CN202229770U

CN202229770U - 一种模拟量采集电路的数字补偿装置

Info

Publication number: CN202229770U
Application number: CN2011203438132U
Authority: CN
Inventors: 胡远超
Original assignee: SHENZHEN UNIMAT AUTOMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN UNIMAT AUTOMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2021-09-14

Abstract

本实用新型公开了一种模拟量采集电路的数字补偿装置，包括依次连接的多路选择开关、仪表放大器、模数转换器、主控制器；及与主控制器连接的数字量开关。本实用新型由于采用了利用主控制器（MCU、CPLD/FPGA、DSP等）和数字量开关进行系统补偿，根据数字量开关设置表对系统误差进行补偿；数字量开关设置表可进行任意等级的精度补偿，本实用新型通过所述的模拟量采集电路的数字补偿方法，确保了系统补偿的长期可靠性，从而使得元件的补偿精度不受其使用时间的影响。并且操作简单，实现容易，提高了生产效率。

Description

一种模拟量采集电路的数字补偿装置

技术领域

本实用新型涉及模拟量信号的采集技术领域，尤其涉及的是一种模拟量采集电路的数字补偿装置。

背景技术

在模拟量信号的采集等相关领域，工业现场的电压电流信号的采集系统实际应用中，由于各元器件有一致性的问题，导致经多路选择开关及仪表放大器后输入到AD（模数转换器）的采集值与实际输入值之间都会存在一定的偏差，为了不影响模块的采集精度，需对输出量进行补偿。

现有技术中的补偿方法是利用电位器通过微调增益来进行补偿，当经AD转换器后的输出值与理论值存在偏差时，调节该电位器来调整输出值使其和理论值相等。但是电位器的使用寿命有限，因为频繁的调节电位器导致调节触点磨损接触不良及精度下降，从而影响整个模块的采集精度及稳定性并引入采集误差。

特别在运输过程中的振动导致电位器出现触点偏移，往往出现在出厂时调整好但到最终客户使用时又出现偏差，又需要基准信号源进行重现调整，对客户使用带来极大的不便。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种模拟量采集电路的数字补偿装置，其可以解决模数转换器（ADC）转换模拟电压的数值与理论值之间存在偏差导致采集电路无法满足精度要求的问题，并且其结构简单，实现容易，降低了成本，为用户提供了方便。

本实用新型的技术方案如下：

一种模拟量采集电路的数字补偿装置，其中，包括：

用于选择需要输入的模拟信号的多路选择开关；

用于将多路选择开关选择的模拟信号进行放大的仪表放大器；

用于将仪表放大器放大的模拟信号转换为数字信号的模数转换器；

用于进行补偿设置的数字量开关；

用于对模数转换器输出的数字信号及数字量开关输出的补偿值进行处理的主控制器；

所述多路选择开关、仪表放大器、模数转换器、主控制器依次连接；

所述数字量开关与所述主控制器连接。

所述模拟量采集电路的数字补偿装置，其中，所述数字量开关为拨码开关。

所述模拟量采集电路的数字补偿装置，其中，所述数字量开关为编码器。

所述模拟量采集电路的数字补偿装置，其中，所述主控制器为MCU控制器。

所述模拟量采集电路的数字补偿装置，其中，所述主控制器为数字信号处理。

所述模拟量采集电路的数字补偿装置，其中，所述主控制器为CPLD或FPGA。

本实用新型所提供的模拟量采集电路的数字补偿装置，由于采用了利用主控制器（MCU、CPLD/FPGA、DSP等）和数字量开关进行系统补偿，根据数字量开关设置表对系统误差进行补偿；数字量开关设置表可进行任意等级的精度补偿，本实用新型通过所述的模拟量采集电路的数字补偿方法，确保了系统补偿的长期可靠性，从而使得元件的补偿精度不受其使用时间的影响。并且操作简单，实现容易，提高了生产效率。数字量开关例如拨码开关、短路跳线、编码器等属于常用件，采购简单价格便宜，降低了成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例的模拟量采集电路的数字补偿装置结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种模拟量采集电路的数字补偿装置，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供的一种模拟量采集电路的数字补偿装置，如图1所示，包括依次连接的多路选择开关100、仪表放大器200、模数转换器300、主控制器400；及与主控制器400连接的数字量开关500。

