CN203673288U - 一种多路数据采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多路数据采集装置，包括依次与功率因数校正系统相连的模数转换器、现场可编程门阵列器件以及主处理器，在模数转换器上设有一个以上供功率因数校正系统相连的模拟信号输入通道，现场可编程门阵列器件为内设有采样存储器的逻辑器件，采样存储器则连接在主处理器上。本实用新型设计合理，结构简单，满足功率因数校正系统的数据前端实时采集及处理，不仅克服了传统数据采集装置采用单片机或DSP作为主要控制模块存在的缺陷，还具有控制周期短、速度快、精度高等多种优势，具有极好的推广价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及数据采集领域，具体的说，是一种多路数据采集装置。
背景技术
由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，随着电能的充分利用，由电子装置引起的谐波问题也日趋严重，谐波不仅使电能的产生、传输和使用效率降低，甚至还会引起诸如变压器局部过热等问题，所以，考虑到谐波及其不良影响，通常采用功率因数校正技术来减小谐波问题，以达到提高电源功率因数和降低对电网造成的谐波污染的目的。在功率因数校正装置中，需要采集三路模拟信号，并且要求主机能够对实时数据做出快速响应，及时进行分析和处理，所以，数据采集装置的设计显得尤为重要，传统的数据采集装置通常采用单片机或数字信号处理器（DSP）作为主要的控制模块，控制A/D转换器、存储器和其它外围电路的工作，但随着数据采集对速度性能的要求越来越高，传统采集装置的局限性也日趋明显，如：占用的I/O接口资源过多、占用CPU时间较多、系统效率较低等，因此，本实用新型应运而生。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种多路数据采集装置，该装置主要针对功率因数校正系统对实时数据的处理而设计，应用于功率因数校正系统的数据前端采集中，与现有的采用单片机或DSP的采集方法比较，其硬件结构十分简单，同时，还具有控制性能强、可靠性高等诸多特点。
本实用新型通过下述技术方案实现：一种多路数据采集装置，具有高效的数据采集速率，不仅能满足在功率因数校正系统前端数据采集中的应用，还具有控制周期短、速度快以及精度高等优点，其结构如下：包括依次与功率因数校正系统相连的模数转换器、现场可编程门阵列器件以及主处理器，在模数转换器上设有一个以上供功率因数校正系统相连的模拟信号输入通道，现场可编程门阵列器件为内设有采样存储器的逻辑器件，采样存储器则连接在主处理器上，在本实用新型中，模数转换器的模拟信号输入通道可实现采样信号的多路输入，而现场可编程门阵列器件则可将模数转换器采集所得的多路信号作预处理，然后将其存储在采样存储器中，从而实现数据的高速采集和目标提取，而连接在采用存储器上的主处理器，则可完成数据和信息的收集和转发功能，通常采用嵌入式处理器来实现。
在本实用新型中，所述的模拟信号输入通道的数量为四个，并分别与定义于模数转换器上的IN1管脚、IN2管脚、IN3管脚以及IN4管脚相连接，可满足功率因数校正系统的输入电压、输入电流、输出电压三路实时信号以及一路输入参考电压的采样，设计十分合理。
为更好的实现本实用新型，在所述模数转换器的模拟信号输入通道上还分别连接有前端处理模块，其数量为四个，模数转换器则分别通过四个前端处理模块连接在功率因数校正系统上，前端处理模块可采用放大器制作而成，在实际使用时，可使四个模拟信号输入通道进行同步采样，这是四个模拟信号输入通道共用一个前端处理模块所无法实现的。
现场可编程门阵列器件具有丰富的I/O接口，其连接关系如下：在所述的模数转换器上还定义有供现场可编程门阵列器件相连的DB0管脚～DB11管脚、CONVST管脚、INT管脚、RD管脚、CS管脚以及CLK管脚；在所述的现场可编程门阵列器件上则定义有依次与DB0管脚～DB11管脚、CONVST管脚、INT管脚、RD管脚、CS管脚以及CLK管脚相连的D0管脚～D11管脚、AD_CONVST管脚、AD_INT管脚、AD_RD管脚、AD_CS管脚以及AD_CLK管脚。
为更好的实现上述结构，在本实用新型中，所述的现场可编程门阵列器件为EP2CT144C8N；所述的模数转换器为AD7874。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本实用新型可用于功率因数校正系统对实时数据的处理，克服了传统数据采集装置采用单片机或DSP作为主要控制模块存在的缺陷，具有控制周期短、速度快、精度高等多种优势，同时，也满足在功率因数校正系统的数据前端采集中的应用。
（2）本实用新型设计合理， 模数转换器能对四个模拟信号输入通道进行同步采样，各个通道都有自己的前端处理模块，即：（采样/保持）放大器，在实际使用时，上述结构可使四个模拟信号输入通道进行同步采样，从而保留这些通道的相对相位信息。
（3）本实用新型电路结构简单，现场可编程门阵列器件采用EP2CT144C8N芯片制作而成，具有丰富的I/O接口，片内的逻辑单元数量大，其内部强大的功能还极大的提高了本装置的采集速度，同时，也简化了主处理器对采样过程的控制，提高了微处理器的运行效率。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例：
