一种信号检测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种信号检测系统，包括：所述信号采集模块，采集待处理的检测的信号；所述信号测量模块，与所述信号采集模块电连接，测量所述信号采集模块采集信号的大小；所述信号数据处理模块，与所述信号测量模块电连接，根据所述信号测量模块测量的信号进行调整处理，控制信号检测系统的正常运行。本实用新型使被测电压保持在一个合理的范围内，从而提高被测值的精度和测量的范围。
【专利说明】
_种信号检测系统
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及工业检测控制领域，尤指一种信号检测系统。
【背景技术】
[0002]在工业检测控制领域对于信号的检测是重中之重，特别是在预防火灾信号检测方面；目前的多数设备在对温度、电流、电阻值、湿度等进行测量时，通常将该模拟信号转换为电压值，再经由AD转换变为控制器处理的数字信号，再有控制器计算出相应的温度、电流、电阻值。一般情况下，AD转换芯片具有最小转换电压或在一定的电压范围内才能保证转换的精度。
[0003]目前，多数设备在将模拟信号转换为电压信号的过程中，使用单一的分压电阻，如果模拟信号范围波动较大，可能造成被转换的电压Vo不在AD转换的最佳电压范围，从而造成信号无法测量或者测量精度较低。
[0004]基于以上问题，本实用信息提供一种新的解决方案。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种信号检测系统，目的是提高检测精度，进一步使检测系统更加灵活多变。
[0006]本实用新型提供的技术方案如下:
[0007]—种信号检测系统，包括:
[0008]信号采集模块，采集待处理的检测的信号；
[0009]信号测量模块，与所述信号采集模块电连接，测量所述信号采集模块采集信号的大小；
[0010]信号数据处理模块，分别与所述信号测量模块、所述信号采集模块电连接，根据所述信号测量模块测量的信号进行调整处理，控制信号检测系统的正常运行。
[0011]进一步优选的，
[0012]所述信号测量模块还包括:电流型测量模块，和/或电压型测量模块。
[0013]进一步优选的，
[0014]所述电流型测量模块包括4个电流选通电路；
[0015]每个所述电流选通电路由I个开关管、I个继电器、I个采样电阻组成。
[0016]进一步优选的，
[0017]所述电流选通电路中:
[0018]所述开关管的基极与所述信号数据处理模块电连接；
[0019]所述开关管发射极与公共端GND电连接；
[0020]所述开关管的集电极与所述继电器的触点转换的一端电连接；
[0021]所述继电器的触点转换另一端与供电电压电连接；
[0022]所述继电器的常开触点两端与所述采样电阻两端并列电连接，并形成第一公共端和第二公共端。
[0023]进一步优选的，
[0024]在4个所述电流选通电路中:
[0025]所述第一电流选通电路的第一公共端分别与所述信号采集模块采集的电流输出端、第一检测信号电连接；
[0026]所述第一电流选通电路的第二公共端与所述第二电流选通电路第一公共端电连接；
[0027]所述第二电流选通电路的第二公共端与所述第三电流选通电路第一公共端电连接；
[0028]所述第三电流选通电路的第二公共端与所述第四电流选通电路第一公共端电连接；
[0029]所述第四电流选通电路的第二公共端与所述公共端GND电连接。
[0030]进一步优选的，
[0031 ]所述电压型测量模块包括4个电压选通电路；
[0032]每个所述电压选通电路由I个开关管、I个继电器、I个采样电阻组成。
[0033]进一步优选的，
[0034]所述电压选通电路中:
[0035]所述开关管的基极与所述信号数据处理模块电连接；
[0036]所述开关管发射极与公共端GND电连接；
[0037]所述开关管的集电极与所述继电器的触点转换的一端电连接；
[0038]所述继电器的触点转换另一端与供电电压电连接；
[0039]所述继电器的常开触点两端与所述采样电阻两端并列电连接，并形成第一公共端和第二公共端。
[0040]进一步优选的，包括:
[0041 ]在4个所述电压选通电路中:
[0042]所述第一电压选通电路的第一公共端分别与所述信号采集模块采集的检测电阻的一端、所述第二检测信号电连接；
[0043]所述检测电阻的另一端与所述供电电压电连接；
[0044]所述第一电压选通电路的第二公共端与所述第二电压选通电路第一公共端电连接；
[0045]所述第二电压选通电路的第二公共端与所述第三电压选通电路第一公共端电连接；
[0046]所述第三电压选通电路的第二公共端与所述第四电压选通电路第一公共端电连接；
[0047]所述第四电压选通电路的第二公共端与所述公共端GND电连接。
[0048]进一步优选的，还包括:
[0049]与所述信号测量模块电连接的信号滤波模块；
[0050]与所述信号滤波模块电连接的信号保护模块；
[0051 ]所述信号滤波模块由3个放大器组成；
[0052]所述信号保护模块由光电隔离器组成。
[0053]进一步优选的，
[0054]所述信号保护模块输出的检测信号进一步与所述信号数据处理模块的数字处理芯片电连接;所述数字处理芯片型号为stm32fl03。
[0055]技术效果
[0056]通过本实用新型提供的一种信号检测系统，能够带来以下至少一种有益效果:
[0057]1、本实用新型中将现有技术单一的信号检测方法中分压电阻可能引起的无法测量或者测量精度较差的问题，对其进一步的改进。本实用新型提出一种可在线改变分压电阻的分级采样方法，在分压电路中串入多个不同阻值的分压电阻，并在每个采样电阻两端并入继电器的触点。在单片机或控制器中对电压进行采集时，根据采集的电压值，来选择继电器是否吸合，相应的分压电阻是否接入;通过不同分压电阻的接入，使被测电压保持在一个合理的范围内，从而提高被测值的精度和测量的范围。
[0058]2、本实用新型的改进方案可以解决漏电电流值较小造成的无法测量无测量精度低的问题，可以提高电缆绝缘值较大较小时的测量精度。
【附图说明】
[0059]下面将以明确易懂的方式，结合【附图说明】优选实施方式，对一种信号检测系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
[0060]图1是本实用新型一种信号检测系统的第一实施例图；
[0061 ]图2是本实用新型一种信号检测系统的第二实施例图；
[0062]图3是本实用新型一种信号检测系统的第三实施例图；
[0063]图4是本实用新型一种信号检测系统的第四实施例图；
[0064]图5是本实用新型一种信号检测系统的第五实施例图；
[0065]图6是本实用新型一种信号检测系统的电流检测图；
[0066]图7是本实用新型一种信号检测系统的电阻检测图。
【具体实施方式】
[0067]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
[0068]为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
[0069]本实用新型的检测系统的改进适用于将各种模拟信号转换为电压信号，并对该电压信号进行AD转换的数据处理系统，例如电气火灾检测系统对温度、漏电流、电缆对地绝缘值的测量。
[0070]实施例一:
[0071]本实用新型提供一种信号检测系统，参考图1所示;信号采集模块I，采集待处理的检测的信号；将采集的检测信号传输给与之电连接的信号测量模块2，测量信号采集模块I采集信号的大小;将该信号值发送给数据信息处理模块5中的数字处理芯片，进而调节信号测量模块中的采样电阻的匹配关系。
[0072]实施例二:
[0073]本实用新型提供一种信号检测系统，参考图2所示;信号采集模块I，采集待处理的检测的信号；将采集的检测信号传输给与之电连接的信号测量模块2，测量信号采集模块I采集信号的大小;将检测信号经过由放大器以及电阻、电容组成的信号滤波模块3;进一步滤除干扰信号，将其稳定在系统设定的范围内，将该检测信号再通过由光电隔离器组成信号保护模块4后输出至与信号数据处理模块5中的数字处理芯片型号为stm32fl03设定的管脚电连接;数字芯片根据检测信号值的信息，进而调节信号测量模块中的采样电阻的匹配关系;进一步控制信号测量模块2的选通电路中其中某一路开关的关断。
[0074]实施例三:
