一种网络测控恒电位仪及恒电位仪网络群控系统的制作方法_3

文档序号:10265457阅读:来源:国知局
3.3V电压,为第一中央处理器10、信号调理模块30、第一复位模块70等供电;图中VCC-3.3即为转换得到的+3.3V电压。如图5所示,第三路电源转换电路使用型号为LMC7660MX的芯片将+5V电压转-5V电压,分别为信号隔离放大模块509等供电,图示的-V即为-5V电压。最后,在该【具体实施方式】中,12V直流稳压电源直接为信号隔离调理模块20等供电。
[0073]如图6所示,为本实用新型中恒电位仪网络测控器111的电路原理框图,从图中可以看出,该恒电位仪网络测控器111包括:第一中央处理器10、信号隔离调理模块20、信号调理模块30、继电器控制模块40、第一电源转换模块80、信号隔离放大模块50、第一复位模块70以及第一网络通信模块60。在【具体实施方式】中,如图所示,信号隔离调理模块20包括第一信号隔离调理电路,第二信号隔离调理电路,以及第三信号隔离调理电路;第一中央处理器10中内置了与信号隔离调理模块20连接的模拟数字转转器和与信号隔离放大模块50连接的数字模拟转转器;其中,数字模拟转换器12与信号隔离放大模块50连接,用于将第一中央处理器10发送的给定信号转换为模拟量,再经过信号隔离放大模块50处理后生成给定电位(给定电位正极Hi,给定电位负极H2)发送至普通恒电位仪120以调整其给定电位;模拟数字转换器11与信号隔离调理模块20连接,用于分别接收三个信号隔离调理电路发送的参比信号、输出电压以及输出电流并将其转换为数字量以供第一中央处理器10进行处理。
[0074]具体来说,第一中央处理器10用于对恒电位仪网络测控器111接收和发送的数据进行处理。作为一种【具体实施方式】,如图7所示,在本实用新型中采用型号为MSP430F169的高性能超低功耗的单片机作为第一中央处理器10,其正常工作模式时需要3.3V的供电电压,待机工作模式时功耗为0.SuA,掉电模式功耗为0.1uA,且本实用新型选用的处理芯片从待机状态到唤醒时间不超过6us。当然,在本实用新型中还可以选用其它型号的低功耗第一中央处理器10,只要其能实现本实用新型的目的,都包括在本实用新型的内容中。
[0075]在上述具体实施例中,使用的型号为MSP430F169的第一中央处理器10中内置的数字模拟转换器12包括双路12位D/A对数字量进行同步转换为模拟量,且其具有自校准选项用于偏移量校正。且在实际应用中,其可以与DMA(Direct Memory Access,直接内存访问)控制器一起使用,以提高整个恒电位仪网络测控器111处理数据的效率。第一中央处理器10内置的模拟数字转换器11包括8个A/D输入通道,且内置低功耗的采样/保持电路,保障了该模拟数字转换器11不需要CHJ额外的处理开销就能够独立完成数据的转换,提高了整个CPU的效率;与此同时,在实际应用中,这里所说的模拟数字转换器11可编程为12或14位精度,以加快数据转换的时间。以上我们基于选择了型号为MSP430F169的第一中央处理器10对其内置的数字模拟转换器12和模拟数字转换器11进行了描述,在实际应用中,我们可以根据实际情况对模拟数字转换器11和数字模拟转换器12进行选择,即当选定的第一中央处理器10不具备这两项功能,则可以根据应用需求对模拟数字转换器11和数字模拟转换器12的具体型号进行选择,只要其能实现本实用新型的目的,都包括在本实用新型的内容中。
[0076]所述的信号隔离调理模块20,分别与第一中央处理器10和普通恒电位仪120连接,用于接收普通恒电位仪120发送的参比信号、输出电压以及输出电流并进行处理,再发送至第一中央处理器10。在实际应用中,由于普通恒电位仪120有三路信号需要输入恒电位仪网络测控器111中,因而,这里的信号隔离调理模块20包括三路信号隔离调理电路,其中,第一路信号隔离调理电路,分别与所述普通恒电位仪120和所述第一中央处理器10连接,用于接收所述普通恒电位仪120发送的参比信号并进行处理。具体来说,如图8所示,该第一路信号调理电路中包括第一隔离变送器T1,第一分压电阻仏,第二分压电阻R2,以及第一稳压管Wi,其中,第一隔离变送器Ti的正输入信号端si+和负输入信号端s1-分别与参比信号中的参比端Al和参比地A2端连接,正输出信号端so+与第一分压电阻Ri的第一端连接,负输出信号端so-接地;第一分压电阻Ri的第二端分别与第二分压电阻R2的第一端、第一稳压管Wi的负极以及模拟数字转换器11中的第零通道ADC_0连接,第二分压电阻他的第二端和第一稳压管1的正极均接地(接AGND)。具体地,第一隔离变送器T1为有源高精度隔离变送器T5550D,其内部采用电磁隔离技术(相比光耦隔离具有好的温漂特性和线性度),其输入和输出范围均为0-10V,温漂35PPM/°C,工作温度范围:_25?71°C,达到工业级标准。