CN210005900U - 一种基于以太网的高速数据采集卡 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于以太网的高速数据采集卡，包括电路板卡，电路板卡有由传感器插座接口形成的多路传感器信号输入通道，一个信号数据中央处理模块将接收的传感器信号处理后连接至一个以太网接口，以太网接口用于连接计算机终端，所述信号数据中央处理模块与多路传感器信号输入通道之间设置有一个信号调理模块，所述信号调理模块包括传感器激励电路、单刀双掷开关电路和放大器滤波电路。本实用新型的有益效果是：通过信号调理模块可支持接入振动传感器和转速传感器以及其它工艺量传感器，在故障诊断行业内进行广泛的系统应用与推广，在取得投资回报的同时，创造良好的社会和经济效益。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业自动化控制领域，具体是一种基于以太网的高速数据采集卡。
背景技术
随着以太网（Ethernet）在诸多领域的广泛应用，许多原本独立的设备和系统开始与Ethernet互联，使越来越多的信息资源共享成为可能。基于嵌入式Ethernet技术的数据采集系统就为这种信息资源的共享提供了物质手段。它在工业控制领域有着迫切的需求和广阔的市场，因此越来越多的企业和个人致力于这方面的研究。目前工业企业中对关键的机组都拥有完备的状态监测和诊断系统，然而对于现场的一些中小型的关键旋转设备（如机泵、压缩机、小型风机、小型电机等）由于其工作的特殊性：转速较低，设备维修更换费用低等，仍然没有理想的在线监测方案和设备，多数企业还停留在离线监测或人工巡检和定期维修的设备维护阶段。但是这些设备运转的好坏直接关系企业的生产，可能影响到大型机组的运行，对企业经济效益产生重要影响。
发明内容
本实用新型的目的是基于上述背景下，通过对传统的监测系统适用性缺陷分析，我们提出了一种基于以太网的高速数据采集卡，通过信号调理模块可支持多种类型振动传感器，在故障诊断行业内进行广泛的系统应用与推广，在取得投资回报的同时，创造良好的社会和经济效益。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种基于以太网的高速数据采集卡，包括电路板卡，电路板卡有由传感器插座接口形成的多路传感器信号输入通道，一个信号数据中央处理模块将接收的传感器信号处理后连接至一个以太网接口，以太网接口用于连接计算机终端，其中，所述信号数据中央处理模块与多路传感器信号输入通道之间设置有一个信号调理模块，所述信号调理模块包括传感器激励电路、单刀双掷开关电路和放大器滤波电路，其中，单刀双掷开关电路是型号为ADG419集成电路芯片，传感器激励电路是一个恒流源，型号为ADG419集成电路芯片的D端连接传感器插座接口以及放大器滤波电路的输入端，集成电路芯片的SA端连接恒流源的输出端，集成电路芯片的IN端连接信号数据中央处理模块，放大器滤波电路的输出端连接一个A/D转换电路，A/D转换电路连接信号数据中央处理模块，单刀双掷开关电路根据接入传感器信号的类型确定传感器激励电路的投入与断开。
方案进一步是：所述多路传感器信号输入通道包括振动传感输入接口通道、转速传感器输入接口通道。
方案进一步是：所述信号数据中央处理模块是ARM+FPGA架构的嵌入式中央处理器，在嵌入式中央处理器中设置有针对振动传感输入接口通道的振动数据采集模块、针对转速传感器输入接口通道的转速数据采集模块。
方案进一步是：在所述信号调理模块与多路传感器信号输入通道之间设置有巡检开关电路，通过巡检开关电路所述信号调理模块可以选择性的连接多路传感器信号输入通道中的一路通道。
本实用新型的有益效果是：通过信号调理模块可支持多种类型传感器，如振动传感器和转速传感器以及其它工艺量传感器，在故障诊断行业内进行广泛的系统应用与推广，在取得投资回报的同时，创造良好的社会和经济效益。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
附图说明
图 1是本实用新型电路框图结构示意图；
图2是本实用新型信号调理模块电路框图示意图。
具体实施方式
一种基于以太网的高速数据采集卡，如图1所示所述高速数据采集卡包括电路板卡1，电路板卡有由传感器插座接口2形成的多路传感器信号输入通道，一个信号数据中央处理模块3将接收的传感器信号处理后通过信号数据中央处理模块中的通讯模块连接至一个以太网接口4，以太网接口用于连接计算机终端5，其中，所述信号数据中央处理模块与多路传感器信号输入通道之间设置有一个信号调理模块6，如图2所示，所述信号调理模块包括传感器激励电路601、单刀双掷开关电路602和放大器滤波电路603，其中，单刀双掷开关电路是型号为ADG419集成电路芯片，传感器激励电路是一个恒流源，型号为ADG419集成电路芯片的D端连接传感器插座接口以及放大器滤波电路的输入端，集成电路芯片的SA端连接恒流源的输出端，集成电路芯片的IN端连接信号数据中央处理模块，放大器滤波电路的输出端连接一个A/D转换电路7，A/D转换电路连接信号数据中央处理模块，单刀双掷开关电路根据接入传感器信号的类型确定传感器激励电路的投入与断开。