[0075]本实用新型还提供一种信号检测系统中测量模块的信号测量电路，在本实施例中为电流型测量模块;参考图3所示;在本实施例中电流型测量模块包括4个电流选通电路;根据工程中需求可以设置多个选通电路，电阻值也可以进行适应性的调整。每个所述电流选通电路由I个开关管、I个继电器、I个采样电阻组成。
[0076]开关管QI的E端与公共端GND电连接;QI的C端与继电器KI的触点转换的一端电连接;Kl的触点转换另一端与供电电压VCC电连接;Kl的常开触点两端与Rl并连。并联后的一端分别与采集电流信号Il电连接，输入采集的信号；与检测信号Vo，将其调整后的Vo输出至如图5所示的滤波电路;本实施例中的提供的4个电流选通电路串联；
[0077]其工作原理如下:
[0078]图3中电流信号11、12可以接入电流互感器的二次侧，也可以接入输出4_20mA的传感器。电流经过电压采集电路转换为采样电压Vo，以AD转换电压在(0.5V-2V)为例，当采集到的Vo电压大于2V时，由于输入电流信号Il不变，4个电阻全部串入，继电器全部为断开的状态，数字控制芯片(单片机stm32f 103)通过控制三极管Q4的B端，使其导通，控制继电器K4吸合，使采样电阻R4不能接入采样电路，再次检测采样电压Vo，若仍大于2V，则控制继电器K3、K4吸合，再检测Vo，若仍大于2V，则吸合继电器K2、K3、K4。再检测Vo，若仍大于2V，则吸合继电器K1、K2、K3、K4;如果检测的电压过小，那么增加选通电路，和/或调节采样电阻R1、R2、R3、R4的阻值大小。
[0079]实施例四:
[0080]本实用新型还提供一种信号检测系统中测量模块的信号测量电路，在本实施例中为电压型测量模块;参考图4所示;在本实施例中电压型测量模块包括4个电压选通电路;根据工程中需求可以设置多个选通电路，电阻值也可以进行适应性的调整。每个所述电压选通电路由I个开关管、I个继电器、I个采样电阻组成。
[0081 ]在图4中，开关管Ql的E端与公共端GND电连接;Ql的C端与继电器Kl的触点转换的一端电连接;Kl的触点转换另一端与供电电压VCC电连接;Kl的常开触点两端与Rl并连。并联后的一端分别与检测电阻RX电连接，与检测信号Vo电连接，将其调整后的Vo输出至如图5所示的滤波电路;本实施例中的提供的4个电压选通电路串联。
[0082]其工作原理如下:
[0083]如图4所示，图中被测电阻RX为电缆的对地绝缘值。电阻经过分压电路转换为采样电压Vo，以AD转换电压在(0.5V-2V)为例，当采集到的Vo电压小于0.5V时，以同样实施三同样的方式控制继电器K4吸合，使采样电阻R4不能接入采样电路，再次检测采样电压Vo，若仍小于0.5V，则控制继电器K3、K4吸合，再检测Vo，若仍小于0.5V，则吸合继电器Κ2、Κ3、Κ4。再检测Vo，若仍小于0.5V，则吸合继电器K1、Κ2、Κ3、Κ4。
[0084]反之，当在某一时刻，采集的电压Vo大于2V时，则控制相应的继电器断开，接入该级的采样电阻，直到Vo在合适的范围。需要根据实际的测量对象来计算各级采样电阻R1、R2、R3、R4的阻值。
[0085]实施例五:
[0086]在本实施例中结合图3、图4、图5所示；
[0087]当检测电路信号时结合图2所示，如实施例三;如检测电阻时(电压型)参考实施例四；
[0088]采集转后的采样电压Vo，Vo经过两级有源滤波电路如图5所示，再经过光耦隔离后，得到AD采样的电压AD1，AD1接入stm32fl03的AD转换引脚，经过stm32fl03内部的AD转换器将模拟电压转换为单片机的处理数字信号，经过程序换算得到被采集电压Vo的值。当Vo的值不在0.5-2V范围时，程序根据需要控制引脚输入脚的高低电平来操作继电器的开关，进而决定不同的采样电阻的接入。
[0089]改进的分压电路可以提高测量的范围和精度。例如:在测量电流互感器的电流时，图6的电流型测量电路中将R为10 Ω，AD转换的最小电压为25mv，图6只能测量大于25mA的电流信号，当电流小于25mA时无法测量，而图3，当电压小于25ma时，可以接入R2、R3，使采样电压到达25mV以上，能够获取较为准确的电流值。