在实际应用中,此模块为三隔离,即将电源输入、信号输入、信号输出相互隔离,在这里具体表现为参比信号输入、12V直流稳压电源以及接入模拟数字转换器11中的第零通道ADC_0的输出信号。为了防止参比信号出现过压情况,在第一隔离变送器T1的输出端设置了第一分压电阻仏和第二分压电阻R2,具体地,如图8所示,我们设置第一分压电阻仏为2000,第二分压电阻1?2为300Ω,即经过第一分压电阻仏和第二分压电阻此后的输出电压变为原来的3/5,这样,若即使参比信号出现了过压,有效地防止了其对第一中央处理器10的损坏。由于这里采用的是分压原理,因而上面我们只给出了第一分压电阻仏和第二分压电阻R2在实施过程中的一个电阻的比值,具体的阻值设定可以根据实际情况进行选择,我们不对其进行限定。另外,我们对第一分压电阻仏和第二分压电阻R2阻值的比值同样不做具体限定,需要根据实际情况进行限定,只要能保障第一信号隔离电路在应用中的安全性能,都包括在本实用新型的内容中。第一稳压管1的型号为FHZ3V3LL-34。
[0077]所述的第二路信号隔离调理电路,分别与所述普通恒电位仪120和所述第一中央处理器10连接,用于接收所述普通恒电位仪120发送的输出电压并进行处理。作为一种【具体实施方式】,如图9所示,第二路信号调理电路中包括第二隔离变送器T2,第三分压电阻R3,第四分压电阻R4,第五分压电阻R5,第六分压电阻R6以及第二稳压管W2,其中,第三分压电阻R3的第一端与输出电压中的输出电压正极仏端(图示中的输出电压+)连接,第二端分别与第四分压电阻R4的第一端和第二隔离变送器!^的正输入信号端Si+连接,第四分压电阻R4的第二端分别与输出电压中的输出电压负极出端(图示中的输出电压-)和第二隔离变送器!^的负输入信号端s1-连接;第五分压电阻R5的第一端与第二隔离变送器Τ2的正输出信号端so+连接,第二端分别与第六分压电阻R6的第一端、第二稳压管W2的负极以及模拟数字转换器11中的第一通道ADC_1连接;第二隔离变送器1~2的负输出信号端so-、第六分压电阻R6的第二端以及第二稳压管他的正极均接地。从图9中可以看出:第二隔离变送器!^,第五分压电阻R5,第六分压电阻R6,以及第二稳压管他与第一信号隔离调理电路中的第一隔离变送器T1,第一分压电阻仏,第二分压电阻R2,以及第一稳压管1选型和选值方法均类似,在此不做赘述。与第一信号隔离调理电路中不同的是,在第二信号隔离调理电路中,输出电压在输入第二隔离变送器!^之前经过第三分压电阻R3和第四分压电阻R4对输入的电压值进行分压,由第二隔离变送器T2的性能可知,其输入的电压范围为0-10V,而普通恒电位仪120实际的输出电压远大于这个电压值,具体根据普通恒电位仪120的选型的不同,输出电压包括40V、10V等,因而为了保护第二隔离变送器T2F被烧坏,使用第三分压电阻R3和第四分压电阻R4对其进行分压之后再输入第二隔离变送器T2。作为一个具体实施例,第三分压电阻R3的阻值选为10Κ,第四分压电阻R4的阻值选为1Κ,这样输入第二隔离变送器T2的电压变为输出电压中阻值的1/11,当然,我们同样对第三分压电阻R3和第四分压电阻R4的阻值不做具体限定,可以根据普通恒电位仪120的具体型号和第二隔离变送器1~2的具体型号作出相应的调整。
[0078]所述的第三路信号隔离调理电路,分别与所述普通恒电位仪120和所述第一中央处理器10连接,用于接收所述普通恒电位仪120发送的输出电流并进行处理。作为一种【具体实施方式】,如图10所示,第三路信号调理电路中包括一霍尔电流传感器T3,第七分压电阻R7,第八分压电阻R8,以及第三稳压管W3,其中,霍尔电流传感器Τ3的正输入信号端Si+和负输入信号端S 1-分别与输出电流中的输出电流正极CI端(图不中的输出电流+)和输出电流负极C 2端(图示中的输出电流_)连接,正输出信号端so+与第七分压电阻R7的第一端连接;第七分压电阻R7的第二端分别与第八分压电阻R8的第一端、第三稳压管W3的负极以及模拟数字转换器11中的第二通道连接ADC_2;霍尔电流传感器T3的负输出信号端so-、第八分压电阻R8的第二端以及第三稳压管的正极均接地。在这里,具体地,霍尔电流传感器T3的型号为CS050CX,第三稳压芯片的型号为FHZ3V3-34,第七分压电阻R7和第八分压电阻R8均为200 Ω,这样输入模拟数字转换器11第二通道ADC_2的信号即为霍尔电流传感器T3输出的电压值的一半。在这里,我们同样可以对第七分压电阻R7和第八分压电阻R8的阻值不做具体限定,可以根据霍尔电源传感器不同做出相应的调整。
[0079]所述信号调理模块30分别与第一中央处理器10和普通恒电位仪120连接,用于实现第一中央处理器10对普通恒电位仪120中超差报警信号的检测。作为一种【具体实施方式】,如图11所示,信号调理模块30中包括一上拉电阻R9和一下拉电阻R1Q,上拉电阻R9与普通恒电位仪120中超差报警信号的第一
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