本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于雙積分的萬能模擬量采集模塊，包括：上位機（1）、CPU控制電路（2）、雙積分采樣電路（3）、模擬量采集調(diào)理電路（4）和信號接口（5），所述CPU控制電路（2）接受到所述上位機（1）的命令，組態(tài)好信號，并根據(jù)信號類型調(diào)整外部放大倍數(shù)，外部模擬量信號經(jīng)模擬量采集調(diào)理電路（4）后，所述雙積分采樣電路（3）進行雙積分采樣，CPU控制電路（2）采樣到碼值。本發(fā)明專利技術(shù)的基于雙積分的萬能模擬量采集模塊采用簡單的模塊結(jié)構(gòu)，采集到的信號經(jīng)過碼值轉(zhuǎn)換，并通過串口與上位機通訊，上位機把碼值轉(zhuǎn)換后顯示在狀態(tài)欄中。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種模擬量采集模塊，具體是一種基于雙積分的萬能模擬量采集模塊。
技術(shù)介紹
目前工業(yè)上需要對外部模擬量進行采集，然后顯示到上位機，以便對工業(yè)現(xiàn)場各個狀態(tài)監(jiān)控，達到安全生產(chǎn)的目的?，F(xiàn)有的模擬量采集模塊采集能夠采集的模擬量種類較少，對于不同的模擬量需要不同的模擬量采集模塊，而且采集精度不高，采樣周期較長，不適合對不同模擬量的采集。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了一種基于雙積分的萬能模擬量采集模塊，包括上位機、CPU控制電路、雙積分采樣電路、模擬量采集調(diào)理電路和信號接口，所述CPU控制電路接受到所述上位機的命令，組態(tài)好信號，并根據(jù)信號類型調(diào)整外部放大倍數(shù)，外部模擬量信號經(jīng)模擬量采集調(diào)理電路后，所述雙積分采樣電路進行雙積分采樣，CPU控制電路采樣到碼值。進一步的，所述CPU控制電路用于對雙積分采樣電路控制，碼值轉(zhuǎn)換，并與上位機通訊。進一步的，所述信號接口包括多個采樣點VX1，VX2，VX3，當需要采樣電流的時候，外部電流信號接入到INC和AGND端，采樣VX3和VX2就可以算出電流的值； 當需要采樣電壓信號時，外部信號接入INB和AGND端，采樣VXl點的電壓就可以得到實際電壓值； 當需要采樣電阻信號時，則把INB和INC端短接，然后接上電阻到AGND端，通過采樣VX3和VXl的值就可以得到電阻值。進一步的，所述采集調(diào)理電路包括模擬選擇開關(guān)電路和倍數(shù)選擇放大電路模擬量。進一步的，所述采集調(diào)理電路當信號類型是0_20mV的時候，放大倍數(shù)選擇為224倍，當信號類型是O-IOOmV的時候，放大倍數(shù)為52倍，當信號類型是0-5V的時候，放大倍數(shù)為I。本專利技術(shù)的基于雙積分的萬能模擬量采集模塊采用簡單的模塊結(jié)構(gòu)，采集的信號包括 B、J、K、S、T、E、PT100、Cu50、0-20mA、0-5V、l-5V、0-20mV、0_100mV，PT100, Cu50。采集到的信號經(jīng)過碼值轉(zhuǎn)換，并通過串口與上位機通訊，上位機把碼值轉(zhuǎn)換后顯示在狀態(tài)欄中。通過采集的信號可以實時監(jiān)控現(xiàn)場狀態(tài)，或進行閉環(huán)調(diào)節(jié)等。I.電壓電流的精度(含準確度和精密度，以下同)0. 1%F. S.； 2.PTioo精度<=rc, cu5o 精度<rc ； 3.熱電偶精度〈rc； 4.采樣周期〈1S； 5.工作溫度0 55度。附圖說明圖I是本專利技術(shù)的基于雙積分的萬能模擬量采集模塊的結(jié)構(gòu)示意 圖2是信號接口的電路 圖3是采集調(diào)理電路的電路 圖4是雙積分采樣原理 圖5是雙積分實現(xiàn)示意 圖6是通訊端示意圖。具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)作進一步說明。如圖I所示，本專利技術(shù)的一種基于雙積分的萬能模擬量采集模塊包括上位機1、CPU控制電路2、雙積分采樣電路3、模擬量采集調(diào)理電路4、和信號接口 5，CPU控制電路2接受到上位機I的命令，組態(tài)好信號，并根據(jù)信號類型調(diào)整外部放大倍數(shù)，外部模擬量信號通過模擬量采集調(diào)理電路4，然后雙積分采樣電路3進行雙積分采樣，CPU采樣到碼值，并按照計算公式計算得出碼值(具體計算公式見下文)，上傳給上位機I。對組態(tài)的信息需要保存，標定信息需要保存。其他的信息按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)定，如報警等信息，按照實際要求做處理。CPU控制電路2用于對雙積分采樣電路3控制，碼值轉(zhuǎn)換，與上位機I通訊?？刂破鞑捎矛F(xiàn)在比較通用的51系列單片機STC12C4052。