专利名称：模拟信号远传装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种模拟信号远传装置。
当远程计算机需要对多个现场的数据进行采集分析和整理时，常用的办法是各个现场点都配以计算机分机，与上位主机一起各带一个串引通讯接口，按照RS232等标准进行通讯，接口电路无法与传输线进行隔离，并且装置复杂，价格高昂。本实用新型的目的是克服现有技术的不足，设计一种能通过计算机的指令要求迅速采集到多个现场的数据，以便计算机能适时分析和整理的模拟信号远传装置。
本实用新型的设计原理是利用双音多频(DTMF)信号与压频转换技术相结合实现一台微机对多台现场仪表(现场信号发生器)的数据采集、分析和整理。
本实用新型是这样实现的一种模拟信号远传装置，涉及现场模拟信号Vin发生器和上位计算机，其特征在于该模拟信号远传装置包括V/F转换器，二分频电路，选通门，功放电路，DTMF解码器，本地地址编码器，单稳态电路和隔离变压器，其中现场模拟信号Vin发生器发出的Vin信号经V/F转换器转换后，再经二分频电路输入选通门，选通门的输出接功放电路的输入端，选通门受单稳态电路的输出端控制功放电路的输出端经隔离变压器后接上位计算机，单稳态电路的输入端接本地地址编码器的输出端，本地地址编码器的输入端接DTMF解码器的的输出端，DTMF解码器的输入端通过隔离变压器后接上位计算机。
所述V/F转换器可以是型号为LM331的集成块IC1，且Vin输入IC1的第7脚，IC1转换后的信号经IC1的第3脚输出。
所述二分频电路和选通门可以由一个型号为CD4013的集成块IC2构成，IC2为双D触发器，其中一个D触发器接成二分频电路，使频率方波对称，另一个D触发器接成选通门，且IC2的第3脚和第11脚接V/F转换器的输出端，IC2的第13脚接功放电路输入端，IC2的第5脚接单稳态电路的输出端。
所述单稳态电路可以是一个型号为LM555的集成块IC4，且IC4的输出端为第3脚，IC4的输入端为第2脚。
所述DTMF解码器可以是一个型号为MT8870的集成块IC3，且上位计算机发出的指令信号经隔离变压器后输入IC3的第2脚，并经IC3的11、12、13、14脚输出解码后的二进制信号，二极管D3、D4、D5、D6构成本地地址编码器，且D3的一端接第11脚，D4的一端接第12脚，D5的一端接第13脚，D6的一端接第14脚，D3、D4、D5、D6的另一端共接于A点并构成本地地址编码器的输出端。且二极管D3、D4、D5、D6阴极前接反相器就可构成多种不同的编码。
所述功放电路包括射极跟随器BG1，由BG2和BG3组成的推挽功放电路，其中选通门的输出端接BG1的基极。
在所述IC4的第3脚上还通过限流电阻R19后接有指示灯LED，且LED的另一端接地。
本实用新型既可利用普通双绞线，实现将本地模拟信号传送给远程上位计算机以完成数据采集的功能。采用时分复用的方法，可实现利用一对公用的双绞线，实现一台主机与多台现场仪表的通讯功能。当然，也可利用无线传输方式与远程上位计算机对接。
其主要特点是上位计算机发出DTMF信号构成选呼指令，接收数据为频率信号，抗干扰能力强，便于采用变压器隔离，使通讯线路上不直接挂接电子器件构成的接口电路，防雷效果好。
经样机试验，其性能指标为转换精度 0.1％FS转换线性度0.05％传输距离 ≤10Km供电电压 6VDC
图1是本实用新型的原理方框图。
图2是本实用新型的实施例的电路图。
以下结合附图对本实用新型做详细描述。
如图1，一种模拟信号远传装置，其工作原理是，现场模拟信号Vin发生器发出的Vin信号经V/F转换器转换后，输入二分频电路，使频率方波对称，然后再输入选通门。当选通门处于导通状态时，信号经选通门后再经功放电路放大，并经隔离变压器后传输给上位计算机。
而选通门的导通与否，取决于单稳态电路是否触发，单稳态电路是否触发又取决于上位计算机发出的DTMF信号经解码后是否与本机地址编码器的编码是否一致。若一致则触发，选通门导通，若不一致则不触发，选通门不导通。
也就是说，当要进行现场数据采集时，首先由上位计算机发出一个DTMF信号，经解码后与本机地址编码进行比较，若是本机地址编码，则该模拟信号远传装置就将信号放大传输给上位计算机；若不是本机地址编码，因此时选通门关闭，就无信号输出。
图2给出了本实用新型的一个具体的实施例的电路图。
现场模拟信号经电阻R1，电容C1组成的低通滤波器滤波后加在IC1(LM331)的第7脚，IC1为压频转换集成块，转换后的频率信号由IC1的第3脚输出。由电阻R4及可变电阻W组成转换系数微调电路，电阻R2、电容C3作为IC1内部单稳的定时元件，电容C2及电阻R3为IC1的外接元件，电阻R5为上拉电阻。
频率信号由集成块IC2(CD4013)的第3、11脚输入IC2，IC2为双D触发器，其中一个D触发器接成二分频电路，使频率方波对称，另一个D触发器接成选通门，当IC2第5脚为低电平时，门截止，IC2的第13脚没有频率信号输出。
