 | |
| CN106774274B (zh) | 一种便携式自行火箭炮随动系统原位检测仪 | |
| CN202126626U (zh) | 一种核电站数字化仪控系统测试装置 | |
| CN202404164U (zh) | 一种供电系统处理机仿真系统 | |
| CN104949797A (zh) | 压力/差压型传感器温压补偿方法 | |
| CN104052152A (zh) | 智能供配电装置 | |
| CN102478596B (zh) | 一种ao信号调理装置 | |
| CN204964720U (zh) | 一种带隔离的多路开关电源模块集中监控装置 | |
| CN101859119B (zh) | 一种放大器增益可控的显示仪表 | |
| CN201133860Y (zh) | 旋转体静平衡仪 | |
| CN201583826U (zh) | Asi模拟量采集模块 | |
| CN206274366U (zh) | 自适应多通道电源实时监控电路系统 | |
| CN107509046A (zh) | 多路dvi视频一体化分配设备 | |
| CN107809222A (zh) | 一种脉冲信号发生器 | |
| CN206920589U (zh) | 基于线性电路功率放大的故障指示器检测平台电源单元 | |
| CN102437577B (zh) | 用于电力有源滤波器的控制电路 | |
| CN102375126A (zh) | 一种电池组采样模块检测方法、装置及其系统 | |
| CN202713630U (zh) | 一种基站电流精确采集传输单元 | |
| CN201917792U (zh) | 一种面向飞行控制仿真的信号调理装置 | |
| CN106020070B (zh) | 一种新型模拟信号放大器 | |
| CN100405416C (zh) | 虚拟仪器信号调理装置 | |
| CN213403032U (zh) | 射频测试系统 | |
| CN203595739U (zh) | 用于直流系统的电压测量的装置 | |
| CN106686065A (zh) | 用于辐射效应自动化测量采集的通信管理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 100084 Beijing city Haidian District Nongda Road No. 1 Building No. 9 hospital million Liang Jing City Patentee after: Beijing Guangli Nuclear Power Co., Ltd. Patentee after: China General Nuclear Power Corporation Address before: 100084 Beijing city Haidian District Nongda Road No. 1 Building No. 9 hospital million Liang Jing City Patentee before: Beijing Guangli Nuclear Power Co., Ltd. Patentee before: China Guangdong Nuclear Power Group Co., Ltd. |
|
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20110914 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |