CN203551134U - 一种多路模拟量工业采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多路模拟量工业采集装置，包括：至少两个用于检测得到模拟量的传感器；与所述传感器连接的通道切换电路；用于对所述通道切换电路输入的模拟量进行模数转换的模数转换电路；通过磁隔离电路与所述模数转换电路和通道切换电路连接的处理器。本实用新型多路模拟量工业采集装置，磁隔离电路能够抑制模数转换电路中的高频振荡信号对通道切换电路的干扰，将干扰源和易干扰的部分隔离开来，从而达到隔离现场干扰的目的，相对于光耦隔离，磁隔离电路具有可靠性高、寿命长、性能高、功耗低、封装紧凑等优点，从而增加了本实用新型的使用稳定性以及数据采集的准确性。
Description
技术领域
本实用新型涉及模拟量采集设备领域，具体涉及一种多路模拟量工业采集装置。
背景技术
随着工业化进程的发展，工业自动化程度也越来越高。数据采集是工业领域最为常见的一种技术手段，数据采集为技术分析和控制策略提供了依据。温度、压力、流量等各种传感器在工业现场十分常见，采集到的温度、压力、流量等信号也均为模拟量信号。在工业自动化控制应用时，往往需要将模拟信号转换成数字信号进行传输、储存，从而有利于对所控对象进行监视、控制。在工业环境中，温度、压力、流量等模拟量容易受干扰，造成所采集模拟量的数值漂移。
申请公布号为CN102589743A（申请号为201210067353.4）的中国发明专利申请公开了一种数码显示温度检测系统和数码显示温度检测方法，该数码显示温度检测系统由负温度系数热敏电阻传感器探头、模拟电压信号采集电路、仪器放大器、模/数转换器、微处理器、驱动芯片、数码显示器依次连接组成：a.模拟电压信号采集电路采用结构简单的惠斯通电桥，由NTC热敏电阻Rt和3个电阻值恒为R0的电阻R1、R2和R3作为电桥的桥臂，Rt一端接地，接地的对角端接直流电压U0，Rt另一端为高电压输出端，其电压值为U+，高电压输出端的对角端为低电压输出端，其电压值为U-，稳压片为电桥提供直流电压U0，电桥两端输出的模拟电压信号是要输入仪器放大器进行增益的模拟电压信号Uin=U+-U-；b.仪器放大器由仪器放大器集成电路和反馈电阻RG组成，增益的大小由反馈电阻RG的取值调节；c.微处理器采用8位字长的单片机，接收并处理12位的模/数转换器传送的数字电压信号；d.驱动芯片由14个Darlington管组成，在微处理器的控制下，驱动数码显示器进行动态扫描显示。虽然该检测系统能够实现温度的采集，但是在工业环境中仍容易受到干扰。
申请公布号为CN102980676A（申请号为201210522960.5）的中国发明专利申请公开了一种智能数字式温度检测装置，包括：温度传感器、信号调理器、A/D转换器、微处理器、D/A转换器、信号变换器、键盘输入和LCD显示器八部分组成，温度传感器接入信号调理器的输入端，信号调理器的输出端接入A/D转换器的输入端，A/D转换器的输出端接入微处理器的输入端，微处理器的输出端接入D/A转换器的输入端，D/A转换器的输出端接入信号变换器的输入端，键盘输入接入微处理器的输入端。虽然上述技术方案能够对温度传感器得到的模拟量进行采集和控制，但是在工业环境中仍容易造成信号之间的干扰。
实用新型内容
本实用新型提供了一种多路模拟量工业采集装置，磁隔离电路能够抑制模数转换电路中的高频振荡信号对通道切换电路的干扰，将干扰源和易干扰的部分隔离开来，从而达到隔离现场干扰的目的。
一种多路模拟量工业采集装置，包括：
至少两个用于检测得到模拟量的传感器；
与所述传感器连接的通道切换电路；
用于对所述通道切换电路输入的模拟量进行模数转换的模数转换电路；
通过磁隔离电路与所述模数转换电路和通道切换电路连接的处理器。
本实用新型中，磁隔离电路能够抑制模数转换电路中的高频振荡信号对通道切换电路的干扰，将干扰源和易干扰的部分隔离开来，从而达到隔离现场干扰的目的，即处理器在对模数转换电路与通道切换电路控制时进行了磁隔离设计，避免对外部信号干扰，从而增加本了实用新型多路模拟量工业采集装置的使用稳定性以及数据采集的准确性。
作为优选，所述处理器为嵌入式处理器，嵌入式处理器工作稳定性高，功耗较小，对环境(如温度、湿度、电磁场、振动等)的适应能力强，体积更小，且集成的功能较多。