[0090]改进的分压电路可以提高测量的范围和精度。例如:在测量电阻时，参考图7的电流型测量电路中将R为IkQ，AD转换的最小电压为25mv，VCC为5V，图7中的电阻为1K，当外部的被测电阻值大于200K时，lk*5V/(lk+200k) = 24.8mV，电阻值将不能被精确测量，而改进后的电路图4仍可以精确测量。
[0091]应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种信号检测系统，其特征在于，包括: 信号采集模块，采集待处理的检测的信号； 信号测量模块，与所述信号采集模块电连接，测量所述信号采集模块采集信号的大小；信号数据处理模块，分别与所述信号测量模块、所述信号采集模块电连接，根据所述信号测量模块测量的信号进行调整处理，控制信号检测系统的正常运行。2.根据权利要求1所述的信号检测系统，其特征在于， 所述信号测量模块还包括:电流型测量模块，和/或电压型测量模块。3.根据权利要求2所述的信号检测系统，其特征在于， 所述电流型测量模块包括4个电流选通电路； 每个所述电流选通电路由I个开关管、I个继电器、I个采样电阻组成。4.根据权利要求3所述的信号检测系统，其特征在于， 所述电流选通电路中: 所述开关管的基极与所述信号数据处理模块电连接； 所述开关管发射极与公共端GND电连接； 所述开关管的集电极与所述继电器的触点转换的一端电连接； 所述继电器的触点转换另一端与供电电压电连接； 所述继电器的常开触点两端与所述采样电阻两端并列电连接，并形成第一公共端和第二公共端。5.根据权利要求4所述的信号检测系统，其特征在于，包括: 在4个所述电流选通电路中: 第一电流选通电路的第一公共端分别与所述信号采集模块采集的电流输出端、第一检测信号电连接； 所述第一电流选通电路的第二公共端与第二电流选通电路第一公共端电连接； 所述第二电流选通电路的第二公共端与第三电流选通电路第一公共端电连接； 所述第三电流选通电路的第二公共端与第四电流选通电路第一公共端电连接； 所述第四电流选通电路的第二公共端与所述公共端GND电连接。6.根据权利要求2所述的信号检测系统，其特征在于， 所述电压型测量模块包括4个电压选通电路； 每个所述电压选通电路由I个开关管、I个继电器、I个采样电阻组成。7.根据权利要求6所述的信号检测系统，其特征在于， 所述电压选通电路中: 所述开关管的基极与所述信号数据处理模块电连接； 所述开关管发射极与公共端GND电连接； 所述开关管的集电极与所述继电器的触点转换的一端电连接； 所述继电器的触点转换另一端与供电电压电连接； 所述继电器的常开触点两端与所述采样电阻两端并列电连接，并形成第一公共端和第二公共端。8.根据权利要求7所述的信号检测系统，其特征在于，包括: 在4个所述电压选通电路中: 第一电压选通电路的第一公共端分别与所述信号采集模块的检测电阻的一端、第二检测信号电连接； 所述检测电阻的另一端与所述供电电压电连接； 第一电压选通电路的第二公共端与第二电压选通电路第一公共端电连接； 所述第二电压选通电路的第二公共端与第三电压选通电路第一公共端电连接； 所述第三电压选通电路的第二公共端与第四电压选通电路第一公共端电连接； 所述第四电压选通电路的第二公共端与所述公共端GND电连接。9.根据权利要求1-8任一所述的信号检测系统，其特征在于，还包括: 与所述信号测量模块电连接的信号滤波模块； 与所述信号滤波模块电连接的信号保护模块； 所述信号滤波模块由3个放大器组成； 所述信号保护模块由光电隔离器组成。10.根据权利要求9所述的信号检测系统，其特征在于， 所述信号保护模块输出的检测信号进一步与所述信号数据处理模块的数字处理芯片电连接； 所述数字处理芯片型号为stm32fl03。
【文档编号】G01R15/04GK205691645SQ201620497210
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年5月26日 公开号201620497210.0, CN 201620497210, CN 205691645 U, CN 205691645U, CN-U-205691645, CN201620497210, CN201620497210.0, CN205691645 U, CN205691645U
【发明人】陈刘伟, 余龙山
【申请人】上海之立信息技术有限公司