CN212009342U - 一种小信号连续波形数据采集模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型旨在提供一种能够独立与上位机通讯、调试方便且抗干扰能力强的小信号连续波形数据采集模块。本实用新型包括输入输出电路、小信号放大电路、模数采样电路、MCU控制电路、USB转换电路、网口电路以及供电电路，所述输入输出电路、所述小信号放大电路、所述模数采样电路及所述MCU控制电路依次电性连接，所述MCU控制电路分别电性连接至所述USB转换电路和所述网口电路，所述MCU控制电路通过所述USB转换电路或所述网口电路与外部工控机通信，所述供电电路分别供电连接至所述小信号放大电路、所述模数采样电路以及所述MCU控制电路。本实用新型应用于采集模块的技术领域。
Description
技术领域
本实用新型应用于采集模块的技术领域,特别涉及一种小信号连续波形数据采集模块。
背景技术
在微伏级小信号的采集与处理中,因其信号本身微弱,需要通过具有放大功能的采集模块进行采集。传统的数据采集方式为采用数据采集卡采集，即实现数据采集功能的计算机扩展卡。现有的数据采集卡，速度低，抗干扰性能差，信号输入端与信号传输端没有隔离。同时目前的信号采集卡不能作为独立模块集成应用于现有的测试系统，且对外接口形式复杂，单板集成度低、功能单一等。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种能够独立与上位机通讯、调试方便且抗干扰能力强的小信号连续波形数据采集模块。
本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括输入输出电路、小信号放大电路、模数采样电路、MCU控制电路、USB转换电路、网口电路以及供电电路；所述输入输出电路与所述小信号放大电路电性连接，所述输入输出电路用于与待测设备进行通讯，进行数据的收发并将接收的数据传输给所述小信号放大电路进行处理；所述小信号放大电路与所述模数采样电路电性连接，所述小信号放大电路对接收的数据进行增益放大并对信号进行过滤；所述模数采样电路与所述MCU控制电路电性连接，所述模数采样电路将模拟信号转换为数字信号并传输给所述MCU控制电路：所述MCU控制电路分别电性连接至所述USB转换电路和所述网口电路，所述MCU控制电路对接收的数字信号进行处理，完成处理后通过所述USB转换电路或所述网口电路将采样数据反馈至外部的工控机；所述供电电路分别连接至所述小信号放大电路、所述模数采样电路以及所述MCU控制电路，用于分别为所述小信号放大电路、所述模数采样电路以及所述MCU控制电路供电。
由上述方案可见，通过所述输入输出电路、小信号放大电路以及模数采样电路依次进行小信号的接收、放大、采样以及信号转换，进而获取小信号的波形数据。所述MCU控制电路通过所述USB转换电路或所述网口电路将波形数据输出至外部的工控机上。通过设置所述USB转换电路是针对数据传输速度要求不高的场合以及在线调试时使用，实现方便快捷的调试。通过所述网口电路进行快速的数据传输，提高检测效率。通过设置所述供电电路为各个电路模块进行供电，进而实现脱离工控机单独使用。
一个优选方案是，所述小信号放大电路包括依次电性连接的信号切换电路、仪表放大器电路、缓冲电路以及交流波形采样电路，所述输入输出电路包括单端信号采集输入接口和差分信号采集输入接口；所述信号切换电路用于进行单端信号和差分信号两种输入信号的采样切换；所述仪表放大器电路对小信号进行自动增益放大调节，所述缓冲电路用于抑制电力电子器件的内因过电压或者过电流；所述交流波形采样电路用于电压波形的采样。由上述方案可见，通过同时包括有单端信号采集输入接口和差分信号采集输入接口的所述输入输出电路实现两种信号均能够进行输入，通过所述信号切换电路实现自由的采样不同的输入信号。通过所述缓冲电路保护电子元器件。
进一步的优选方案是，所述仪表放大器电路包括型号为AD8250的可编程增益仪表放大器。
由上述方案可见，通过采用可编程增益仪表放大器实现对小信号的自动增益放大调节。
一个优选方案是，所述模数采样电路包括型号为AD7175-2BRUZ的模数转换器。
