CN217425971U - 一种用于数据采集器自动计量的可级联信号交联箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于数据采集器自动计量的可级联信号交联箱，包括主控芯片和多个数据采集器通道；主控芯片与上位机进行交互连接，所述主控芯片通过驱动电路控制数据采集器通道的工作状态；数据采集器通道上设置有继电器SPST1、继电器SPST2、继电器SPST3、继电器SPST4、继电器SPST5、继电器SPST6、继电器SPST8、继电器SPST8、不平衡电阻R和标准电阻R0；通过在信号交联箱中配备8个继电器和2个电阻，内部选择有着代码移植性强、运算速率快的主控芯片，实现上位机与交联箱交互，用主控芯片控制引脚输出高低电平来控制继电器，从而达到通道的切换满足各个数据采集系统计量项目的实现；通过更改地址拨码器进行级联，满足更多通道的数据采集系统的计量需求。

Description

一种用于数据采集器自动计量的可级联信号交联箱

技术领域

本实用新型属于领域，具体属于一种用于数据采集器自动计量的可级联信号交联箱。

背景技术

由于数据采集器校准过程复杂，数据量大，近几年对于其校准方法都采用自动化校准。数据采集系统自动校准装置一般由控制PC、校准源和信号交联箱组成。信号交联箱是用于信号转接的一个箱子，箱内集成了不同校准项目的连接线路。作为整个自动校准系统的核心部分，信号交联箱减少了校准过程中接线的手工操作，提升了校准效率，所以对于信号交联箱的设计尤为重要。

当进行数据采集系统计量时，由于每个数据采集器的指标的不同，需要测试人员进行不同的测试试验，相应地对测试电路和数据采集设备信号转接也要做出调整，这样反复试验，会使工作效率大大降低。因每个数据采集器的指标的不同，故操作流程复杂，人工手动计量遇到多种难题，严重影响了数据采集器校准工作效率以及准确性。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种用于数据采集器自动计量的可级联信号交联箱，解决校准过程中工作人员连线操作失误问题，实现工作效率的提高。能够应用于数据采集器自动校准系统中，大大提高了工作效率，保证校准过程的零出错率。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于数据采集器自动计量的可级联信号交联箱，包括主控芯片和多个数据采集器通道；

所述主控芯片与上位机进行交互连接，所述主控芯片通过驱动电路控制数据采集器通道的工作状态；

所述数据采集器通道上设置有继电器SPST1、继电器SPST2、继电器SPST3、继电器SPST4、继电器SPST5、继电器SPST6、继电器SPST8、继电器SPST8、不平衡电阻R和标准电阻R0；

所述继电器SPST1的一端连接标准源的H端，继电器SPST1的另一端连接数据采集器通道的H端；

所述继电器SPST8的一端连接不平衡电阻R的一端，不平衡电阻R的另一端连接标准源的H端，继电器SPST8的另一端连接数据采集器通道的H端；

所述继电器SPST4的一端连接数据采集器通道的H端，继电器SPST4的另一端连接标准电阻R0的一端，标准电阻R0的另一端分别连接继电器SPST5、继电器SPST6、继电器SPST7的一端；继电器SPST5的另一端连接标准源的H端；继电器SPST6的另一端连接标准源的L端；继电器SPST7的另一端连接数据采集器通道的L端；

所述继电器SPST3的一端连接数据采集器通道的H端，继电器SPST3的另一端连接数据采集器通道的L端；

所述继电器SPST2的一端连接标准源的L端，继电器SPST3的另一端连接数据采集器通道的L端。

优选的，所述继电器SPST1、继电器SPST2、继电器SPST3、继电器SPST4、继电器SPST5、继电器SPST6、继电器SPST8、继电器SPST8均为单刀单掷继电器。

优选的，所述主控芯片通过RS485接口芯片与上位机进行交互连接。

优选的，所述驱动电路包括驱动器和驱动阵列，所述驱动器与主控芯片进行交互连接，所述驱动器的输出端连接驱动阵列的输入端，驱动阵列控制继电器的开关状态。

优选的，还包括开关电源稳压芯片，所述开关电源稳压芯片连接电源，对主控芯片和驱动电路进行供电。

进一步的，所述开关电源稳压芯片的输出电压为5V。

进一步的，所述开关电源稳压芯片的输入端连接220VAC电源。

优选的，所述数据采集器通道的数量为10路。

优选的，进行级联时，通过香蕉头跳线直接连接校准源和多台信号交联箱的输入端，在后面板通过双母头DB9转接线逐个级联多个信号交联箱的RS485通信接口。

优选的，级联的信号交联箱数量不大于16台。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型提供一种用于数据采集器自动计量的可级联信号交联箱，通过在信号交联箱中配备8个继电器和2个电阻，内部选择有着代码移植性强、运算速率快的主控芯片，实现上位机(控制PC)与交联箱交互，用主控芯片控制引脚输出高低电平来控制继电器，从而达到通道的切换满足各个数据采集系统计量项目的实现；校准时将数据采集器的各个测试通道同时连接信号交联箱的输出端，并将校准源连接信号交联箱的输入端，工作时通过控制校准源和信号交联箱的不同通道给被校数据采集系统施加相应的信号。本信号交联箱可以通过更改地址拨码器进行级联，满足更多通道的数据采集系统的计量需求。

