CN207676478U - 一种数模信号传送系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数模信号传送系统，该系统包括发送模组以及接收模组；发送模组包括信号采集卡以及数模转换模块，信号采集卡的输入端连接有若干开关量输入线，信号采集卡的输出端连接数模转换模块的输入端；接收模组包括模数转换模块以及信号输出卡，模数转换模块的输出端连接信号输出卡的输入端；信号输出卡的输出端连接有若干开关量输出线；数模转换模块的输出端与模数转换模块的输入端之间通过导线连接。本实用新型的优点是：将多根开关量信号线的数字信号进行分组编码，并采用两线制信号线进行传输，可以有效地减小线路的数目；这种传输方式具有信号传送量大、信号稳定、成本低、便于故障判断和系统维护的优点。

Description

一种数模信号传送系统

技术领域

本实用新型属于工控技术领域，具体涉及一种数模信号传送系统。

背景技术

在垃圾抓斗、散货抓斗等大型工业设备上通常需要安装很多传感器以及执行元件；这些元件及传感器需要通过信号线与CPU或工控设备进行交互；现有技术中，每个传感器以及执行元件需要独立的信号线与CPU或工控设备进行连接；然而工业设备的工作环境通常比较恶劣，不仅各种强电设备会造成电磁干扰，各种腐蚀性气体还会对电子设备以及信号线造成腐蚀；导致各种传感器以及执行元件与工控设备的通信过程发生各种偶发故障；数目庞大且布设复杂的信号线会大大增加偶发故障的发生概率以及维修难度。

发明内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种数模信号传送系统，该系统通过将多路开关量信号编码形成模拟信号，并通过两线制信号线传输，解决了信号线数目庞大导致的维护问题。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种数模信号传送系统，其特征在于所述数模信号传送系统包括发送模组以及接收模组；所述发送模组包括信号采集卡以及数模转换模块，所述信号采集卡的输入端连接有若干开关量输入线，所述信号采集卡的输出端连接所述数模转换模块的输入端；所述接收模组包括模数转换模块以及信号输出卡，所述模数转换模块的输出端连接所述信号输出卡的输入端；所述信号输出卡的输出端连接有若干开关量输出线；所述数模转换模块的输出端与所述模数转换模块的输入端之间通过导线连接。

所述数模转换模块为数字-电流转换模块；所述模数转换模块为电流-数字转换模块；连接所述数模转换模块与所述模数转换模块之间的导线包括一根地线以及一根信号线。

所述开关量输入线的数目与所述开关量输出线的数目相同。

所述发送模组还包括第一时钟模块，所述第一时钟模块的输出端连接所述信号采集卡；所述接收模组还包括第二时钟模块，所述第二时钟模块的输出端连接所述信号输出卡；所述第一时钟模块与所述第二时钟模块同步运行。

所述数模转换模块的输出端连接有断路检测装置，所述断路检测装置用于检测所述数模转换模块的输出端的电流及电压。

本实用新型的优点是：将多根开关量信号线的数字信号进行分组编码，并采用两线制信号线进行传输，可以有效地减小线路的数目；这种传输方式具有信号传送量大，信号稳定，故障少，成本低的优点；采用两线制传输多路开关量信号还具有便于维护的优点，可以有效地减小设备检修时间。

附图说明

图1为本实用新型中的数模信号传送系统的结构框图；

图2为本实用新型中的发送模组的结构框图；

图3为本实用新型中的接收模组的结构框图；

图4为本实用新型中连接接收模组及发送模组的导线上的信号波形图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-4，图中标记1-12分别为：发送模组1、接收模组2、开关量输入线3、开关量输出线4、信号采集卡5、数模转换模块6、第一时钟模块7、断路检测装置8、模数转换模块9、信号输出卡10、第二时钟模块11、导线12。

实施例：如图1所示，本实施例具体涉及一种数模信号传送系统，该系统包括通过导线12连接的发送模组1以及接收模组2；连接在发送模组1以及接收模组2之间的导线12包括地线以及信号线；发送模组1用于将多根开关量输入线3的开关信号汇总成模拟信号，通过导线12传输至接收模组2，接收模组将模拟信号恢复成多个开关量信号，并从开关量输出线4输出。

