CN205176570U - Rj-45以太网接口的混合i/o数据采集模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种RJ-45以太网接口的混合I/O数据采集模块，包括RJ-45以太网接口、第一光电隔离器、微控制器、电源电路、模拟量前端调理电路、模拟数字转换器、第二光电隔离器、第三光电隔离器、数字模拟转换器、模拟量后端调理电路、数字量输入电路、第四光电隔离器、第五光电隔离器、数字量输出电路和看门狗电路，既能用于采集工业现场的传感器模拟量信号又能用于采集工业现场的数字量输入信号，且带有模拟量输出和数字量输出辅助功能，适配性好、适用范围广；同时其RJ-45以太网接口及各信号输入、输出电路与微控制器之间通过光电隔离器连接，可极大地降低工业现场干扰对本实用新型运行的影响，运行稳定、可靠性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种数据采集模块，具体涉及一种适用于采集工业现场的各种电压和电流信号的RJ-45以太网接口的混合I/0数据采集模块。
背景技术
在工业控制过程中，经常需要采集现场的传感器模拟量信号，以便对其分析进行现场设备的控制或者经常需要对现场的数字量输入信号进行采集，并通过分析输出数字量控制现场的执行器或开关设备，目前比较常用的数据采集模块是单一的模拟量信号采集模块或者单一的数字信号采集模块，而功能单一的数据采集模块在工业现场应用的适配性较差，适用存在局限性。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种既能用于采集工业现场的传感器模拟量信号又能用于采集工业现场的数字量输入信号的且带模拟量输出和数字量输出辅助功能的适配性好的RJ-45以太网接口的混合I/O数据采集模块。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
RJ-45以太网接口的混合I/O数据采集模块，包括RJ-45以太网接口、第一光电隔离器、微控制器、电源电路、模拟量前端调理电路、模拟数字转换器、第二光电隔离器、第三光电隔离器、数字模拟转换器、模拟量后端调理电路、数字量输入电路、第四光电隔离器、第五光电隔离器和数字量输出电路，所述RJ-45以太网接口通过第一光电隔离器与微控制器连接，微控制器与电源电路电连接，模拟量前端调理电路的信号输出端连接模拟数字转换器的模拟信号输入端，模拟数字转换器的数字信号输出端通过第二光电隔离器与微控制器连接，数字量输出电路通过第五光电隔离器与微控制器连接；数字量输入电路通过第四光电隔离器与微控制器连接，微控制器通过第三光电隔离器连接数字模拟转换器的数字信号输入端，数字模拟转换器的模拟信号输出端与模拟量后端调理电路连接。
进一步的，还包括在出现意外时可以重新启动系统的看门狗电路，所述看门狗电路与微控制器电控连接。
进一步的，所述模拟量前端调理电路包括多路模拟开关通道选择器、增益调整电路和抗混叠滤波电路，多路模拟开关通道选择器的信号输出端与增益调整电路的电路输入端连接，增益调整电路的电路输出端与抗混叠滤波电路的电路输入端连接，抗混叠滤波电路的电路输出端与模拟数字转换器的模拟信号输入端连接；微控制器通过第二光电隔离器分别与模拟量前端调理电路的多路模拟开关通道选择器和增益调整电路连接。
进一步的，所述微控制器的控制芯片是32位RISC的ARM芯片。
进一步的，所述多路模拟开关通道选择器包括四路模拟量差分输入通道，每一路差分输入通道又可配置为两路的模拟量单端输入通道。
进一步的，所述第三光电隔离器连接有两路数字模拟转换器和模拟量后端调理电路。
进一步的，所述模拟量后端调理电路包括放大器电路和电压信号转换电路，所述放大器电路和电压信号转换电路的信号输入端并联连接在数字模拟转换器的模拟信号输出端。
进一步的，所述数字量输入电路包括有两路数字量输入通道，数字量输出电路采用集电极开路输出，具有两路数字量输出通道。
进一步的，所述模拟量差分输入通道和模拟量单端输入通道采集的电压信号范围为-10V～+10V。
进一步的，所述模拟数字转换器分辨率为16位。