所述多路选择开关100用于选择需要输入的模拟信号，如图1所示的模拟信号A+、A-和模拟信号D+、D-。

所述仪表放大器200用于将多路选择开关100选择的模拟信号进行放大。仪表放大器是一种精密差分电压放大器，它源于运算放大器,且优于运算放大器。仪表放大器把关键元件集成在放大器内部，其独特的结构使它具有高共模抑制比、高输入阻抗、低噪声、低线性误差、低失调漂移增益设置灵活和使用方便等特点,使其在数据采集、传感器信号放大、高速信号调节、医疗仪器和高档音响设备等方面倍受青睐。仪表放大器是一种具有差分输入和相对参考端单端输出的闭环增益组件，具有差分输出和相对参考端的单端输出。

所述模数转换器（A/D）300用于将仪表放大器200放大的模拟信号转换为数字信号的。

所述数字量开关300可以为但不限于拨码开关或编码器，主要用于进行补偿设置。

所述主控制器可以为但不限于MCU控制器、数字信号处理（DSP）、CPLD((Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件)或FPGA(（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列); 主要用于对模数转换器输出的数字信号及数字量开关输出的补偿值进行处理的。

参考图1，本实用新型实施例提供的一种模拟量采集电路的数字补偿装置工作原理为：当模块需要进行精度补偿时，通过多路选择开关100选择需要输入的模拟信号，经过仪表放大器200进行信号调理后，传输给AD转换器300进行模数转换，得到模拟量信号对应的数值，操作人员通过监视AD转换器的输出值，计算出AD转换器输出值与理论值之间的偏差；根据其偏差值换算成误差等级查看数字量开关设置表，设置数字量开关从而对系统误差进行补偿，以达到采集系统规定的误差范围。本实用新型由于采用数字量信号进行补偿确保了系统补偿的长期稳定性，从而使得测量系统的精度不受其使用时间，振动等因素的影响。

例如、输入电压是5V 经过理论换算应该是32000（此表示一个电压值经过AD转换后对应的数值。此数值没有单位）。但是实际经过信号调理电路AD转换后的到的数值是31888（此表示一个电压值经过AD转换后对应的数值。此数值没有单位）。这样AD转换值与理论值之间存在0.35%的误差。但是系统要求误差控制在0.1%以内。假设我们的数字量开关为3位。这样我就可以得到8个不同等级的补偿等级，例如0~7 分别补偿等级系数是，-0.2%，-0.3%，-0.4%，-0.5%，+0.2%，+0.3%，+0.4%，+0.5%，这样我主要选择数量开关设置成6这样加0.3%的补偿，这样原来的系统-0.35%变成-0.05%控制在系统要求的0.1%的范围之内。

补偿等级可以根据实际的需求使用不同的数字量开关的的位数，来得到任意等级的补偿。

综上所述，本实用新型所提供的模拟量采集电路的数字补偿装置，由于采用了利用主控制器（MCU、CPLD/FPGA、DSP等）和数字量开关进行系统补偿，根据数字量开关设置表对系统误差进行补偿；数字量开关设置表可进行任意等级的精度补偿，本实用新型通过所述的模拟量采集电路的数字补偿方法，确保了系统补偿的长期可靠性，从而使得元件的补偿精度不受其使用时间的影响。并且操作简单，实现容易，提高了生产效率。数字量开关例如拨码开关、短路跳线、编码器等属于常用件，采购简单价格便宜，降低了成本。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种模拟量采集电路的数字补偿装置，其特征在于，包括：

用于选择需要输入的模拟信号的多路选择开关；

用于进行补偿设置的数字量开关；

所述数字量开关与所述主控制器连接。

2.根据权利要求1所述模拟量采集电路的数字补偿装置，其特征在于，所述数字量开关为拨码开关。

3.根据权利要求1所述模拟量采集电路的数字补偿装置，其特征在于，所述数字量开关为编码器。

4.根据权利要求1所述模拟量采集电路的数字补偿装置，其特征在于，所述主控制器为MCU控制器。

5.根据权利要求1所述模拟量采集电路的数字补偿装置，其特征在于，所述主控制器为数字信号处理。

6.根据权利要求1所述模拟量采集电路的数字补偿装置，其特征在于，所述主控制器为CPLD或FPGA。