进一步的，信号交联箱级联可进行扩展，计量系统可支持最多16台信号交联箱进行级联，实现多种需求自动计量测试。

附图说明

图1为本实用新型的信号交联箱正面示意图；

图2为本实用新型的信号交联箱背面示意图；

图3为本实用新型的信号交联箱内部线路示意图；

图4为本实用新型的信号交联箱内部结构原理图；

图5为本实用新型的信号交联箱6级联接线示意图；

图6为本实用新型的信号交联箱6级联接线背面示意图；

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

实施例

由于校准源和被校数据采集系统的信号通道数不一致，本实用新型的一种用于数据采集器自动计量的可级联信号交联箱，能够实现对数据采集设备的多个通道的自动化切换和计量工作，同时为了便于外检运输，需要尽量降低信号交联接口箱的体积及重量，保证可便携性。

本实用新型的信号交联箱设计切换的信号最高为1000VDC和1000VAC信号，由于计量时，电路中电流很小，因此对于信号的稳定性非常高，所以系统选用高稳定性的高压开关进行信号的切换，保证信号交联箱的可靠性。

被校准数据采集设备需要切换的状态有直通、短路、接地和接入电阻等各个模式，因此每个通道会用多个高压开关配合完成各个状态的切换。

为尽量减小信号交联接口箱的体积，在设计和制作时，综合考虑内步器件和电路的排布、耐压和干扰问题，再保证系统安全性和可靠性的前提下，进行减小信号交联箱的尺寸，同时配备运输箱便于携带。

信号交联箱的前面板主要分为标准信号输入连接器和数据采集器通道输出连接器，每个交联箱可以为10路数据采集器通道提供标准信号自动转接功能。信号交联接口箱背面为220VAC电源输入接口和RS485通信接口。如图1、图2所示。

信号交联箱内部通过继电器实现信号输入及通道状态的切换，以单一通道为例示意图如图3所示。

信号交联箱为每个数据采集器通道配备8个单刀单掷继电器、不平衡电阻R和标准电阻R0；实现信号的切换及状态的切换，满足各个计量项目的实现。

继电器SPST1的一端连接标准源的H端，继电器SPST1的另一端连接数据采集器通道的H端；

继电器SPST8的一端连接不平衡电阻R的一端，不平衡电阻R的另一端连接标准源的H端，继电器SPST8的另一端连接数据采集器通道的H端；

继电器SPST4的一端连接数据采集器通道的H端，继电器SPST4的另一端连接标准电阻R0的一端，标准电阻R0的另一端分别连接继电器SPST5、继电器SPST6、继电器SPST7的一端；继电器SPST5的另一端连接标准源的H端；继电器SPST6的另一端连接标准源的L端；继电器SPST7的另一端连接数据采集器通道的L端；

继电器SPST3的一端连接数据采集器通道的H端，继电器SPST3的另一端连接数据采集器通道的L端；

继电器SPST2的一端连接标准源的L端，继电器SPST3的另一端连接数据采集器通道的L端。

信号交联箱为每个数据采集器通道配备8个单刀单掷继电器、1个1kΩ不平衡电阻和1个1MΩ标准电阻，实现信号的切换及状态的切换，满足各个计量项目的实现。多个计量项目需要计量，数据采集的通道，根据计量项目的不同有所变化，所以用继电器来切换信号，控制信号的接入，不平衡电阻和标准电阻是用来实现数据采集器输入通道在只接入标准电压信号和只接入不平衡电阻的状态进行切换。

信号交联箱内部结构原理设计如图5所示：信号交联箱内部选择有着代码移植性强、运算速率快的主控芯片，实现上位机(控制PC)与交联箱交互，用主控芯片控制引脚输出高低电平来控制继电器，从而达到通道的切换。

信号交联箱具体实施方案是：

工作时由上位机发出指令，通过RS485接口芯片将信号发送给下位机的主控芯片，实现下位机与控制PC之间的通信连接。通过使用驱动来切换继电器开关状态，主控芯片把接收到的信号发给驱动器，驱动器控制驱动阵列打开继电器，使其处于打开状态，完成通道的切换，而整个模块的供电是电源输入直流或交流电后，通过LM2596开关电源稳压芯片，输出5V，来达到给整个模块供电的作用。校准时将数据采集器的各个测试通道同时连接信号交联箱的输出端，并将校准源连接信号交联箱的输入端，工作时通过控制校准源和信号交联箱的不同通道给被校数据采集系统施加相应的信号。

