一种基于cib-bus总线的四路模拟量输入装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于CIB?BUS总线的四路模拟量输入装置，该输入装置包括控制总线、直流电源、总线耦合器、主控芯片、10位D/A转换电路和四路模拟量输入转换电路，所述的控制总线与总线耦合器连接，总线耦合器与主控芯片连接，直流电源分别与控制总线、总线耦合器和主控芯片连接，主控芯片还与10位D/A转换电路连接，10位D/A转换电路与四路模拟量输入转换电路连接。该输入装置采用控制总线的方式，能够实现4路独立模拟量的输入检测，可接0～5V/10V、4～20mA标准输入信号，10位A/D转换精度，并可对AI值设置关联控制，通过本发明所述的输入装置可控制其所关联的任何输出设备，可对检测值进行软件校准及设置自动上报门槛值。
【专利说明】
一种基于CIB-BUS总线的四路模拟量输入装置
技术领域
[0001]本发明涉及电气自动化控制技术领域，具体涉及一种基于CIB-BUS总线控制方式的四路模拟量输入装置。
【背景技术】
[0002]CIB-BUS总线是一种现场总线技术，用于将楼宇内的中央空调、电气开关、灯光照明、能源管理、视频监控、安全防护、环境监测等设备进行整合，通过统一的总线式网络结构和控制平台，实现对这些设备的集中监控及管理。
[0003]现有技术中基于总线的模拟量输入装置无法实现4路独立模拟量输入检测，不能对Al值设置关联控制，无法控制所关联的输出设备。
[0004]例如，中国专利文献CN201156201Y公开了一种基于CAN总线的模拟量输入装置，包括壳体1、电路板2和电连接器3，连接外部总线和连接现场传感器的电连接器3分别安装在壳体I的两端，并分别与电路板2两端相连接，其中连接外部总线的电连接器采用冗余方式，可以连接两条外部CAN总线。当模块工作在露天场所且无防护措施时，壳体I采用橡胶密封(壳体盖与壳体主体之间)，电连接器3采用防水型连接器。所述的电路板安装在壳体内部的底板上，其电路包括直流电源、冗余总线接口电路、CAN接口电路、单片机(包括软件)、滤波隔离电路、采样与A/D转换电路、地址设定电路和机内检测电路(BIT )，其中，直流电源将输入的电源电压转化为内部电路的工作电压，提供给其它内部电路;冗余总线接口电路提供内部单路的CAN接口与外部双路冗余的CAN总线之间的连接;CAN接口电路从冗余总线接口接收信息，把接收到的信息送给单片机;滤波隔离电路对传感器信号进行滤波、隔离和电平变换，送给采样与A/D转换电路;采样与A/D转换电路把模拟量转换成数字量后送给单片机；地址设定电路和BIT电路直接与单片机相连接。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种基于CIB-BUS总线的四路模拟量输入装置，实现对接入回路中的电流或电压信号进行检测，通过模块中的10位A/D转换通道，转换成对应比例的数字量，输入信号可选择5V、10V或4-20mA三种模式，并通过总线耦合器发送至控制总线上。
[0006]为实现上述目的，本发明所述的基于CIB-BUS总线的四路模拟量输入装置包括控制总线、直流电源、总线耦合器、主控芯片、1位D/A转换电路和四路模拟量输入转换电路，所述的控制总线与总线耦合器连接，总线耦合器与主控芯片连接，直流电源分别与控制总线、总线耦合器和主控芯片连接，主控芯片还与10位D/A转换电路连接，10位D/A转换电路与四路模拟量输入转换电路连接。
[0007]所述的直流电源用于将控制总线提供的直流电经电源转换芯片转换为+5V电源供给总线耦合器和主控芯片使用。
[0008]所述的总线耦合器用于负责与控制总线通讯，接收来自控制总线的通讯信号并传输给主控芯片，并将主控芯片的响应信号发送到控制总线上。
[0009]所述主控芯片用于接收来自控制总线的通讯命令，并根据命令内容对四路模拟量输入转换电路进行控制。
[0010]所述10位D/A转换电路用于负责将模拟信号转换为数字信号。
[0011]所述四路模拟量输入转换电路用于独立控制输入四路模拟量电压或电流信号，信号设置共有5V、1V和4-20mA三种模式供选择。
[0012]所述主控芯片与通讯信号转换器连接，通讯信号转换器与总线电平转换器共同组成总线耦合器，主控芯片的PTD2脚与第二电阻和指示灯串联，第二电阻和指示灯构成运行指示单元，主控芯片的PTD3脚通过测试键接地。