本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型RJ-45以太网接口的混合I/O数据采集模块，既能用于采集工业现场的传感器模拟量信号又能用于采集工业现场的数字量输入信号，且带有模拟量输出和数字量输出辅助功能，具有适配性好、适用范围广的优点；同时其RJ-45以太网接口及各信号输入、输出电路与微控制器之间通过光电隔离器连接，可极大地降低工业现场干扰对本实用新型混合I/O数据采集模块运行的影响，运行稳定、可靠性好。
附图说明
图1为本实用新型RJ-45以太网接口的混合I/O数据采集模块的简单组成示意图。
图中：1、RJ-45以太网接口；21、第一光电隔离器；22、第二光电隔离器；23、第三光电隔离器；24、第四光电隔离器；25、第五光电隔离器；3、微控制器；4、电源电路；5、模拟量前端调理电路；51、多路模拟开关通道选择器；52、增益调整电路；53、抗混叠滤波电路；61、模拟数字转换器；62、数字模拟转换器；7、模拟量后端调理电路；71、放大器电路；72、电压信号转换电路；8、数字量输入电路；9、数字量输出电路；10、看门狗电路。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步的描述，以便于更清楚的理解本实用新型要求保护的技术思想。
如图1所示本实用新型RJ-45以太网接口的混合I/O数据采集模块，包括RJ-45以太网接口1、第一光电隔离器21、微控制器3、电源电路4、模拟量前端调理电路5、模拟数字转换器61、第二光电隔离器22、第三光电隔离器23、数字模拟转换器62、模拟量后端调理电路7、数字量输入电路8、第四光电隔离器24、第五光电隔离器25、数字量输出电路9和看门狗电路10，所述RJ-45以太网接口1通过第一光电隔离器21与微控制器3连接，微控制器3与电源电路4电连接，微控制器3的控制芯片是32位RISC的ARM芯片，模拟量前端调理电路5的信号输出端连接模拟数字转换器61的模拟信号输入端，模拟数字转换器61的数字信号输出端通过第二光电隔离器22与微控制器3连接，模拟数字转换器61分辨率为16位，数字量输出电路9通过第五光电隔离器25与微控制器3连接；数字量输入电路8包括有两路数字量输入通道，数字量输出电路9采用集电极开路输出，具有两路数字量输出通道，数字量输入电路8通过第四光电隔离器24与微控制器3连接，微控制器3通过第三光电隔离器23连接数字模拟转换器62的数字信号输入端，数字模拟转换器62的模拟信号输出端与模拟量后端调理电路7连接，第三光电隔离器23连接有两路数字模拟转换器62和模拟量后端调理电路7；看门狗电路10用来在出现意外时重新启动系统，看
门狗电路10与微控制器3电控连接。
更具体的，所述模拟量前端调理电路5包括多路模拟开关通道选择器51、增益调整电路52和抗混叠滤波电路53，多路模拟开关通道选择器51包括四路模拟量差分输入通道，每一路差分输入通道又可配置为两路的模拟量单端输入通道，模拟量差分输入通道和模拟量单端输入通道采集的电压信号范围为-10V～+10V，多路模拟开关通道选择器51的信号输出端与增益调整电路52的电路输入端连接，增益调整电路52的电路输出端与抗混叠滤波电路53的电路输入端连接，抗混叠滤波电路53的电路输出端与模拟数字转换器61的模拟信号输入端连接；微控制器3通过第二光电隔离器22分别与模拟量前端调理电路5的多路模拟开关通道选择器51和增益调整电路52连接。
具体的，模拟量后端调理电路7包括放大器电路71和电压信号转换电路72，所述放大器电路71和电压信号转换电路72的信号输入端并联连接在数字模拟转换器62的模拟信号输出端。
本实用新型的工作原理为：在需要采集现场的传感器模拟量信号，其模拟量前端调理电路5将采集的模拟量信号调整处理后由模拟数字转换器61转换成数字信号经由微控制器3处理并通过数字量输出电路9输出数字信号实现对现场设备的控制，模拟量前端调理电路5、模拟数字转换器61和数字量输出电路9与微控制器3之间通过光电隔离器连接，极大地降低工业现场干扰影响；在需要需要对现场的数字量输入信号进行采集时，其数字量输入电路8采集工业现场数字信号并由微控制器3处理后通过数字模拟转换器62转换成模拟量信号由模拟量后端调理电路7调整处理后输出模拟量信号，实现对工业现场的执行器或开关设备的控制，数字量输入电路8、数字模拟转换器62与微控制器3之间通过光电隔离器连接，极大地降低工业现场干扰影响；本实用新型既能用于采集工业现场的传感器模拟量信号又能用于采集工业现场的数字量输入信号，且带有模拟量输出和数字量输出辅助功能，适配性好、适用范围广；同时其RJ-45以太网接口1及各信号输入、输出电路与微控制器3之间通过光电隔离器连接，可极大地降低工业现场干扰对本实用新型混合I/O数据采集模块运行的影响，运行稳定、可靠性好。