同时为了满足更多通道数据采集系统的校准需求，本方案设计的信号交联箱级联可进行扩展，计量系统可支持最多16台信号交联箱进行级联，实现多种需求自动计量测试。级联时通过香蕉头跳线直接连接校准源和多台信号交联箱的输入端，在后面板通过双母头DB9转接线逐个级联多个信号交联箱的RS485通信接口，如图6所示。

使用级联方式时，通过操作信号交联箱背面的地址拨码器，调整信号交联箱的地址，同时连接信号交联箱与被计量的数据采集设备通道时，需要按照设置的地址进行连接。

本实用新型的信号交联箱采用单片机去控制继电器切换，比用数据I/O卡控制继电器切换的方式，集成度更高，可靠性更强，反应时间也比较敏捷，而且单片机处于长时间的工作也不会存在故障问题，能够实现AC/DC的转化。

本实用新型的计量装置信号交联箱级联可扩展，根据计量测试需求，计量系统可计量系统可支持最多16台信号交联箱进行级联。

本实用新型的信号交联箱选用高稳定性的高压开关进行信号的切换，保证信号交联接口箱的可靠性。信号交联箱内部选择有着代码移植性强、运算速率快的主控芯片，实现上位机(控制PC)与交联箱交互，用主控芯片控制引脚输出高低电平来控制继电器，从而达到通道的切换。

通过操作信号交联箱背面的地址拨码器，地址拨码器是属于图4中主控芯片的元器件，主控芯片通过拨码开关判断本机地址。从而调整信号交联箱的地址，可对本信号交联箱进行级联，对于数据采集自动校准系统可支持最多16台信号交联箱进行级联。

Claims (10)

1.一种用于数据采集器自动计量的可级联信号交联箱，其特征在于，包括主控芯片和多个数据采集器通道；

所述主控芯片与上位机进行交互连接，所述主控芯片通过驱动电路控制数据采集器通道的工作状态；

所述数据采集器通道上设置有继电器SPST1、继电器SPST2、继电器SPST3、继电器SPST4、继电器SPST5、继电器SPST6、继电器SPST8、继电器SPST8、不平衡电阻R和标准电阻R0；

所述继电器SPST1的一端连接标准源的H端，继电器SPST1的另一端连接数据采集器通道的H端；

所述继电器SPST8的一端连接不平衡电阻R的一端，不平衡电阻R的另一端连接标准源的H端，继电器SPST8的另一端连接数据采集器通道的H端；

所述继电器SPST4的一端连接数据采集器通道的H端，继电器SPST4的另一端连接标准电阻R0的一端，标准电阻R0的另一端分别连接继电器SPST5、继电器SPST6、继电器SPST7的一端；继电器SPST5的另一端连接标准源的H端；继电器SPST6的另一端连接标准源的L端；继电器SPST7的另一端连接数据采集器通道的L端；

所述继电器SPST3的一端连接数据采集器通道的H端，继电器SPST3的另一端连接数据采集器通道的L端；

所述继电器SPST2的一端连接标准源的L端，继电器SPST3的另一端连接数据采集器通道的L端。

2.根据权利要求1所述的一种用于数据采集器自动计量的可级联信号交联箱，其特征在于，所述继电器SPST1、继电器SPST2、继电器SPST3、继电器SPST4、继电器SPST5、继电器SPST6、继电器SPST8、继电器SPST8均为单刀单掷继电器。

3.根据权利要求1所述的一种用于数据采集器自动计量的可级联信号交联箱，其特征在于，所述主控芯片通过RS485接口芯片与上位机进行交互连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于数据采集器自动计量的可级联信号交联箱，其特征在于，所述驱动电路包括驱动器和驱动阵列，所述驱动器与主控芯片进行交互连接，所述驱动器的输出端连接驱动阵列的输入端，驱动阵列控制继电器的开关状态。

5.根据权利要求1所述的一种用于数据采集器自动计量的可级联信号交联箱，其特征在于，还包括开关电源稳压芯片，所述开关电源稳压芯片连接电源，对主控芯片和驱动电路进行供电。

6.根据权利要求5所述的一种用于数据采集器自动计量的可级联信号交联箱，其特征在于，所述开关电源稳压芯片的输出电压为5V。

7.根据权利要求5所述的一种用于数据采集器自动计量的可级联信号交联箱，其特征在于，所述开关电源稳压芯片的输入端连接220VAC电源。

8.根据权利要求1所述的一种用于数据采集器自动计量的可级联信号交联箱，其特征在于，所述数据采集器通道的数量为10路。

9.根据权利要求1所述的一种用于数据采集器自动计量的可级联信号交联箱，其特征在于，进行级联时，通过香蕉头跳线直接连接校准源和多台信号交联箱的输入端，在后面板通过双母头DB9转接线逐个级联多个信号交联箱的RS485通信接口。

10.根据权利要求1所述的一种用于数据采集器自动计量的可级联信号交联箱，其特征在于，级联的信号交联箱数量不大于16台。

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