[0013]所述四路模拟量输入转换电路的输入端子的第一输入脚与第十五电阻连接，第十五电阻的另一端连接到第一运算放大器的同向输入端;信号输入端连接到第十五电阻与输入端子的第一输入脚之间；输入端子的第一输入脚用于输入4 - 2 O mA电流信号;输入端子的第二输入脚与第十七电阻连接，第十七电阻的另一端接地;输入端子的第二输入脚用于输入0-5V电压信号;输入端子的第三输入脚接地;输入端子的第四输入脚与第十三电阻连接；输入端子的第四输入脚用于输入0-10V直流电压信号;第十三电阻的另一端连接在第二运算放大器的同向输入端与第十二电阻之间;第十二电阻的另一端连接第一运算放大器的输出端;第十八电容连接在第一运算放大器的输出端与第一运算放大器的反向输入端之间；第十四电阻连接在第一运算放大器的输出端与第一运算放大器的反向输入端之间；第十九电容的一端连接在第十五电阻与第一运算放大器的同向输入端之间；第十九电容的另一端接地;+ 18V电源为第二运算放大器提供电压，第^^一电阻一端连接第二运算放大器的反向输入端，第十一电阻的另一端连接到信号输出端与第十电阻之间；第十电阻的另一端连接第二运算放大器的输出端;第十七电容一端连接在第十电阻与第二运算放大器的输出端之间，第十七电容的另一端连接在第十一电阻与第二运算放大器的反向输入端之间；信号输出端还与测试端口连接;第一运算放大器、第二运算放大器、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电容、第十八电容和第十九电容构成电压转换电路，将模拟输入信号转换成0-5V直流电压信号，输入主控芯片，实现四路模拟量输入检测。
[0014]本发明具有如下优点:本发明所述的基于CIB-BUS总线的四路模拟量输入装置与现有技术相比，采用控制总线的方式，能够实现4路独立模拟量的输入检测，可接O?5V/10V、4?20mA标准输入信号，10位A/D转换精度，并可对Al值设置关联控制，通过本发明所述的输入装置可控制其所关联的任何输出设备，可对检测值进行软件校准及设置自动上报门槛值。
【附图说明】
[0015]图1是本发明所述的基于CIB-BUS总线的四路模拟量输入装置的结构框图。
[0016]图2是本发明所述的主控芯片(M⑶)的电路原理示意图。
[0017]图3是本发明所述的四路路模拟量输入转换电路的原理示意图。
【具体实施方式】
[0018]以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0019]如图1所示，本发明所述的基于CIB-BUS总线的四路模拟量输入装置包括控制总线
1、直流电源2、总线耦合器3、主控芯片(MCU) 4、1位D/A转换电路5和四路模拟量输入转换电路6，所述的控制总线I与总线耦合器3连接，总线耦合器3与主控芯片4连接，直流电源2分别与控制总线1、总线耦合器3和主控芯片4连接，主控芯片4还与10位D/A转换电路5连接，10位D/A转换电路5与四路模拟量输入转换电路6连接。
[0020]所述控制总线是一种总线型智能控制系统，该控制总线可以连接多种功能模块，且模块之间即可联动，又可成为一个独立运行的智能体。
[0021]所述的直流电源2用于将控制总线I提供的直流电经电源转换芯片转换为+5V电源供给总线耦合器3和主控芯片4使用。
[0022]所述的总线耦合器用于与控制总线通讯，接收来自控制总线的通讯信号并传输给主控芯片，并将主控芯片的响应信号发送给控制总线上。
[0023]所述主控芯片用于接收来自控制总线的通讯命令，并根据命令内容对四路模拟量输入转换电路进行控制。
[0024]所述10位D/A转换电路5用于负责将模拟信号转换为数字信号。
[0025]所述四路模拟量输入转换电路6用于独立控制输入四路模拟量电压或电流信号，信号设置共有5V、1V和4-20mA三种模式供选择。5V模式用于输出0-5V直流电压信号；1V模式用于输出0-1OV直流电压信号;4-20mA模式用于输出4_20mA直流电流信号。
[0026]如图2所示，所述主控芯片(M⑶)采用飞思卡尔的MC9S08AW32单片机Ul为主控芯片，MC9S08AW32单片机Ul与通讯信号转换器U2连接，通讯信号转换器U2与总线电平转换器U5共同组成总线耦合器，MC9S08AW32单片机Ul的PTD2脚与第二电阻R2和指示灯LEDl串联，第二电阻R2和指示灯LEDl构成运行指示单元，MC9S08AW32单片机Ul的PTD3脚通过测试键Kl接地。
[0027]如图3所示，所述四路模拟量输入转换电路6可以输入三种模拟信号，包括:4-20mA直流电流信号;0-5V直流电压信号和0-10V直流电压信号。图3中，四路模拟量输入转换电路6的输入端子J5的第一输入脚与第十五电阻Rl 5连接，第十五电阻Rl 5的另一端连接到第一运算放大器U6B的同向输入端;信号输入端Al I连接到第十五电阻Rl 5与输入端子J5的第一输入脚之间；输入端子J5的第一输入脚用于输入4-20mA电流信号;输入端子J5的第二输入脚与第十七电阻R17连接，第十七电阻R17的另一端接地;输入端子J5的第二输入脚用于输入0-5V电压信号；输入端子J5的第三输入脚接地;输入端子J5的第四输入脚与第十三电阻R13连接;输入端子J5的第四输入脚用于输入0-10V直流电压信号;第十三电阻R13的另一端连接在第二运算放大器U6A的同向输入端与第十二电阻R12之间；第十二电阻R12的另一端连接第一运算放大器U6B的输出端;第十八电容C18连接在第一运算放大器U6B的输出端与第一运算放大器U6B的反向输入端之间；第十四电阻R14连接在第一运算放大器U6B的输出端与第一运算放大器U6B的反向输入端之间；第十九电容C19的一端连接在第十五电阻Rl 