CN210380782U - 具备自动调整信号增益的电路控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具备自动调整信号增益的电路控制系统，包括信号输出端与信号源单元输入控制端连接的第一A/D转换器、信号输出端与单片机信号输入端连接的第二A/D转换器和运算放大器；信号源单元的信号输出端与运算放大器信号输入端连接，运算放大器的放大信号输出端与第二A/D转换器信号输入端连接，第二A/D转换器信号输出端与单片机信号采集输入端连接；单片机第一输出控制端与运算放大倍数调整单元输入控制端连接，运算放大倍数调整单元数据信号输出端与运算放大器信号输入端连接；单片机第二输出控制端与第一A/D转换器信号输入端连接。本实用新型优点在于达到满足被控设备的要求。同时电路简单，与单片机构成闭环控制系统，稳定可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及信号增益电路控制，尤其是涉及具备自动调整信号增益的电路控制系统。
背景技术
随科技创新发展，生物医疗、食品安全、工业控制等领域对微弱电信号（电流、电压）的检测分析越来越高，微弱信号的应用对放大控制及增益调节的自适应十分重要。目前，传统的增益调节方法多采用对放大器本身来实现调整放大器的增益，其实现方式上通过反馈电路系统，反馈于放大器自身完成增益的调整。其存在的不足是：1、放大器放大倍数的选择，是根据采集反馈电路的结果进行确定；一旦反馈电路收到电磁或外界干扰，会导致放大倍数的选择出错，造成输出与预设值不正确；2、若规避上述问题，则需要滤波、防干扰辅助电路，增加了增益调节电路的复杂性，导致增益调节电路成本较高、可靠性降低。
发明内容
本实用新型目的在于提供一种具备自动调整信号增益的电路控制系统。
为实现上述目的，本实用新型采取下述技术方案：
本实用新型所述具备自动调整信号增益的电路控制系统，包括信号输出端与信号源单元输入控制端连接的第一A/D转换器U1、信号输出端与单片机信号输入端连接的第二A/D转换器U2和运算放大器U3；所述信号源单元的信号输出端与所述运算放大器U3信号输入端连接，运算放大器U3的放大信号输出端与所述第二A/D转换器U2信号输入端连接，第二A/D转换器U2信号输出端与所述单片机信号采集输入端连接；单片机第一输出控制端与运算放大倍数调整单元输入控制端连接，所述运算放大倍数调整单元数据信号输出端与运算放大器U3信号输入端连接；单片机第二输出控制端与第一A/D转换器U1信号输入端连接。
所述运算放大倍数调整单元由三极管Q1和继电器K1构成；所述三极管Q1基极经限流电阻R1与所述单片机第一输出控制端连接，三极管Q1集电极经所述继电器K1的电磁线圈接工作电源，继电器K1常开触点j1的静触点一路与所述运算放大器U3信号输入端连接，继电器K1常开触点j1的静触点另一路经电阻R4与运算放大器U3的放大信号输出端连接；继电器K1常开触点j1的动触点经电阻R3与运算放大器U3的放大信号输出端连接。
本实用新型优点在于单片机通过二次采集第二A/D转换器U2输出的脉冲值信号，并与单片机预设值进行比较分析；根据分析结果选定放大倍数，同时输出控制信号调整信号源单元的增益值，达到满足被控设备的要求。同时，本实用新型从应用角度出发，设计灵活、电路简单，与单片机构成闭环控制系统，稳定可靠。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理图。
图2是本实用新型的电路原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1、2所示，本实用新型所述具备自动调整信号增益的电路控制系统，包括信号源单元、第一A/D转换器U1、第二A/D转换器U2、运算放大器U3、单片机。
信号源单元的信号输出端（管脚5）与运算放大器U3信号输入端（管脚2）连接，运算放大器U3的放大信号输出端（管脚6）经限流电阻R5与第二A/D转换器U2信号输入端（管脚3）连接，第二A/D转换器U2信号输出端（管脚9）与单片机信号采集输入端（管脚9）连接；单片机第一输出控制端（管脚6）与运算放大倍数调整单元1输入控制端连接，运算放大倍数调整单元1数据信号输出端与运算放大器U3信号输入端（管脚2）连接；单片机第二输出控制端（管脚3）与第一A/D转换器U1信号输入端（管脚14）连接，第一A/D转换器U1信号输出端（管脚6）与信号源单元输入控制端连接。
运算放大倍数调整单元1由三极管Q1和继电器K1构成；三极管Q1基极经限流电阻R1与单片机第一输出控制端（管脚6）连接，并经分压电阻R2接地，三极管Q1集电极经继电器K1的电磁线圈接直流5V工作电源，三极管Q1发射极接地。