当要进行现场数据采集时，首先由远程上位计算机发出一个DTMF信号，通过双铰线、隔离变压器T、电容C8、电阻R14后耦合到集成块IC3(MT8870)的第2脚，经IC3内部电路放大，电阻R14、R15决定其放大倍数。经IC3解码后的二进制信号在IC3的第11、12、13、14脚输出，二极管D3、D4、D5、D6构成本地地址编码器，就图2中二极管D3、D4、D5、D6的接法而言，只有当IC3的第11、12、13、14脚均为高电平时，在A点才能得到高电平。图2中R16为上拉电阻。电阻R17、电容C9为IC3内部定时电路所需的外接元件。当上位计算机停发DTMF信号时，IC3的第15脚由高变低，这样，在A点便出现一个脉冲信号的下跳沿，这个下跳沿又触发由集成块IC4(LM555)组成的单稳态电路，电容C10为耦合电容，电阻R20、R21为分压电阻，使IC4的第2脚电位平时高于1/3Vcc。单稳态电路定时时间由电阻R18、电容C11决定。
若上位计算机发出的DTMF信号与本地地址不符，则不能触发单稳态电路。在图2中，本地地址编码为1111。
当单稳态电路处于暂稳态期间，集成块IC4第3脚输出高电平，一方面经电阻R19限流点亮LED，以指示处于数据通讯状态，另一方面经电阻R22、电容C12滤波后加在集成块IC2的第5脚，使集成块IC2的第5脚变为高电平，这时，选通门导通，频率信号由集成块IC2的第13脚输出，经电阻R6、电容C4低通滤波，由电容C5耦合到三极管BG1的基极，三极管BG1为射极跟随器，三极管BG2、BG3组成推挽功放电路，电阻R7、R8、R9、R10、R11为偏置电阻，二极管D1、D2为克服交越失真而设。电容C6、C7为耦合电容，电阻R12、R13为限流电阻。频率信号经功放电路放大后推动隔离变压器T，经隔离变压器T耦合到传输线路上，送到远程的上位计算机。
远程的上位计算机对此频率信号放大、整形后，对频率或周期进行测量，再经数据处理后即可算出本地的模拟信号。
暂稳态结束后，集成块IC4的第3脚电位变低，集成块IC2的第5脚电位变低，选通门截止，频率信号不能从IC2输出，通讯过程结束。上位计算机又可对另一现场点的信号进行采集。
权利要求1.一种模拟信号远传装置，涉及现场模拟信号Vin发生器和上位计算机，其特征在于该模拟信号远传装置包括V/F转换器，二分频电路，选通门，功放电路，DTMF解码器，本地地址编码器，单稳态电路和隔离变压器，其中现场模拟信号Vin发生器发出的Vin信号经V/F转换器转换后，再经二分频电路输入选通门，选通门的一路接功放电路的输入端，选通门受单稳态电路的输出端的控制，功放电路的输出端经隔离变压器后接上位计算机，单稳态电路的输入端接本地地址编码器的输出端，本地地址编码器的输入端接DTMF解码器的的输出端，DTMF解码器的输入端通过隔离变压器后接上位计算机。
2.根据权利要求1所述的模拟信号远传装置，其特征在于所述V/F转换器是型号为LM331的集成块IC1，且Vin输入IC1的第7脚，IC1转换后的信号经IC1的第3脚输出。
3.根据权利要求1所述的模拟信号远传装置，其特征在于所述二分频电路和选通门由集成块IC2构成，且IC2的第3脚和第11脚接V/F转换器的输了端，IC2的第13脚接功放电路输入端，IC2的第5脚接单稳态电路的输出端。
4.根据权利要求1所述的模拟信号远传装置，其特征在于所述单稳态电路由集成块IC4构成，且IC4的输出端为第3脚，IC4的输入端为第2脚。
5.根据权利要求1所述的模拟信号远传装置，其特征在于DTMF解码器由集成块IC3构成，且上位计算机发出的指令信号经隔离变压器后输入IC3的第2脚，并经IC3的11、12、13、14脚输出解码后的二进制信号，二极管D3、D4、D5、D6构成本地地址编码器，且D3的一端接第11脚，D4的一端接第12脚，D5的一端接第13脚，D6的一端接第14脚，D3、D4、D5、D6的另一端共接于A点并构成本地地址编码器的输出入端。
6.根据权利要求1所述的模拟信号远传装置，其特征在于所述功放电路包括射极跟随器BG1，由BG2和BG3组成的推挽功放电路，其中选通门的输出端接BG1的基极。
7.根据权利要求4所述的模拟信号远传装置，其特征在于在IC4的第3脚上还通过限流电阻R19后接有指示灯LED，且LED的另一端接地。
专利摘要一种模拟信号远传装置,包括V/F转换器,二分频电路,选通门,功放电路,DTMF解码器,本地地址编码器,单稳态电路和隔离变压器,其中:现场模拟信号Vin发生器发出的Vin信号经V/F转换器转换后,再经二分频电路输入选通门,选通门输出接功放电路的输入端,选通门受单稳态电路的输出端控制,功放电路的输出端经隔离变压器后接上位计算机,单稳态电路的输入端接本地地址编码器的输出端,本地地址编码器的输入端接DTMF解码器的输出端,DTMF解码器的输入端通过隔离变压器后接上位计算机。
文档编号G06F17/40GK2403071SQ0022206
公开日2000年10月25日 申请日期2000年1月12日 优先权日2000年1月12日
发明者熊兵 申请人:绵阳高新区新力特传感电子有限公司