一种四路模拟量输入AD采集器的制作方法

一种四路模拟量输入ad采集器
技术领域
1.本实用新型涉及电气通信领域，具体涉及一种四路模拟量输入ad采集器。


背景技术：

2.ad采集器是是一种用于对远程数据采集常用的模块式电气件。现有ad采集器先将传感器采集信号利用外部放大电路将毫伏信号放大0～5v，再利用ad 转换器转换成数字信号，其单片机于ad转换器内部寄存器读取各路数字量，并将转换的数字量通过rs-485即可实现对远程模拟量和开/关设备的数据采集和控制，实现对远程模拟量数据采集。目前使用的多路模拟量输入ad采集器由于电路结构设计问题，易受到电磁线圈干扰产生错误ad值，导致转换精度低、另外其采集称重传感器等毫伏信号时需放大电路，导致电路结构不仅复杂臃肿，而且成本较高。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是如何克服现有多路ad采集器抗干扰性差、转换精度低、电路结构复杂等缺陷，提供一种四路模拟量输入ad采集器，其能够同时直接读取四路传感器毫伏信号并进行模数转换输出，并具有转换速率快、显示精度最高、抗干扰能力强且误码率低等优点。
4.本四路模拟量输入ad采集器包括机壳和设置在机壳内部的控制电路，所述控制电路包括中央处理模块u1、模数转换模块u3、通讯接口模块u4、第一光耦隔离模块u6、第二光耦隔离模块u7、第三光耦隔离模块u8，其中，所述中央处理模块u1的输入端连接所述模数转换模块u3的输出端，中央处理模块 u1的输出端分别连接所述模数转换模块u3、第一光耦隔离模块u6、第二光耦隔离模块u7；所述模数转换模块u3、第一光耦隔离模块u6、第二光耦隔离模块u7、第三光耦隔离模块u8的输出端连接通讯接口模块u4。
5.具体到外部结构，所述机壳上设有四路传感模块通道接口、通讯接口、指示灯板和电源开关；所述四路传感模块通道接口连接机壳内部控制电路的模数转换模块u3输入端，所述通讯接口连接机壳内部控制电路的通讯接口模块u4 的输出端；所述电源开关用于与外部电源连接。
6.具体到控制电路元件型号，所述中央处理模块u1型号为stc12c5a60s2，所述模数转换模块u3型号为ad7193，所述第一光耦隔离器u6型号为6n137，所述第二光耦隔离器u7型号为6n137，所述第三光耦隔离器u8型号为6n137，所述通讯接口器u4型号型号为65lbc185。
7.具体到模块连接，
8.所述中央处理模块u1的11～13脚分别接模数转换模块u3的输出端3、27、 28脚进行数据采集，所述模数转换模块u3的输入端11、12脚通过端子j2与外部传感模块相连采集一路模拟信号，模数转换模块u3的输入端13、14脚通过端子j4与外部传感模块相连采集一路模拟信号，模数转换模块u3的输入端15、 16脚通过端子j3与外部传感模块相连采集一路模拟信号，模数转换模块u3的输入端17、18脚通过端子j1与外部传感模块相连采集一路模
拟信号；
9.所述中央处理模块u1的10、39、4脚分别接第一光耦隔离模块u6、第二光耦隔离模块u7、第三光耦隔离模块u8的3脚，所述第一光耦隔离模块u6、第二光耦隔离模块u7、第三光耦隔离模块u8的6脚分别接通讯接口模块u4 的2、1、4脚，通讯接口模块u4的6、7脚通过j9端子与外部串口通讯；
10.所述中央处理模块u1的40～44、34～37、22～25、脚接所述指示灯板；中央处理模块u1的8脚与通讯正常灯led20相连，中央处理模块u1的9脚与上电指示灯led21相连；
11.所述中央处理模块u1的14、15脚接晶振y1的1、2脚，所述中央处理模块u1的38脚接电源vcc，中央处理模块u1的16脚接地；外部直流24v电源通过机壳上的电源开关经端口j0为控制电路供电。
12.具体到模数转换模块外围电路，所述模数转换模块u3的22、23脚接地，模数转换模块u3的20脚经电阻r8接地，并经电解电容e2接模数转换模块 u3的19脚，模数转换模块u3的19脚经串联的电阻r7、r5接电源vcc，电阻r7、r5的共端经电阻r6接地。