继电器K1常开触点j1的静触点一路与运算放大器U3信号输入端（管脚2）连接，继电器K1常开触点j1的静触点另一路经电阻R4与运算放大器U3的放大信号输出端（管脚6）连接；继电器K1常开触点j1的动触点经电阻R3与运算放大器U3的放大信号输出端（管脚6）连接；当继电器K1常开触点j1闭合时，电阻R3与电阻R4为并联关系，构成并联电路。
本实用新型故作原理简述如下：
1、信号源单元管脚5输出微弱信号到运算放大器U3的信号输入管脚2，微弱信号由运算放大器U3进行放大，其中电阻R4的数值决定运算放大器U3放大倍数，设定为A1；经运算放大器U3放大后的信号经管脚6输出到第二A/D转换器U2信号输入管脚3，第二A/D转换器U2将所采集到的信号转化为数字信号传输给单片机的信号采集管脚9。
2、单片机将采集的数字信号与其内部存储的预设值进行比较，然后通过第一输出控制管脚6控制三极管Q1导通，继电器K1得电、常开触点j1闭合，此时电阻R3与电阻R4并联，因此，并联后的电阻值决定了运算放大器U3的放大倍数，设定为A2；运算放大器U3在放大倍数为A2的条件下将信号源单元管脚5输出的微弱信号进行放大，通过第二A/D转换器U2将放大后的信号传输给单片机，单片机将采集的、放大倍数为A2的数字信号第二次与其内部存储的预设值进行比较。
3、单片机对两次比较的结果，以最接近预设值的放大倍数作为所确定的放大倍数，通过单片机的第二输出控制管脚3、经第一A/D转换器U1信号输出管脚6
输出控制信号给信号源单元，控制信号源单元调节自身增益的大小，使得其输出并经放大后的信号脉冲值与预设值匹配；至此，电路控制系统按照此放大倍数与信号增益进行执行。
在本实用新型中需要说明的是：
1、信号源单元输出的微弱信号可以是微弱电压信号或微弱电流信号；
2、运算放大倍数调整单元1中的三极管Q1可以用MOS管等三端器件替代；
3、继电器K1可以用电位开关等开关元件替代；
4、运算放大倍数调整单元可采用多路电阻并联电路；亦可采用电阻网络系统替代；
5、单片机可以采用FPGA或ARM替代。
Claims (2)
1.一种具备自动调整信号增益的电路控制系统，其特征在于：包括信号输出端与信号源单元输入控制端连接的第一A/D转换器U1、信号输出端与单片机信号输入端连接的第二A/D转换器U2和运算放大器U3；所述信号源单元的信号输出端与所述运算放大器U3信号输入端连接，运算放大器U3的放大信号输出端与所述第二A/D转换器U2信号输入端连接，第二A/D转换器U2信号输出端与所述单片机信号采集输入端连接；单片机第一输出控制端与运算放大倍数调整单元输入控制端连接，所述运算放大倍数调整单元数据信号输出端与运算放大器U3信号输入端连接；单片机第二输出控制端与第一A/D转换器U1信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述具备自动调整信号增益的电路控制系统，其特征在于：所述运算放大倍数调整单元由三极管Q1和继电器K1构成；所述三极管Q1基极经限流电阻R1与所述单片机第一输出控制端连接，三极管Q1集电极经所述继电器K1的电磁线圈接工作电源，继电器K1常开触点j1的静触点一路与所述运算放大器U3信号输入端连接，继电器K1常开触点j1的静触点另一路经电阻R4与运算放大器U3的放大信号输出端连接；继电器K1常开触点j1的动触点经电阻R3与运算放大器U3的放大信号输出端连接。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110266283A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-09-20 | 安图实验仪器(郑州)有限公司 | 具备自动调整信号增益的电路控制系统 |
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2019
- 2019-07-17 CN CN201921160602.8U patent/CN210380782U/zh active Active
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| CN110266283A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-09-20 | 安图实验仪器(郑州)有限公司 | 具备自动调整信号增益的电路控制系统 |
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