专利名称：焊机控制系统使用的数据采集系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数据采集系统，具体地说是一种焊机控制系统使用的数据采集系统。
背景技术：
随着我国科学技术水平的不断提高，国内焊机行业也开始了全面的技术革新，其中一个主要的特征就是不断研制开发全数字焊机，用以替代老的模拟焊机。全数字焊机能够取代模拟焊机是有其自身固有的优越性的，主要表现为采用嵌入式系统控制，可以实现数字式精确控制、智能化控制，使焊机在焊接质量、适用范围、人机交互等方面都有的质的飞跃。数字式嵌入式焊机控制系统之所以能够正常的工作，第一步就是要准确、及时的实现对焊机各项参数的检测，并转换成数字量供嵌入式MCU使用。但是，焊机是一种干扰性很强的设备，很难稳定、精确的测量所需要的量，而且还很有可能在测量过程中造成干扰窜入系统，造成软件运行紊乱，不能正常工作，甚至会造成嵌入式系统的硬件永久性的破坏。因此，开发一种高抗干扰、高精度高稳定性的数据采集系统对全数字焊机的开发具有极其重要的作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高抗干扰、高稳定性、高精度、可扩展的焊机控制系统使用的数据采集系统，以克服现有技术存在的上述缺陷。
发明解决技术问题的技术方案如下
一种焊机控制系统使用的数据采集系统，其特征在于，包括模拟信号采集电路模块、嵌入式MCU控制系统模块以及单片开关电源模块；所述模拟信号采集电路模块的输出端与嵌入式MCU控制系统模块内的A/D转换电路的输入端相连，用于将各种模拟信号经过滤波、分压电路，然后经过多路转换电路选择后，再次进行滤波，作为比较稳定的输入信号送给A/D转换电路；所述嵌入式MCU控制系统模块内带有A/D转换电路，其用于模拟信号的转换，将转换完的数据存入RAM，以备使用；所述单片开关电源模块可以生成其它两个模块所需要的电源，是另外两个模块能够稳定运行的基础。
由以上公开的技术方案可知，本发明与现有技术相比具有如下优点(1)、模拟信号采集模块具有很好的抗干扰能力，以及很好的稳定性。
(2)、嵌入式MCU控制系统模块具有很好的抗干扰能力，高速、高精度的A/D转换能力，以及数据处理能力。
(3)、单片开关电源模块具有很高的抗干扰能力。
图1是本发明系统框图；图2是本发明模拟信号采集电路原理图；图3是本发明嵌入式MCU控制系统电路原理图；图4是本发明单片开关电源电路原理图。
具体实施例方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
如图1本发明系统框图所示，本发明焊机控制系统使用的数据采集系统，其特征在于，包括模拟信号采集电路模块、嵌入式MCU控制系统模块以及单片开关电源模块；
所述模拟信号采集电路模块的输出端与嵌入式MCU控制系统模块内的A/D转换电路的输入端相连，用于将各种模拟信号经过滤波、分压电路，然后经过多路转换电路选择后，再次进行滤波，作为比较稳定的输入信号送给A/D转换电路；所述嵌入式MCU控制系统模块内带有A/D转换电路，其用于模拟信号的转换，将转换完的数据存入RAM，以备使用；所述单片开关电源模块可以生成其它两个模块所需要的电源，是另外两个模块能够稳定运行的基础。
以下分别说明本发明各模块组成以及功能。
1.模拟信号采集模块如图2电路原理图所示，外部模拟信号要想进入到MCU，首先要经过两个电容和一个电感组成的П型滤波电路，这个电路对高频干扰有很好的过滤作用，可过滤掉大部分干扰信号。接着又是一个电容与一个电阻组成的RC滤波电路，可以起到辅助滤波抗干扰的作用，被前级滤波电路过滤完的信号再经过这个电路基本上较大的干扰都被过滤掉了。但是，如果有瞬间可以认为无穷大的干扰信号进来时，前两级滤波电路由于对能量的过滤与存储有一定的限度，故不能将瞬间视为无穷大的信号过滤掉，这时接下来就是一个稳压管，专门用于这样的瞬间打干扰信号的滤波。如果干扰信号的幅值大于了稳压管的稳压值，稳压管就会导通，将这里的电压幅值限制在稳压值附近，可以避免后面的电子元件被损坏。接下来信号还要经过R400(10K)和R407(100)组成的分压电路，可以将信号幅值进行进一步的限幅。然后，多路经过滤波的信号就进入了多路模拟转换开关CD4051，根据需要，可以将任意一路信号送给后级的A/D转换电路。经过多路模拟转换开关转换的信号并没有直接送给A/D转换电路，而是又经过了一个跟随器的滤波电路。经过多路转换开关出来的信号经检测可以看出，在干扰信号很强烈的时候，还是在一定的范围内波动的。所以在此又加了一个R414和C414组成的RC滤波电路，然后经过跟随器后送给A/D转换电路。在这里跟随器不但起到滤波的作用，而且万一有瞬间大的干扰信号进来的时候，还可以避免使嵌入式MCU的A/D转换部分损坏。到这里，A/D转换信号前的硬件滤波电路才算结束，虽然电路很多，但是实践证明有很强的抗干扰能力。