如图1、2所示，发送模组1包括信号采集卡5、数模转换模块6以及第一时钟模块7；第一时钟模块7连接所述信号采集卡5；信号采集卡5的输入端连接有若干开关量输入线3，信号采集卡5的输出端连接数模转换模块6的输入端；数模转换模块6的输出端通过导线12连接接收模组2；数模转换模块6为数字-电流转换模块，数模转换模块6用于将信号采集卡5输出的数字信号转换为模拟电流信号。

如图1、2所示，发送模组1还包括断路检测装置8，断路检测装置8连接在数模转换模块6的输出端，用于检测数模转换模块6的输出端的电流和电压；当数模转换模块6输出的电流为零且电压过大时，表示连接在接收模组2以及发送模组之间的导线12发生断路，断路检测装置8可依据此特征发出断线故障警报；通过断路检测装置8，设备维护人员可以方便地检测出线路故障，可有效地节省设备检修时间。

如图1、3所示，接收模组2包括模数转换模块9、信号输出卡10以及第二时钟模块11；第二时钟模块11连接信号采集卡5；模数转换模块9的输出端连接信号输出卡10的输入端；信号输出卡10的输出端连接有若干开关量输出线4；模数转换模块9为电流-数字转换模块，用于将发送模组1输出的模拟电流信号转换为数字信号；本实施例中，开关量输入线3的数目与开关量输出线4的数目相同；第一时钟模块7与第二时钟模块11同步运行。同时，第一时钟模块7与第二时钟模块11可以采取软件时钟的方式，系统拟定一个同步的数值，接收方接收到该数值后可以进行时间同步处理。

如图1所示，本实施例还涉及一种数模信号传送方法，本实施例中，发送模组1连接有六根开关量输入线3，接收模组连接有六根开关量输出线4；本实施例中，数模信号传送方法包括发送模组1的发送过程以及接收模组2的接收过程。

如图1、2所示，发送模组1的发送过程包括以下步骤：（1）发送模组1将开关量输入线3的输入信号划分为若干数字信号组Ⅰ；（2）发送模组1依次将各数字信号组Ⅰ转换成模拟信号帧，并将模拟信号帧发送至接收模组2；（3）各模拟信号帧发送完成后，发送模组1向接收模组2持续发送空闲信号；具体的：

如图1、2、4所示，模拟信号的传输精度有限，单一的模拟信号无法传输过多的开关量输入线3的输入信号；为了解决这个问题，发送模组1的信号采集卡5将多路开关量输入线3的输入信号划分为若干数字信号组Ⅰ以便进行分组传输；每根开关量输入线3的输入信号仅有开和关两种状态，因此在划分过程中，可将若干根开关量输入线3分组，将每组开关量输入线3的输入信号合并成具有多个比特的二进制整数，并将合并后的二进制整数作为数字信号组Ⅰ；本实施例中，各数字信号组Ⅰ的位宽相同，每个数字信号组包含2至10比特的数据，也就是说通过传输一个数字信号组Ⅰ，可传输2至10路开关量输入线3的输入信号；通过分成n组传输，一次传输过程可以传输2n至10n路开关量输入线3的输入信号，极大地扩展了线路的传输容量。

如图1、2、4所示，本实施例中，发送模组1连接有六根开关量输入线3，信号采集卡5将六根开关量输入线3的输入信号划分为两组数字信号组Ⅰ，每组数字信号组Ⅰ包含3比特数据，分别代表三路开关量输入线3的输入信号。

如图1、2、4所示，本实施例中，发送模组1的数模转换模块6用于将输入的数字信号转换为模拟电流信号；发送模组1的信号采集卡5通过持续向数模转换模块6输出某个的数字信号组Ⅰ，使得数模转换模块6输出信号保持在某个电流值，以便形成模拟信号帧；模拟信号帧可通过导线12从发送模组1传输至接收模组2；为了便于发送模组1与接收模组2同步，每个模拟信号帧的持续时间T相等；在本实施例中T=100ms，模拟信号帧的最大电流值为20mA。

如图1、2、4所示，发送模组1的信号采集卡5在第一时钟模块7的辅助下确保每个模拟信号帧的持续时间T满足设计要求；第一时钟模块7每隔模拟信号帧的持续时间T向信号采集卡5发送触发信号；传输过程中，每当接收到触发信号后，信号采集卡5停止输出当前的数字信号（数字信号组Ⅰ或数字空闲信号），并开始持续向数模转换模块6发送下一个数字信号组Ⅰ，直到全部的数字信号组传输完成；在上述过程中，数模转换模块6依次输出持续时间为T的模拟信号帧。