由上述方案可见，通过采用采样速率高、采样精度高、抗干扰性高且可靠的模数转换器，保证采样数据的精度。
一个优选方案是，所述MCU控制电路包括型号为STM32F407VET6的处理芯片。
一个优选方案是，所述供电电路包括依次连接的电源接口、直流电源隔离模块以及电源转换电路。
由上述方案可见，所述电源接口用于与外部电源连接，通过所述直流隔离模块以及所述电源转换电路进行直流电压转换和隔离供电，增强抗干扰能力。
附图说明
图1是本实用新型的连接框图；
图2是所述输入输出电路的电路原理图；
图3是所述信号切换电路的电路原理图；
图4是所述仪表放大器电路的电路原理图；
图5是所述缓冲电路的电路原理图；
图6是所述交流波形采样电路的电路原理图；
图7是所述模数采样电路的电路原理图；
图8是所述MCU控制电路第一部分的电路原理图；
图9是所述MCU控制电路第二部分的电路原理图；
图10是所述USB转换电路的电路原理图；
图11是所述网口电路的电路原理图；
图12是所述直流电源隔离模块的电路原理图；
图13是所述电源转换电路的电路原理图。
具体实施方式
如图1至13所示，在本实施例中，本实用新型包括输入输出电路1、小信号放大电路2、模数采样电路3、MCU控制电路4、USB转换电路5、网口电路6以及供电电路7；所述输入输出电路1与所述小信号放大电路2电性连接，所述输入输出电路1用于与待测设备进行通讯，进行数据的收发并将接收的数据传输给所述小信号放大电路2进行处理；所述小信号放大电路2与所述模数采样电路3电性连接，所述小信号放大电路2对接收的数据进行增益放大并对信号进行过滤；所述模数采样电路3与所述MCU控制电路4电性连接，所述模数采样电路3将模拟信号转换为数字信号并传输给所述MCU控制电路4：所述MCU控制电路4分别电性连接至所述USB转换电路5和所述网口电路6，所述MCU控制电路4对接收的数字信号进行处理，完成处理后通过所述USB转换电路5或所述网口电路6将采样数据反馈至外部的工控机；所述供电电路7分别连接至所述小信号放大电路2、所述模数采样电路3以及所述MCU控制电路4，用于分别为所述小信号放大电路2、所述模数采样电路3以及所述MCU控制电路4供电。所述网口电路6包括型号为DP83848IVV的以太网PHY控制器。
所述小信号放大电路2包括依次电性连接的信号切换电路21、仪表放大器电路22、缓冲电路23以及交流波形采样电路24，所述输入输出电路1包括单端信号采集输入接口和差分信号采集输入接口；所述信号切换电路21用于进行单端信号和差分信号两种输入信号的接口切换；所述仪表放大器电路22对小信号进行自动增益放大调节，所述缓冲电路23用于抑制电力电子器件的内因过电压或者过电流；所述交流波形采样电路24用于电压波形的采样。所述仪表放大器电路22包括型号为AD8250的可编程增益仪表放大器。所述信号切换电路21通过低通滤波器与所述仪表放大器电路22连接。所述信号切换电路21包括型号为ADG1409的双电源模拟开关与多路复用器。
所述模数采样电路3包括型号为AD7175-2BRUZ的模数转换器。
所述MCU控制电路4包括型号为STM32F407VET6的处理芯片。
所述供电电路7包括依次连接的电源接口71、直流电源隔离模块72以及电源转换电路73。
所述输入输出电路1、所述信号切换电路21、所述仪表放大器电路22、所述缓冲电路23、所述交流波形采样电路24、所述模数采样电路3、所述MCU控制电路4、所述USB转换电路5、所述网口电路6、所述直流电源隔离模块72以及所述电源转换电路73的电路原理图如图2至图13所示，本实用新型的工作原理如下：
所述输入输出电路1通过信号接口与待测设备电信号连接，所述信号切换电路21通过切换不同的信号源采样并与所述低通滤波器配合实现去除输入信号的高频噪声干扰，然后将信号传输至所述仪表放大器电路22。所述仪表放大器电路22通过自动增益放大来提高小信号的采样精度，所述仪表放大器电路22接收经过放大后的模拟信号并将模拟信号转换为数字信号，所述MCU控制电路4将数字信号通过所述USB转换电路5或所述网口电路6将采样数据反馈至外部的工控机上。
Claims (6)
1.一种小信号连续波形数据采集模块，其特征在于：它包括输入输出电路（1）、小信号放大电路（2）、模数采样电路（3）、MCU控制电路（4）、USB转换电路（5）、网口电路（6）以及供电电路（7）；