13.具体到模数转换模块与单子间电路设计，所述模数转换模块u3经中间连接电路与端子j1相连，具体为，所述模数转换模块u3的17、18脚间连接有电解电容e302和电容c310，电解电容e302的正端与接地电容c309相连，电解电容e302的负端与接地电容c308相连，电解电容e302的正端经串接的电阻 cz304与端子j3的1脚相连，电解电容e302的负端经串联的电阻r301、cz303 接端子j1的2脚，电阻r302、r301间装有接地电容c307、c306和电容c305，端子j1的1、2脚分别经电阻r306、r305接地，端子j1的3脚接地线pe，端子j1的5、6脚间接有电容c303，端子j1的4脚经串联的保险丝f3、电感线圈cz302接电源vcc，并经并联的电容c302、电解电容e301接地。
14.进一步的，所述模数转换模块u3的15、16脚/14、13脚/12、11脚均为经中间电路分别与端子j3、j2、j4相连接。
15.具体到报警灯及指示灯设计与连接，所述的指示灯板包括绝缘电路板及其上经电阻装的与中央处理模块u1的40～44脚相连的五路故障ef报警灯led8、 led7、led6、led5、led4，与中央处理模块u1的34～37脚相连的四路故障 e1报警灯led13、led14、led15、led16，与中央处理模块u1的22～25脚连接通讯地址指示灯led27、led24、led25、led26，上述各led灯均同电源vcc相连。
16.本实用新型一种四路模拟量输入ad采集器，能够同时直接读取四路传感器毫伏信号并进行模数转换输出，并可通过485通讯总线、外接网络模块与多个设备通讯，其现了四路信号通道采取全差分输入的模拟量的组合扩展采集，并具有转换速率快、显示精度最高、抗干扰能力强且误码率低等优点，具有良好的经济和社会效益。
附图说明
17.下面结合附图对本实用新型一种四路模拟量输入ad采集器作进一步说明：
18.图1是本四路模拟量输入ad采集器的侧前方视角外部结构示意图；
19.图2是本四路模拟量输入ad采集器的侧后方视角外部结构示意图；
20.图3是本四路模拟量输入ad采集器所述控制电路的电路图；
21.图4是图3中a部位的局部放大图；
22.图5是图3中b部位的局部放大图；
23.图6是图3中c部位的局部放大图；
24.图7是图3中d部位的局部放大图。
25.图中：
26.1-机壳、2-传感模块通道接口、3-通讯接口、4-指示灯板、5-电源开关。
具体实施方式
27.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
29.以下用具体实施例对本实用新型技术方案做进一步描述，但本实用新型的保护范围不限制于下列实施例。
30.实施方式1：如图1至3所示，本四路模拟量输入ad采集器包括机壳1和设置在机壳1内部的控制电路，所述控制电路包括中央处理模块u1、模数转换模块u3、通讯接口模块u4、第一光耦隔离模块u6、第二光耦隔离模块u7、第三光耦隔离模块u8，其中，所述中央处理模块u1的输入端连接所述模数转换模块u3的输出端，中央处理模块u1的输出端分别连接所述模数转换模块u3、第一光耦隔离模块u6、第二光耦隔离模块u7；所述模数转换模块u3、第一光耦隔离模块u6、第二光耦隔离模块u7、第三光耦隔离模块u8的输出端连接通讯接口模块u4。
31.所述机壳1上设有四路传感模块通道接口2、通讯接口3、指示灯板4和电源开关5；所述四路传感模块通道接口2连接机壳1内部控制电路的模数转换模块u3输入端，所述通讯接口3连接机壳1内部控制电路的通讯接口模块u4的输出端；所述电源开关5用于与外部电源连接。
32.所述中央处理模块u1型号为stc12c5a60s2，所述模数转换模块u3型号为ad7193，所述第一光耦隔离器u6型号为6n137，所述第二光耦隔离器u7 型号为6n137，所述第三光耦隔离器u8型号为6n137，所述通讯接口器u4型号型号为65lbc185。
33.实施方式2：如图3至7所示，本四路模拟量输入ad采集器所述中央处理模块u1的11～13脚分别接模数转换模块u3的输出端3、27、28脚进行数据采集，所述模数转换模块u3的输入端11、12脚通过端子j2与外部传感模块相连采集一路模拟信号，模数转换模块u3的输入端13、14脚通过端子j4与外部传感模块相连采集一路模拟信号，模数转换模块u3的输入端15、16脚通过端子 j3与外部传感模块相连采集一路模拟信号，模数转换模块u3的输入端17、18 脚通过端子j1与外部传感模块相连采集一路模拟信号；所述中央处理模块u1 的10、39、4脚分别接第一光耦隔离模块u6、第二光耦隔离模块u7、第三光耦隔离模块u8的3脚，所