模擬量采集調(diào)理電路4用于對模擬量信號的采樣，要求精度高，采樣穩(wěn)定，選擇使用雙積分采樣電路3，雙積分式A/D變換器的特點是在一次測量過程中用統(tǒng)一積分器先后進行兩次積分，即對被測量電壓V的定時積分，然后對基準電壓Vref的定值積分實現(xiàn)模擬電壓的A/D變換，顯然屬于V-T變換型。兩次積分的比較對RC和時鐘源的精度要求不高，私用較少的精密元件，便可實現(xiàn)高精度的轉(zhuǎn)換效果。如圖2所示，由于本萬能模擬量采集模塊采集的信號種類多，而且信號有電流，電壓，電阻，設(shè)計一種萬能型外部接口。當需要采樣電流的時候，外部電流信號接入到INC和AGND端，這樣只需要去采樣VX3和VX2就可以算出電流的值。當需要采樣電壓信號時，外部信號接入INB和AGND，這樣只需要采樣VXl點的電壓就可以得到實際電壓值。當需要采樣電阻信號時，則把INB和INC短接，然后接上電阻到AGND端，通過采樣VX3和VXl的值就可以得到電阻值，這里使用的是三線制恒壓方式采樣電阻。如圖3所示，本萬能模擬量采集模塊支持的信號類型多，各個信號的量程范圍也不一樣，而且每個信號采樣需要采集多個點，因此設(shè)計一個包括模擬選擇開關(guān)電路和倍數(shù)選擇放大電路的采集調(diào)理電路4，通過控制4051，可以選擇不同的輸入點電壓，控制4053和0P07可以得到不同的放大倍數(shù)。所有的控制同時按照不同的信號類型來操作的。比如當信號類型是0-20mV的時候，放大倍數(shù)選擇在224倍，當信號類型是O-IOOmV的時候，放大倍數(shù)為52倍，當信號類型是0-5V的時候是，放大倍數(shù)為I。如圖4和5所示，雙積分電路選擇0. 47uF的鉭電容與運放組合，通過COMP接口去反饋給單片機產(chǎn)生中斷處理雙積分時間。雙積分實現(xiàn)過程分為三個階段 1.起始階段先使積分器進入U0=O的狀態(tài)，對應時間為ItTt1； 2.采樣階段輸入被測電壓，在tl時刻，接入電壓使積分器正積分，直到積分到設(shè)置好的定時時間。此時有UM=Tl/RC*Ui ; 3.比較階段將基準電壓接入，直到電壓觸發(fā)外部中斷，此時記錄下定時計數(shù)T2，則有UQ=UQ-T2/ROUr。根據(jù)步驟2和步驟3可以得出Ui=Ur/Tl*T2。其中，Um :設(shè)定積分電壓限值 Tl :正向積分時間 T2 :反向積分時間 RC :積分時間常數(shù) Ui :輸入米樣電壓 Ur :基準電壓。如圖6所示，為了提高系統(tǒng)的隔離效果，以免干擾到整個系統(tǒng)的正常工作，在通訊端做隔離處理。以上所述及圖中所示的僅是本專利技術(shù)的優(yōu)選實施方式。應當指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本專利技術(shù)的原理的前提下，還可以作出若干變型和改進，這些也應視為屬于本專利技術(shù)的保護范圍。權(quán)利要求1.一種基于雙積分的萬能模擬量采集模塊，包括上位機(I)、CPU控制電路(2)、雙積分采樣電路(3)、模擬量采集調(diào)理電路(4)和信號接口(5)，其特征在于所述CPU控制電路(2)接受到所述上位機(I)的命令，組態(tài)好信號，并根據(jù)信號類型調(diào)整外部放大倍數(shù)，外部模擬量信號經(jīng)模擬量采集調(diào)理電路(4)后，所述雙積分采樣電路(3)進行雙積分采樣，CPU控制電路(2)采樣到碼值。2.如權(quán)利要求I所述的基于雙積分的萬能模擬量采集模塊，其特征在于所述CPU控制電路(2 )用于對雙積分采樣電路(3 )控制，碼值轉(zhuǎn)換，并與上位機(I)通訊。3.如權(quán)利要求I所述的基于雙積分的萬能模擬量采集模塊，其特征在于所述信號接口(5)包括多個采樣點VX1，VX2 ，VX3，當需要采樣電流的時候，外部電流信號接入到INC和AGND端，采樣VX3和VX2就可以算出電流的值； 當需要采樣電壓信號時，外部信號接入INB和AGND端，采樣VXl點的電壓就可以得到實際電壓值； 當需要采樣電阻信號時，則把INB和INC端短接，然后接上電阻到AGND端，通過采樣VX3和VXl的值就可以得到電阻值。4.本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種基于雙積分的萬能模擬量采集模塊，包括：上位機（1）、CPU控制電路（2）、雙積分采樣電路（3）、模擬量采集調(diào)理電路（4）和信號接口（5），其特征在于：所述CPU控制電路（2）接受到所述上位機（1）的命令，組態(tài)好信號，并根據(jù)信號類型調(diào)整外部放大倍數(shù)，外部模擬量信號經(jīng)模擬量采集調(diào)理電路（4）后，所述雙積分采樣電路（3）進行雙積分采樣，CPU控制電路（2）采樣到碼值。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃永忠，沈?qū)W明，金偉鋒，
申請(專利權(quán))人：浙江正泰中自控制工程有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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