所述输入输出电路（1）与所述小信号放大电路（2）电性连接，所述输入输出电路（1）用于与待测设备进行通讯，进行数据的收发并将接收的数据传输给所述小信号放大电路（2）进行处理；
所述小信号放大电路（2）与所述模数采样电路（3）电性连接，所述小信号放大电路（2）对接收的数据进行增益放大并对信号进行过滤；
所述模数采样电路（3）与所述MCU控制电路（4）电性连接，所述模数采样电路（3）将模拟信号转换为数字信号并传输给所述MCU控制电路（4）：
所述MCU控制电路（4）分别电性连接至所述USB转换电路（5）和所述网口电路（6），所述MCU控制电路（4）对接收的数字信号进行处理，完成处理后通过所述USB转换电路（5）或所述网口电路（6）将采样数据反馈至外部的工控机；
所述供电电路（7）分别连接至所述小信号放大电路（2）、所述模数采样电路（3）以及所述MCU控制电路（4），用于分别为所述小信号放大电路（2）、所述模数采样电路（3）以及所述MCU控制电路（4）供电。
2.根据权利要求1所述的一种小信号连续波形数据采集模块，其特征在于：所述小信号放大电路（2）包括依次电性连接的信号切换电路（21）、仪表放大器电路（22）、缓冲电路（23）以及交流波形采样电路（24），所述输入输出电路（1）包括单端信号采集输入接口和差分信号采集输入接口；
所述信号切换电路（21）用于进行单端信号和差分信号两种输入信号的采样切换；
所述仪表放大器电路（22）对小信号进行自动增益放大调节，所述缓冲电路（23）用于抑制电力电子器件的内因过电压或者过电流；所述交流波形采样电路（24）用于电压波形的采样。
3.根据权利要求2所述的一种小信号连续波形数据采集模块，其特征在于：所述仪表放大器电路（22）包括型号为AD8250的可编程增益仪表放大器。
4.根据权利要求1所述的一种小信号连续波形数据采集模块，其特征在于：所述模数采样电路（3）包括型号为AD7175-2BRUZ的模数转换器。
5.根据权利要求1所述的一种小信号连续波形数据采集模块，其特征在于：所述MCU控制电路（4）包括型号为STM32F407VET6的处理芯片。
6.根据权利要求1所述的一种小信号连续波形数据采集模块，其特征在于：所述供电电路（7）包括依次连接的电源接口（71）、直流电源隔离模块（72）以及电源转换电路（73）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020953412.8U CN212009342U (zh) | 2020-05-30 | 2020-05-30 | 一种小信号连续波形数据采集模块 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020953412.8U CN212009342U (zh) | 2020-05-30 | 2020-05-30 | 一种小信号连续波形数据采集模块 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN212009342U true CN212009342U (zh) | 2020-11-24 |
Family
ID=73419093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202020953412.8U Active CN212009342U (zh) | 2020-05-30 | 2020-05-30 | 一种小信号连续波形数据采集模块 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN212009342U (zh) |
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2020
- 2020-05-30 CN CN202020953412.8U patent/CN212009342U/zh active Active
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