作为优选，所述处理器接有通信接口，该通信接口具体可采用物理接口RS485，可组网，从而实现与外部设备数据交换，方便扩展和工业控制。
作为优选，所述处理器接有存储模块，用于存储多个关键参数，防止掉电意外发生，减少不必要损失。
作为优选，所述多路模拟量工业采集装置，还包括：为所述模数转换电路提供基准电压的基准电压电路，一般模拟量均为电压信号，因此，模数转换电路将电压模拟量信号转化为数字信号时，需要有一个基准电压，才能准确地转化成数字信号。
作为优选，所述通道切换电路与模数转换电路之间设有量程转化电路，各个传感器将得到的温度、压力、流量等模拟量输入到通道切换电路中，通道切换电路用于对各个不同传感器输入的模拟量进行切换，并没有对其输入的模拟量进行处理，一般模数转换电路只能将一定宽度的范围内的模拟量转化为数字信号，如果模拟量范围过宽，则需要量程转化电路将模拟量范围缩小到合适的范围，如果模拟量范围过窄，则需要量程转化电路将模拟量范围放大到合适的范围，如量程转化电路具体可选用放大电路，这样才能确保模数转换电路将模拟量转化为数字信号的准确度。
作为优选，所述多路模拟量工业采集装置，还包括：电源，所述电源通过AMS1117系列稳压器与所述处理器连接，为其供电；所述电源通过金升阳隔离电源模块分别连接稳压器78系列和稳压器79系列后再接入所述模数转换电路，为其供电。AMS1117系列稳压器能够减小电源纹波，使电源经过该AMS1117系列稳压器输出后适合做嵌入式处理器的驱动电源。金升阳隔离电源模块一个是升压用，另外一个可将数字与模拟电源分离，这种设计在工业应用中是非常有必要的，可以大大降低干扰因素。
作为优选，所述通道切换电路为8通道模拟开关，该8通道模拟开关由所述处理器控制，8通道模拟开关根据处理器发送的控制信号进行通道的切换，通道切换电路和模数转换电路是通过磁隔离电路与所述处理器连接，能够避免相互之间的干扰，提高数据采集的准确性。采用8通道模拟开关时，传感器一般可采用2～8个。进一步优选，所述传感器可采用8个。
作为优选，所述传感器为温度传感器，该温度传感器通过桥式电路与所述通道切换电路连接，桥式电路将传感器的电阻值转换为一个微小的电压差，该电压差为一个模拟量信号，一般需要放大电路放大后接入所述模数转换电路。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
本实用新型多路模拟量工业采集装置，磁隔离电路能够抑制模数转换电路中的高频振荡信号对通道切换电路的干扰，将干扰源和易干扰的部分隔离开来，从而达到隔离现场干扰的目的，即处理器在对模数转换电路与通道切换电路控制时进行了磁隔离设计，避免对外部信号干扰，相对于光耦隔离，磁隔离电路具有可靠性高、寿命长、性能高、功耗低、封装紧凑等优点，从而增加了本实用新型多路模拟量工业采集装置的使用稳定性以及数据采集的准确性。
本实用新型多路模拟量工业采集装置，可满足在复杂的工业现场环境中实现客户多路模拟量数据采集需求，选优方案中，处理其采用嵌入式智能芯片，提供多个数字与模拟接口，可与其他设备连接，实现对工业现场多机台的监测，达到工艺追踪及改善的目的。市场上提供的模拟量采集设备价格昂贵。本实用新型多路模拟量工业采集装置成本低廉，功能完善且维护方便，抗干扰能力强，符合工业实用标准，有利于工业化推广利用，可有效降低企业设备成本，并方便现场施工维护。
附图说明
图1为本实用新型多路模拟量工业采集装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型多路模拟量工业采集装置作进一步详细描述。
如图1所示，为本实用新型多路模拟量工业采集装置，包括：信号输入5；与信号输入5连接的通道切换电路4；用于对通道切换电路4输出的模拟量进行模数转换的模数转换电路2；通过磁隔离电路6与模数转换电路2和通道切换电路4连接的处理器8。通道切换电路4与模数转换电路2之间设有量程转化电路3。信号输入5为模拟量输入，如温度、压力、流量等模拟量信号，这些模拟量信号均来自于传感器。传感器至少为两个，用于检测提供多路模拟量。该传感器可具体选用温度传感器，该温度传感器通过桥式电路与通道切换电路4连接，桥式电路将温度传感器的电阻值转换为一个微小的电压差，该电压差为一个模拟量信号，一般需要放大电路放大后接入模数转换电路2，即量程转化电路3可采用放大电路。当然如果传感器经通道切换电路4输入的模拟量范围过宽，则需要量程转化电路将模拟量范围缩小到合适的范围。通道切换电路4为8通道模拟开关，该8通道模拟开关由处理器8控制。相应地，温度传感器也可以具体选用8个。该多路模拟量工业采集装置还包括：为模数转换电路2提供基准电压的基准电压电路1。处理器8为嵌入式处理器。处理器8接有通信接口9，该通信接口9具体可采用物理接口RS485。处理器8接有存储模块7，用于存储多个关键参数，防止掉电意外发生，减少不必要损失。