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.RJ-45以太网接口的混合I/O数据采集模块，其特征在于：包括RJ-45以太网接口（1）、第一光电隔离器（21）、微控制器（3）、电源电路（4）、模拟量前端调理电路（5）、模拟数字转换器（61）、第二光电隔离器（22）、第三光电隔离器（23）、数字模拟转换器（62）、模拟量后端调理电路（7）、数字量输入电路（8）、第四光电隔离器（24）、第五光电隔离器（25）和数字量输出电路（9），所述RJ-45以太网接口（1）通过第一光电隔离器（21）与微控制器（3）连接，微控制器（3）与电源电路（4）电连接，模拟量前端调理电路（5）的信号输出端连接模拟数字转换器（61）的模拟信号输入端，模拟数字转换器（61）的数字信号输出端通过第二光电隔离器（22）与微控制器（3）连接，数字量输出电路（9）通过第五光电隔离器（25）与微控制器（3）连接；数字量输入电路（8）通过第四光电隔离器（24）与微控制器（3）连接，微控制器（3）通过第三光电隔离器（23）连接数字模拟转换器（62）的数字信号输入端，数字模拟转换器（62）的模拟信号输出端与模拟量后端调理电路（7）连接。
2.如权利要求1所述的RJ-45以太网接口的混合I/O数据采集模块，其特征在于：还包括在出现意外时可以重新启动系统的看门狗电路（10），所述看门狗电路（10）与微控制器（3）电控连接。
3.如权利要求1所述的RJ-45以太网接口的混合I/O数据采集模块，其特征在于：所述模拟量前端调理电路（5）包括多路模拟开关通道选择器（51）、增益调整电路（52）和抗混叠滤波电路（53），多路模拟开关通道选择器（51）的信号输出端与增益调整电路（52）的电路输入端连接，增益调整电路（52）的电路输出端与抗混叠滤波电路（53）的电路输入端连接，抗混叠滤波电路（53）的电路输出端与模拟数字转换器（61）的模拟信号输入端连接；微控制器（3）通过第二光电隔离器（22）分别与模拟量前端调理电路（5）的多路模拟开关通道选择器（51）和增益调整电路（52）连接。
4.如权利要求1或2或3所述的RJ-45以太网接口的混合I/O数据采集模块，其特征在于：所述微控制器（3）的控制芯片是32位RISC的ARM芯片。
5.如权利要求3所述的RJ-45以太网接口的混合I/O数据采集模块，其特征在于：所述多路模拟开关通道选择器（51）包括四路模拟量差分输入通道，每一路差分输入通道又可配置为两路的模拟量单端输入通道。
6.如权利要求1所述的RJ-45以太网接口的混合I/O数据采集模块，其特征在于：所述第三光电隔离器（23）连接有两路数字模拟转换器（62）和模拟量后端调理电路（7）。
7.如权利要求1或6所述的RJ-45以太网接口的混合I/O数据采集模块，其特征在于：所述模拟量后端调理电路（7）包括放大器电路（71）和电压信号转换电路（72），所述放大器电路（71）和电压信号转换电路（72）的信号输入端并联连接在数字模拟转换器（62）的模拟信号输出端。
8.如权利要求1所述的RJ-45以太网接口的混合I/O数据采集模块，其特征在于：所述数字量输入电路（8）包括有两路数字量输入通道，数字量输出电路（9）采用集电极开路输出，具有两路数字量输出通道。
9.如权利要求5所述的RJ-45以太网接口的混合I/O数据采集模块，其特征在于：所述模拟量差分输入通道和模拟量单端输入通道采集的电压信号范围为-10V～+10V。
10.如权利要求1或3所述的RJ-45以太网接口的混合I/O数据采集模块，其特征在于：所述模拟数字转换器（61）分辨率为16位。
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