如图1、2、4所示，当各个模拟信号帧以及相应的数字信号组Ⅰ传输完成后，信号采集卡5持续向数模转换模块6发送数字空闲信号，数模转换模块6将数字空闲信号转换为空闲信号；空闲信号为模拟电流信号，空闲信号的电流值大于模拟信号帧的最大电流值，以便接收模组2区分空闲信号以及模拟信号帧；在本实施例中空闲信号的电流值为25mA。

如图1、3所示，接收模组2的接收过程为发送过程的逆过程，接收过程包括以下步骤：（1）接收模组2依次接收发送模组1发出的模拟信号帧，并依次将其转换为数字信号组Ⅱ；（2）接收到发送模组1发出的空闲信号后，接收模组2将各数字信号组Ⅱ转换为开关量输出信号，并将各开关量输出信号从相应的开关量输出线进行输出；具体的：

如图1、3、4所示，接收模组2的模数转换模块9持续对发送模组1输出的模拟电流信号进行采样，并将采样结果转换为数字信号；发送模组1发出的模拟信号帧的持续时间T为所述模数转换模块的采样周期的5倍至1000倍（本实施例中数模转换模块的采样频率为50Hz至10kHz）；由于空闲信号的电流值大于模拟信号帧的电流值，当接收模组2接收到的信号的电流值小于空闲信号的电流值（本实施例为25mA）时，表示发送模组1开始发送模拟信号帧；检测到模拟信号帧开始传输后，接收模组2开始逐个接收模拟信号帧。

如图1、3、4所示，接收模组2的信号输出卡10连接有第二时钟模块11；第二时钟模块11与发送模组1的第一时钟模块7同步计时；第二时钟模块11每隔模拟信号帧的持续时间T向信号输出卡10发送触发信号；第二时钟模块11的触发信号与第一时钟模块7的触发信号同步发送，以便接收模组2接收模拟信号帧；接收过程中，模数转换模块9持续对模拟信号帧进行采样，并将模拟信号帧转换为数字信号组Ⅱ；在一个模拟信号帧的持续周期T内，模数转换模块9会对模拟信号帧进行多次采样，并获得多个数字信号组Ⅱ的采样值，信号输出卡10可以对多个数字信号组Ⅱ的采样值进行滤波，以便减小传输误差；在接收过程中，每当接收到触发信号，信号输出卡10将当前接收的数字信号组Ⅱ进行保存，并开始接收下一个数字信号组Ⅱ，直到接收模组2接收到空闲信号。

如图1、3、4所示，接收到空闲信号后，表示全部模拟信号帧接收完成；信号输出卡10将其内部存储的各个数字信号组Ⅱ拼接还原成开关量输出信号，并将各开关量输出信号从相应的开关量输出线4中进行输出；至此接收模组2完成接收过程。

本实施例的有益技术效果：将多根开关量信号线的数字信号进行分组编码，并采用两线制信号线进行传输，可以有效地减小线路的数目；这种传输方式具有信号传送量大，信号稳定，故障少，成本低的优点；采用两线制传输多路开关量信号还具有便于维护的优点，可以有效地减小设备检修时间。

Claims (4)

1.一种数模信号传送系统，其特征在于所述数模信号传送系统包括发送模组以及接收模组；所述发送模组包括信号采集卡以及数模转换模块，所述信号采集卡的输入端连接有若干开关量输入线，所述信号采集卡的输出端连接所述数模转换模块的输入端；所述接收模组包括模数转换模块以及信号输出卡，所述模数转换模块的输出端连接所述信号输出卡的输入端；所述信号输出卡的输出端连接有若干开关量输出线；所述数模转换模块的输出端与所述模数转换模块的输入端之间通过导线连接。

2.根据权利要求1所述的一种数模信号传送系统，其特征在于所述数模转换模块为数字-电流转换模块；所述模数转换模块为电流-数字转换模块；连接所述数模转换模块与所述模数转换模块之间的导线包括一根地线以及一根信号线。

3.根据权利要求1所述的一种数模信号传送系统，其特征在于所述开关量输入线的数目与所述开关量输出线的数目相同。

4.根据权利要求1所述的一种数模信号传送系统，其特征在于所述发送模组还包括第一时钟模块，所述第一时钟模块的输出端连接所述信号采集卡；所述接收模组还包括第二时钟模块，所述第二时钟模块的输出端连接所述信号输出卡；所述第一时钟模块与所述第二时钟模块同步运行。