本实用新型介绍了一种多路数据采集装置，该装置具有高效的数据采集速率，不仅能满足在功率因数校正系统前端数据采集中的应用，还具有控制周期短、速度快以及精度高等优点，其结构如图1所示，主要由三部分组成：模数转换器、现场可编程门阵列器件以及主处理器。为了实现功率因数校正系统的实时采集与处理，模数转换器应连接在功率因数校正系统上，其输入电流、输入电压以及输出电压的采样值均通过模数转换器转换为数字量后，再作为数字控制系统的输入，即输入至现场可编程门阵列器件上。在本实用新型中，现场可编程门阵列器件为内设有采样存储器的逻辑器件，采样存储器则连接在主处理器上，通常可采用嵌入式处理器来实现，主要完成数据和信息的收集和转发功能。在实际使用时，现场可编程门阵列器件对采集的信号实现预处理，并将数据存储在采样存储器中，由采样存储器传送至主处理器上，从而实现数据的高速采集和目标提取，设计十分合理。
本实用新型所述的模数转换器可采用AD7874，为更好的实现上述结构，本实用新型在模数转换器上还设有一个以上供功率因数校正系统相连的模拟信号输入通道，当然，为更好对功率因数校正系统进行数据采集，本实用新型在模拟信号输入通道上还分别连接有前端处理模块，其数量与模拟信号输入通道的数量相对应。由图1所示结构可知，在本实用新型中，模拟信号输入通道的数量为四个，并分别与定义于模数转换器上的IN1管脚、IN2管脚、IN3管脚以及IN4管脚相连接，可满足功率因数校正系统的输入电压、输入电流、输出电压三路实时信号以及一路输入参考电压的采样，在制作时，模数转换器则分别通过四个前端处理模块连接在功率因数校正系统上，前端处理模块可采用放大器制作而成，在实际使用时，可使四个模拟信号输入通道进行同步采样，这是四个模拟信号输入通道共用一个前端处理模块所无法实现的。
本实用新型所述的现场可编程门阵列器件可采用EP2CT144C8N芯片制作而成，不仅具有丰富的I/O接口，其片内还集成有数量庞大的逻辑单元以及内部乘法器，能有效的提高装置的采集速度，同时，更简化了主处理器对采样过程的控制，提高了微处理器的运行效率，其电路结构如图1所示，定义于现场可编程门阵列器件上的D0管脚～D11管脚、AD_CONVST管脚、AD_INT管脚、AD_RD管脚、AD_CS管脚以及AD_CLK管脚依次与定义于模数转换器上的DB0管脚～DB11管脚、CONVST管脚、INT管脚、RD管脚、CS管脚以及CLK管脚相连接；设于现场可编程门阵列器件内部的采用存储器则与主处理器相连接。
本实用新型设计合理，结构简单，满足功率因数校正系统的数据前端实时采集及处理，不仅克服了传统数据采集装置采用单片机或DSP作为主要控制模块存在的缺陷，还具有控制周期短、速度快、精度高等多种优势，具有极好的推广价值。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种多路数据采集装置，其特征在于：包括依次与功率因数校正系统相连的模数转换器、现场可编程门阵列器件以及主处理器，在模数转换器上设有一个以上供功率因数校正系统相连的模拟信号输入通道，现场可编程门阵列器件为内设有采样存储器的逻辑器件，采样存储器则连接在主处理器上。
2.根据权利要求1所述的一种多路数据采集装置，其特征在于：所述的模拟信号输入通道的数量为四个，并分别与定义于模数转换器上的IN1管脚、IN2管脚、IN3管脚以及IN4管脚相连接。
3.根据权利要求2所述的一种多路数据采集装置，其特征在于：在所述模数转换器的模拟信号输入通道上还分别连接有前端处理模块，其数量为四个，模数转换器则分别通过四个前端处理模块连接在功率因数校正系统上。
4.根据权利要求3所述的一种多路数据采集装置，其特征在于：在所述的模数转换器上还定义有供现场可编程门阵列器件相连的DB0管脚～DB11管脚、CONVST管脚、INT管脚、RD管脚、CS管脚以及CLK管脚；在所述的现场可编程门阵列器件上则定义有依次与DB0管脚～DB11管脚、CONVST管脚、INT管脚、RD管脚、CS管脚以及CLK管脚相连的D0管脚～D11管脚、AD_CONVST管脚、AD_INT管脚、AD_RD管脚、AD_CS管脚以及AD_CLK管脚。
5.根据权利要求1～4任一项所述的一种多路数据采集装置，其特征在于：所述的现场可编程门阵列器件为EP2CT144C8N。
6.根据权利要求5所述的一种多路数据采集装置，其特征在于：所述的模数转换器为AD7874。
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|---|---|---|---|---|
| CN106020019A (zh) * | 2016-05-17 | 2016-10-12 | 无锡职业技术学院 | 一种多路模拟信号数据采集自动校正电路和校正方法 |
| CN106444352A (zh) * | 2016-11-08 | 2017-02-22 | 诺仪器（中国）有限公司 | 一种基于双缓冲区的时钟同步测量方法和系统 |
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| CN106020019B (zh) * | 2016-05-17 | 2018-06-19 | 无锡职业技术学院 | 一种多路模拟信号数据采集自动校正电路的校正方法 |
| CN106444352A (zh) * | 2016-11-08 | 2017-02-22 | 诺仪器（中国）有限公司 | 一种基于双缓冲区的时钟同步测量方法和系统 |
| CN106444352B (zh) * | 2016-11-08 | 2019-05-03 | 青岛大豪信息技术有限公司 | 一种基于双缓冲区的时钟同步测量方法和系统 |
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