其中：所述多路传感器信号输入通道包括振动传感输入接口通道、转速传感器输入接口通道以及其它工艺量传感器输入接口通道。
实施例中：所述信号数据中央处理模块3是ARM+FPGA架构的嵌入式中央处理器，在嵌入式中央处理器中设置有针对振动传感输入接口通道的振动数据采集模块、针对转速传感器输入接口通道的转速数据采集模块、以及针对其它工艺量传感器输入接口通道的工艺量数据采集模块。FPGA芯片对信号进行A/D转换，数据缓冲、滤波和传输。振动信号进入振动数据采集模块，振动信号处理模块提供12路振动信号输入，可以连接ICP型、电压输出型或电流输出型传感器。其中的传感器激励电路就是针对振动传感器的需要设置的电路，它通过单刀双掷开关电路实现传感器激励电路的投入与断开，单刀双掷开关电路控制端IN，也就是管脚6连接所述信号数据中央处理模块，由所述信号数据中央处理模块控制。单刀双掷开关电路采用的是单芯片CMOS单刀双掷（SPDT）开关，是增强型LC2MOS工艺设计，具有低功耗、高开关速度、低导通电阻和低泄漏电流特性。它的导通电阻曲线在整个模拟输入范围都非常平坦，可确保其拥有出色的线性度和低失真性能。该器件还提供高开关速度和高信号带宽，此开关为先开后合式开关。
其中的传感器激励电路采用的是型号为LM234的传感器激励电路，是美国国家半导体公司生产的三端可调恒流源器件，在工作电流内恒流源可调范围比为10000：1，并且具有1v到40v宽的动态电压范围，恒流特性特别好。恒流源的建立只需一只外接电阻而不再需要其他元件。
其中：为了不使每一传感器接口后面跟随一套信号调理模块，而是多路接口共用信号调理模块，在所述信号调理模块与多路传感器信号输入通道之间设置有巡检开关电路8，是由多路开关选一电路组成，其控制端连接信号数据中央处理模块，通过巡检开关电路所述信号调理模块可以选择性的连接多路传感器信号输入通道中的一路通道。
实施例中的放大滤波电路包括高通滤波和三阶滤波电路（图中只示出了三阶滤波电路），高通滤波通过频率为1HZ。高通滤波器连接三阶滤波器，三阶滤波器通过频率为10kHZ。其中，三阶滤波电路，由三个双运算放大器及电阻电容组成，运算放大器由12伏电源供电，滤波电路输出端应用瞬态抑制二极管防止过压电路然后连接16位A/D模数转换器。此滤波电路采用J-FET双运算放大器。其特点有：较低的输入偏置电压和偏移电流；输出设有短路保护；较高的压摆率。
实施例中的A/D转换电路采用16位，AD7606采用5V单电源供电，可以处理±10V和±5V真双极性输入信号，同时所有通道均能以高达200 kSPS的吞吐速率采样。输入箝位保护电路可以耐受最高达±16.5V的电压。无论以何种采样频率工作，AD7606的模拟输入阻抗均为1 MΩ。它采用单电源工作方式，具有片内滤波和高输入阻抗，因此无需驱动运算放大器和外部双极性电源。AD7606抗混叠滤波器的3 dB截止频率为22 kHz；当采样速率为200ksps时，它具有40 dB抗混叠抑制特性。灵活的数字滤波器采用引脚驱动，可以改善信噪比(SNR)，并降低3 dB带宽。为了保证AD7606有稳定的电压提供，电路部分可以使用SPX3819稳压电源，它是一个低压差，低噪声输出正电压稳压器，它有小于1％的最大和ON / OFF兼容逻辑的初始容差切换输入。主要功能包括电池反向保护，电流限制和热关断。
Claims (4)
1.一种基于以太网的高速数据采集卡，包括电路板卡，电路板卡有由传感器插座接口形成的多路传感器信号输入通道，一个信号数据中央处理模块将接收的传感器信号处理后连接至一个以太网接口，以太网接口用于连接计算机终端，其特征在于，所述信号数据中央处理模块与多路传感器信号输入通道之间设置有一个信号调理模块，所述信号调理模块包括传感器激励电路、单刀双掷开关电路和放大器滤波电路，其中，单刀双掷开关电路是型号为ADG419集成电路芯片，传感器激励电路是一个恒流源，型号为ADG419集成电路芯片的D端连接传感器插座接口以及放大器滤波电路的输入端，集成电路芯片的SA端连接恒流源的输出端，集成电路芯片的IN端连接信号数据中央处理模块，放大器滤波电路的输出端连接一个A/D转换电路，A/D转换电路连接信号数据中央处理模块，单刀双掷开关电路根据接入传感器信号的类型确定传感器激励电路的投入与断开。
2.根据权利要求1所述的高速数据采集卡，其特征在于，所述多路传感器信号输入通道包括振动传感输入接口通道、转速传感器输入接口通道。
3.根据权利要求2所述的高速数据采集卡，其特征在于，所述信号数据中央处理模块是ARM+FPGA架构的嵌入式中央处理器，在嵌入式中央处理器中设置有针对振动传感输入接口通道的振动数据采集模块、针对转速传感器输入接口通道的转速数据采集模块。
4.根据权利要求1所述的高速数据采集卡，其特征在于，在所述信号调理模块与多路传感器信号输入通道之间设置有巡检开关电路，通过巡检开关电路所述信号调理模块可以选择性的连接多路传感器信号输入通道中的一路通道。
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