述第一光耦隔离模块u6、第二光耦隔离模块u7、第三光耦隔离模块u8的6脚分别接通讯接口模块u4的2、1、4脚，通讯接口模块u4的6、7脚通过j9端子与外部串口通讯；所述中央处理模块u1的40～44、 34～37、22～25、脚接所述指示灯板4；中央处理模块u1的8脚与通讯正常灯 led20相连，中央处理模块u1的9脚与上电指示灯led21相连；所述中央处理模块u1的14、15脚接晶振y1的1、2脚，所述中央处理模块u1的38脚接电源vcc，中央处理模块u1的16脚接地；外部直流24v电源通过机壳1上的电源开关5经端口j0为控制电路供电。其余结构和部件如实施方式1所述，不再重复描述。
34.实施方式3：如图4、6所示，本四路模拟量输入ad采集器所述模数转换模块u3的22、23脚接地，模数转换模块u3的20脚经电阻r8接地，并经电解电容e2接模数转换模块u3的19脚，模数转换模块u3的19脚经串联的电阻r7、r5接电源vcc，电阻r7、r5的共端经电阻r6接地。所述模数转换模块u3经中间连接电路与端子j1相连，具体为，所述模数转换模块u3的17、 18脚间连接有电解电容e302和电容c310，电解电容e302的正端与接地电容 c309相连，电解电容e302的负端与接地电容c308相连，电解电容e302的正端经串接的电阻cz304与端子j3的1脚相连，电解电容e302的负端经串联的电阻r301、cz303接端子j1的2脚，电阻r302、r301间装有接地电容c307、 c306和电容c305，端子j1的1、2脚分别经电阻r306、r305接地，端子j1 的3脚接地线pe，端子j1的5、6脚间接有电容c303，端子j1的4脚经串联的保险丝f3、电感线圈cz302接电源vcc，并经并联的电容c302、电解电容 e301接地。所述模数转换模块u3的15、16脚/14、13脚/12、11脚均为经中间电路分别与端子j3、j2、j4相连接。其余结构和部件如实施方式1所述，不再重复描述。
35.实施方式4：如图1至3所示，本四路模拟量输入ad采集器所述的指示灯板4包括绝缘电路板及其上经电阻装的与中央处理模块u1的40～44脚相连的五路故障ef报警灯led8、led7、led6、led5、led4，与中央处理模块u1 的34～37脚相连的四路故障e1报警灯led13、led14、led15、led16，与中央处理模块u1的22～25脚连接通讯地址指示灯led27、led24、led25、led26，上述各led灯均同电源vcc相连。其余结构和部件如实施方式1所述，不再重复描述。
36.运行时：本实用新型采用dc24v供电，一路经过隔离电源模块输出隔离电压dc5v单独为四路传感器供电。根据需要分别将称重传感器与端子j1-j4相连，进行信号读取转换后输出。具体的，传感器根据外部受到的力输出0～10mv模拟电压，经过10uh的隔离电感、1uf、0.1uf、0.01uf以及100欧姆的磁珠一系列的滤波，输出高精度的0—10mv电压，通过ad7193差分模拟输入和自身内部时钟，通过精密电阻1.5k欧姆、50欧姆电阻的串并联电路给ad7193提供一个精确的基准电压控制四路传感器，检测通道1至4，并将0～10mv的模拟信号转换为数字信号传递给中央处理模块u1，然后通过485隔离通讯给上位机。
37.本四路模拟量输入ad采集器能够同时直接读取四路传感器毫伏信号并进行模数转换输出，并可通过485通讯总线、外接网络模块与多个设备通讯，其现了四路信号通道采取全差分输入的模拟量的组合扩展采集，并具有转换速率快、显示精度最高、抗干扰能力强且误码率低等优点，具有良好的经济和社会效益。
38.以上描述显示了本实用新型的主要特征、基本原理，以及本实用新型的优点。对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施方式或者实施例的细节，且在不背离本实用新型的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新
型。因此应将上述实施方式或者实施例看作示范性的，且非限制性的。本实用新型的范围由所附权利要求而非上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
39.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。