2.带A/D转换的嵌入式MCU控制系统模块如图3所示，本系统使用的是富士通公司的MB90F497嵌入式控制MCU，主要面向于汽车电子系统应用，所以具有很高的抗干扰能力和稳定性。要使这个最小系统能够运行，必须具备几个条件稳定的电源系统，稳定的晶振以及Reset上电复位电路。图3所示系统图已经具备了运行的基本条件。在系统能够正常运行的情况下，只要经过软件设置，集成在片内的A/D转换电路就可以正常工作了。MB90F497所带的片内A/D转换电路在16MHz晶振频率下，可以实现最小2.0μs的采样时间，最快6.12μs的信号转换时间。通过软件设置可以很方便的实现10位和8位A/D转换。经过前级滤波电路后的信号，经过A/D转换模块的转换，就可以实现从模拟信号到数字信号的转换。但是事实证明仅仅依靠硬件电路滤波后A/D转换的值还是有一定的波动的。所以，在硬件滤波的基础上，还要将MCU经过多次A/D转换的数值预先存入RAM，进行n次软件滤波，具体滤波的次数要根据实际情况反复试验后才能决定。这时得到的数据才是最终要使用的A/D转换值。这样的数据可以直接使用，也可以根据需要，通过同步串行口存入93C86EEPROM中，已备以后使用。
3.单片开关电源模块如图4所示，对于嵌入式MCU控制系统，尤其是带有A/D转换的测控系统，电源的稳定直接决定的系统的稳定和转换数值的正确性。所以，高精度、高抗干扰，高稳定性的嵌入式MCU数据采集系统需要一个稳定的电源系统。为此，本系统使用了单片开关电源作为系统(图4)的供电系统。首先是将380V的交流电经过降压变压器转换成20V的低压交流电，然后经过如图4所示的滤波电路后，整流成24V直流电，再经过单片开关电源LM2576后可以输出稳定的15V，5V直流电，且每一路的电流都可以达到3A。这样的电源的优点在于有很高的抗干扰能力。首先是交流电进来就有一个很好的共模和差模滤波电路，然后经过整流的电路又经过单片开关电源稳压成需要的电压，而开关电源本身就对外界串入的高频干扰信号有很强的抵抗作用。所以，这样的高抗干扰的电源系统完全可以满足高精度、高稳定、高抗干扰嵌入式MCU数据采集系统的需要，而且是这套系统不可或缺的一部分，也可以说是这套系统稳定运行的基石。
权利要求
1.一种焊机控制系统使用的数据采集系统，其特征在于，包括模拟信号采集电路模块、嵌入式MCU控制系统模块以及单片开关电源模块；所述模拟信号采集电路模块的输出端与嵌入式MCU控制系统模块内的A/D转换电路的输入端相连，用于将各种模拟信号经过滤波、分压电路，然后经过多路转换电路选择后，再次进行滤波，作为比较稳定的输入信号送给A/D转换电路；所述嵌入式MCU控制系统模块内带有A/D转换电路，其用于模拟信号的转换，将转换完的数据存入RAM，以备使用；所述单片开关电源模块生成其它两个模块所需要的电源，是另外两个模块能够稳定运行的基础。
2.根据权利要求1所述的焊机控制系统使用的数据采集系统，其特征在于，所述模拟信号采集电路模块包括依次电连接的π型滤波、RC滤波、稳压管限幅、分压电路、多路模拟转换开关、再次RC滤波以及跟随器滤波等硬件电路。
3.根据权利要求1所述的焊机控制系统使用的数据采集系统，其特征在于，所述单片开关电源模块包括依次电连接的降压变压器、共模和差模滤波电路以及单片开关电源。
4.根据权利要求3所述的焊机控制系统使用的数据采集系统，其特征在于，所述开关电源为LM2576。
全文摘要
本发明公开了一种焊机控制系统使用的数据采集系统。包括模拟信号采集电路模块、嵌入式MCU控制系统模块以及单片开关电源模块；模拟信号采集电路模块的输出端与A/D转换电路的输入端相连，用于将各种模拟信号经过滤波、分压电路，然后经过多路转换电路选择后，再次进行滤波，作为比较稳定的输入信号送给A/D转换电路；嵌入式MCU控制系统模块内带有A/D转换电路，其用于模拟信号的转换，将转换完的数据存入RAM，以备使用；单片开关电源模块为MCU控制系统模块和数据采集电路模块供电，保证电源的稳定性。本发明数据采集系统具有高抗干扰、高精度、高稳定性等优点，其对全数字焊机的开发具有极其重要的作用。
文档编号G05B19/048GK1825235SQ20061002402
公开日2006年8月30日 申请日期2006年2月21日 优先权日2006年2月21日
发明者尤志春 申请人:上海威特力焊接设备制造有限公司