5与第一运算放大器U6B的同向输入端之间；第十九电容C19的另一端接地;+18V电源为第二运算放大器U6A提供电压，第十一电阻Rll—端连接第二运算放大器U6A的反向输入端，第十一电阻的另一端连接到信号输出端ADAI与第十电阻RlO之间；第十电阻RlO的另一端连接第二运算放大器U6A的输出端;第十七电容C17—端连接在第十电阻RlO与第二运算放大器U6A的输出端之间，第十七电容C17的另一端连接在第^^一电阻RlI与第二运算放大器U6A的反向输入端之间；信号输出端ADAI还与测试端口 TPl连接;第一运算放大器U6B、第二运算放大器U6A、第十电阻R10、第^^一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电容C17、第十八电容C18和第十九电容C19构成电压转换电路，将模拟输入信号转换成0-5V直流电压信号，输入MCU的ADAI1、ADAI2、ADAI3或ADAI4脚(见图2)，实现四路模拟量输入检测。
[0028]虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
【主权项】
1.一种基于CIB-BUS总线的四路模拟量输入装置，其特征在于，所述四路模拟量输入装置包括控制总线、直流电源、总线耦合器、主控芯片、10位D/A转换电路和四路模拟量输入转换电路，所述的控制总线与总线耦合器连接，总线耦合器与主控芯片连接，直流电源分别与控制总线、总线耦合器和主控芯片连接，主控芯片还与10位D/A转换电路连接，10位D/A转换电路与四路模拟量输入转换电路连接。2.如权利要求1所述的四路模拟量输入装置，其特征在于，所述的直流电源用于将控制总线提供的直流电经电源转换芯片转换为+5V电源供给总线耦合器和主控芯片使用。3.如权利要求2所述的四路模拟量输入装置，其特征在于，所述的总线耦合器用于与控制总线通讯，接收来自控制总线的通讯信号并传输给主控芯片，并将主控芯片的响应信号发送到控制总线上。4.如权利要求3所述的四路模拟量输入装置，其特征在于，所述主控芯片用于接收来自控制总线的通讯命令，并根据命令内容对四路模拟量输入转换电路进行控制。5.如权利要求4所述的四路模拟量输入装置，其特征在于，所述10位D/A转换电路用于负责将模拟信号转换为数字信号。6.如权利要求5所述的四路模拟量输入装置，其特征在于，所述四路模拟量输入转换电路用于独立控制输入四路模拟量电压或电流信号，信号设置共有5V、10V和4-20mA三种模式供选择。7.如权利要求6所述的四路模拟量输入装置，其特征在于，所述主控芯片与通讯信号转换器连接，通讯信号转换器与总线电平转换器共同组成总线耦合器，主控芯片的PTD2脚与第二电阻和指示灯串联，第二电阻和指示灯构成运行指示单元，主控芯片的PTD3脚通过测试键接地。8.如权利要求7所述的四路模拟量输入装置，其特征在于，所述四路模拟量输入转换电路的输入端子的第一输入脚与第十五电阻连接，第十五电阻的另一端连接到第一运算放大器的同向输入端;信号输入端连接到第十五电阻与输入端子的第一输入脚之间；输入端子的第一输入脚用于输入4_20mA电流信号;输入端子的第二输入脚与第十七电阻连接，第十七电阻的另一端接地;输入端子的第二输入脚用于输入0-5V电压信号;输入端子的第三输入脚接地;输入端子的第四输入脚与第十三电阻连接;输入端子的第四输入脚用于输入0-1OV直流电压信号；第十三电阻的另一端连接在第二运算放大器的同向输入端与第十二电阻之间；第十二电阻的另一端连接第一运算放大器的输出端;第十八电容连接在第一运算放大器的输出端与第一运算放大器的反向输入端之间；第十四电阻连接在第一运算放大器的输出端与第一运算放大器的反向输入端之间；第十九电容的一端连接在第十五电阻与第一运算放大器的同向输入端之间；第十九电容的另一端接地;+ 18V电源为第二运算放大器提供电压，第十一电阻一端连接第二运算放大器的反向输入端，第十一电阻的另一端连接到信号输出端与第十电阻之间；第十电阻的另一端连接第二运算放大器的输出端;第十七电容一端连接在第十电阻与第二运算放大器的输出端之间，第十七电容的另一端连接在第十一电阻与第二运算放大器的反向输入端之间；信号输出端还与测试端口连接;第一运算放大器、第二运算放大器、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电容、第十八电容和第十九电容构成电压转换电路，将模拟输入信号转换成0-5V直流电压信号，输入主控芯片，实现四路模拟量输入检测。
【文档编号】G05B19/042GK106020035SQ201610478431
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】张吉猛
【申请人】华清智芯科技（北京）有限公司