CN202351871U - 多功能数据采集卡 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种多功能数据采集卡，包括从逻辑控制模块、主逻辑控制模块、DIO模块、DA模块、AD模块、总线桥模块、电源隔离模块及信号隔离模块，从逻辑控制模块用于对DIO模块、DA模块、AD模块进行逻辑控制，主逻辑控制模块用于与从逻辑控制模块进行通信，总线桥模块用于实现主逻辑控制模块与上位机总线之间的通信，电源隔离模块用于对从逻辑控制模块、主逻辑控制模块、DIO模块、DA模块、AD模块及总线桥模块进行电源隔离，信号隔离模块连接在主逻辑控制模块和从逻辑控制模块之间进行数字信号隔离。本申请具有功能多、成本低、采样速率和采样精度高、电气隔离能力强等优点。
Description
技术领域
本申请涉及数据采集卡，尤其涉及一种多功能数据采集卡。
背景技术
常见的多功能数据采集卡由于增添了许多诸如数模转换、数字输入输出等其他功能，而无法保证模拟通道采集的精度，同时在低成本的前提下也不具备电气隔离的能力，可能引入被测量系统的工模电压，对采集系统造成损坏。
实用新型内容
在下文中给出关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本实用新型的一个主要目的在于提供一种低成本且具有较好的电气隔离能力的多功能数据采集卡。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种多功能数据采集卡，包括从逻辑控制模块、主逻辑控制模块、数字输入/输出模块、数模转换模块、模数转换模块、总线桥模块、电源隔离模块及信号隔离模块，从逻辑控制模块用于对数字输入/输出模块、数模转换模块及模数转换模块进行逻辑控制，主逻辑控制模块用于与从逻辑控制模块进行通信，总线桥模块用于实现主逻辑控制模块与上位机总线之间的通信，电源隔离模块，用于对从逻辑控制模块、主逻辑控制模块、数字输入/输出模块、数模转换模块、模数转换模块及总线桥模块进行电源隔离，信号隔离模块连接在主逻辑控制模块和从逻辑控制模块之间进行数字信号隔离。
根据本实用新型的一个方面，信号隔离模块为高速磁隔离器件。
根据本实用新型的一个方面，从逻辑控制模块和主逻辑控制模块均为现场可编辑逻辑门阵列器件。
根据本实用新型的一个方面，总线桥模块为PCI桥芯片。
根据本实用新型的一个方面，数字输入/输出模块包括16路数字输入通道和16路数字输出通道。
根据本实用新型的一个方面，数模转换模块包括4路同步模拟输出通道。
根据本实用新型的一个方面，模数转换模块的位数为24比特，采样率为每秒4百万次采样。
根据本实用新型的一个方面，模数转换模块具有16路模拟信号输入通道，模数转换模块包括输入选择单元、可编程增益放大器单元、及模数转换单元，输入选择单元用于选通所述16路模拟信号输入通道，可编程增益放大器单元用于放大由16路模拟信号输入通道输入的模拟信号，模数转换单元用于将放大后的模拟信号转换为数字信号进行输出。
本实用新型的有益效果为：本实用新型的多功能数据采集卡不仅具备数字输出、模拟输出、数字输入/输出等多种功能，通过在主控侧电路设置主逻辑控制模块，在从控侧电路设置从逻辑控制模块，并将信号隔离环节设置于信号的数字部分，不仅避免了引入被测量系统的共模电压，而且避免了对模拟信号进行隔离造成的信号损失，同时成本较低。
附图说明
参照下面结合附图对本实用新型实施例的说明，会更加容易地理解本实用新型的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本实用新型的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。
图1为本实用新型多功能数据采集卡的一种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图来说明本实用新型的实施例。在本实用新型的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本实用新型无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
参考图1，本实用新型的多功能数据采集卡包括从逻辑控制模块10、主逻辑控制模块20、DIO(数字输入/输出)模块30、DAC(数模转换)模块40、ADC(模数转换)模块50、总线桥模块60、信号隔离模块70及电源隔离模块80，从逻辑控制模块10用于对DIO模块30、DAC模块40及ADC模块50进行逻辑控制，主逻辑控制模块20用于与从逻辑控制模块10进行通信，以实现整个多功能数据采集卡的逻辑控制，总线桥模块60用于实现主逻辑控制模块20与上位机总线之间的通信。电源隔离模块80用于对从逻辑控制模块10、主逻辑控制模块20、DIO模块30、DAC模块40、ADC模块50及总线桥模块60进行电源隔离。信号隔离模块70连接在主逻辑控制模块20和从逻辑控制模块之间以实现主逻辑控制模块20和从逻辑控制模块10之间信号的电气隔离。