以量程转化电路3采用对模拟量范围缩小到合适的范围的电路为例，本实用新型多路模拟量工业采集装置的外部电源接入采用24V的开关电源，电源接口有防反接设计，无正负区分。电源电路产生三路电源，其中3.3V供给处理器8（嵌入式处理器），5V和-5V供给量程转换电路3。
处理器8的电源产生采用两极降压，第一级通过开关电源后得到5V开关信号，此电源纹波较大，不适合做嵌入式处理器的驱动电源，需加一级线性稳压电源，此处选用AMS1117系列稳压器产生3.3V电压。
电源产生5V与-5V模拟电路驱动电源，需在5V开关电源信号加上以及升压模块，此处选用金升阳隔离电源模块，功率为2W，升压至15V，此后分别接两级线性稳压芯片，一路接稳压器78系列，得到+5V，另外一路接稳压器79系列得到-5V。升压模块这里起到两个作用，一个是升压用，另外一个可将数字与模拟电源分离，这种设计在工业应用中是非常有必要的，可以大大降低干扰因素。
通道切换电路4采用8通道模拟开关（DG508），通道切换由嵌入式处理器控制。信号输入5通过8通道模拟开关后接入到量程转换电路4进行信号转换，将0～10V电压转换为0～2.5V电压，再接入到模数转换电路2中，模数转换电路2采用AD7705模数芯片，此芯片的基准电压由基准电压电路1产生，为2.5V；模数转换完成后将转换完成的16位数字量送到嵌入式处理器中处理，完成后嵌入式处理器控制通道切换电路4切换到第二路，嵌入式处理器轮循切换。嵌入式处理器对模数转换电路2与通道切换电路4控制时将进行高速磁隔离设计，避免对外部信号干扰，增强系统稳定性。通讯模块则采用标准MODBUS ASCII格式，协议功能包括设置，查询，报警等；通讯接口9为RS485，可组网。
以上所述的具体实施方式对本实用新型的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本实用新型的最优选实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种多路模拟量工业采集装置，其特征在于，包括：
至少两个用于检测得到模拟量的传感器；
与所述传感器连接的通道切换电路；
用于对所述通道切换电路输入的模拟量进行模数转换的模数转换电路；
通过磁隔离电路与所述模数转换电路和通道切换电路连接的处理器。
2.根据权利要求1所述的多路模拟量工业采集装置，其特征在于，所述处理器为嵌入式处理器。
3.根据权利要求1所述的多路模拟量工业采集装置，其特征在于，所述处理器接有通信接口。
4.根据权利要求1所述的多路模拟量工业采集装置，其特征在于，所述处理器接有存储模块。
5.根据权利要求1所述的多路模拟量工业采集装置，其特征在于，还包括：为所述模数转换电路提供基准电压的基准电压电路。
6.根据权利要求1所述的多路模拟量工业采集装置，其特征在于，所述通道切换电路与模数转换电路之间设有量程转化电路。
7.根据权利要求1所述的多路模拟量工业采集装置，其特征在于，还包括：电源，所述电源通过AMS1117系列稳压器与所述处理器连接，所述电源通过金升阳隔离电源模块分别连接稳压器78系列和稳压器79系列后再接入所述模数转换电路。
8.根据权利要求1所述的多路模拟量工业采集装置，其特征在于，所述通道切换电路为8通道模拟开关，该8通道模拟开关由所述处理器控制。
9.根据权利要求1所述的多路模拟量工业采集装置，其特征在于，所述传感器为温度传感器，该温度传感器通过桥式电路与所述通道切换电路连接。
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| CN201320617111.8U CN203551134U (zh) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | 一种多路模拟量工业采集装置 |
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