可选地，信号隔离模块70为高速磁隔离器件。
可选地，从逻辑控制模块10、主逻辑控制模块20均为现场可编辑逻辑门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)器件。
可选地，总线桥模块60可为PCI桥芯片，通过PCI桥芯片可实现本实用新型的多功能数据采集卡与上位机的PXI总线之间的通信。
可选地，DIO模块30包括16路数字输入通道和16路数字输出通道，可配置为16入/16出或者8入/8出，数字输入可兼容5V和3.3V TTL(Transistor-Transistor Logic)电平，数字输出电平为5V TTL电平，最大速率为5MHz，单通道电流驱动能力为50mA。
可选地，DAC模块40包括4路同步模拟输出通道，位数为16bit(比特)，刷新率最大为250KSPS(每秒千次采样)，输出量程为±10V，单通道电流驱动能力为30mA，最大输出电流为50mA，可以直接驱动小型的继电器设备。
可选地，ADC模块的位数为24bit、采样率为4MSPS(每秒百万次采样)，可实现高速、高精度的数据采集。
可选地，ADC模块50具有16路模拟信号输入通道，ADC模块50包括输入选择单元51、PGA(Programmable Gain Amplifier，可编程增益放大器)单元53、及ADC单元55，输入选择单元51用于选通模拟信号输入通道，PGA单元53用于放大由模拟信号输入通道输入的模拟信号，ADC单元55用于将放大后的模拟信号转换为数字信号进行输出。
本实用新型的多功能数据采集卡具备数字输出、模拟输出、数字输入/输出等多种功能，可替代多个单功能采集卡，既减少了相关测量系统应用的设备数，也节省了测量系统的插槽空间，降低了成本。本实用新型采用位数为24bit，采样率为4MSPS的ADC模块，具有较高的采样速率和精度。通过在主控侧电路设置主逻辑控制模块，在从控侧电路设置从逻辑控制模块，并将信号隔离环节设置于信号的数字部分，不仅避免了引入被测量系统的共模电压，而且避免了对模拟信号进行隔离造成的信号损失，同时成本也较低。
在本实用新型的设备和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本实用新型的等效方案。还需要指出的是，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。同时，在上面对本实用新型具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
虽然已经详细说明了本实用新型及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本实用新型的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本实用新型的公开内容将容易理解，根据本实用新型可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。
Claims (8)
1.一种多功能数据采集卡，其特征在于，包括从逻辑控制模块、主逻辑控制模块、数字输入/输出模块、数模转换模块、模数转换模块、总线桥模块、电源隔离模块及信号隔离模块，所述从逻辑控制模块用于对所述数字输入/输出模块、数模转换模块及模数转换模块进行逻辑控制，所述主逻辑控制模块用于与所述从逻辑控制模块进行通信，所述总线桥模块用于实现所述主逻辑控制模块与上位机总线之间的通信，所述电源隔离模块用于对所述从逻辑控制模块、主逻辑控制模块、数字输入/输出模块、数模转换模块、模数转换模块及总线桥模块进行电源隔离，所述信号隔离模块连接在所述主逻辑控制模块和从逻辑控制模块之间进行数字信号隔离。
2.如权利要求1所述的多功能数据采集卡，其特征在于：所述信号隔离模块为高速磁隔离器件。
3.如权利要求1所述的多功能数据采集卡，其特征在于：所述从逻辑控制模块和主逻辑控制模块均为现场可编辑逻辑门阵列器件。
4.如权利要求1所述的多功能数据采集卡，其特征在于：所述总线桥模块为PCI桥芯片。
5.如权利要求1所述的多功能数据采集卡，其特征在于：所述数字输入/输出模块包括16路数字输入通道和16路数字输出通道。
6.如权利要求1所述的多功能数据采集卡，其特征在于：所述数模转换模块包括4路同步模拟输出通道。
7.如权利要求1所述的多功能数据采集卡，其特征在于：所述模数转换模块的位数为24比特，采样率为每秒4百万次采样。
8.如权利要求1所述的多功能数据采集卡，其特征在于：所述模数转换模块具有16路模拟信号输入通道，所述模数转换模块包括输入选择单元、可编程增益放大器单元、及模数转换单元，所述输入选择单元用于选通所述16路模拟信号输入通道，所述可编程增益放大器单元用于放大由所述16路模拟信号输入通道输入的模拟信号，所述模数转换单元用于将放大后的模拟信号转换为数字信号进行输出。
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