一种ad采集方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及AD采集领域，特别地，涉及一种电动执行机构的AD采集方法及装置。
【背景技术】
[0002] 在目前的智能型电动执行机构中，远程控制方式分为远程开关量控制方式、远程 模拟量控制方式以及总线控制方式。远程模拟量控制方式即为输入控制信号为4?20mA模 拟量信号。模拟量信号控制方式在DCS(DistributedControlSystem:分布式控制系统） 系统中比较常见，在目前的工业现场环境中使用非常广泛。
[0003] 而在目前国内大部分执行器厂家常用的采集方法是将输入的4?20mA模拟信号 进行线性放大，然后利用单片机进行AD采集。这样做，虽然能够实现4?20mA电流信号的 采集，但由于电流信号在线路中传输时，往往会存在损耗或波动，那么如果直接对经过转化 放大后的电压信号进行AD采集，可能导致信号的采集精度不高，或者无法采集到信号，甚 至可能出现对信号的错误采集，导致执行器在执行动作命令时，可能会出现短暂的错误指 令，最终导致一些控制之外的结果，例如：突然抖动、死区振荡等。所以亟需开发一种能提高 信号采集精度的AD采集方法及装置。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种AD采集方法及装置，以解决模拟信号采集过程中AD采集信号 出现采集精度不高或错误采集导致执行器错误执行的技术问题。
[0005] 本发明采用的技术方案如下：
[0006] 根据本发明的一个方面，提供一种AD采集方法，该AD采集方法包括：
[0007] 对处于一定范围[Ui(l，UiN]的源信号仏同时进行N种放大处理，得到N个输出信号 [U" …，Uk，…，UN]，其中N> 0,1 彡K彡N;
[0008] 其中，N种放大处理分别设定各自对应的有效输入区间[UiQ，Un]，[Un，Ui2]，.....，
[Uifrl)，UiN]和有效输出区间，每一种放大处理的有效输入区间与该种放大处理的有效输出 区间一一对应，N个有效输入区间将源信号仏连续分段；对于第K种放大处理，当源信号Ui 处于其有效输入区间[UitmUj内时，第K种放大处理将源信号仏放大为处于其有效输出 区间内的输出信号Uk;当源信号Ui小于其有效输入区间[UUik]的下限值Uum时，输 出信号Uk恒等于其有效输出区间的下限值；当源信号Ui大于其有效输入区间[UUik] 的上限值Uik时，输出信号Uk恒等于其有效输出区间的上限值；
[0009] 根据N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值输出采样值。
[0010] 进一步地，根据N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值输出采样 值包括：
[0011] 根据N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值辨别有效值；
[0012] 对有效值进行滤波处理，得到最终有效值；
[0013] 根据最终有效值Uk和读取序号K，以及第K种放大处理的输入信号和输出信号对 应关系的转换操作输出采样值。
[0014] 进一步地，根据N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值辨别有效 值包括：
[0015] 设定读取序号K=l;
[0016] 对第K种放大处理的输出信号Uk进行读取操作；
[0017] 判断第K个输出信号Uk是否小于第K种放大处理的有效输出区间的上限值，若是 则将第K个输出信号Uk作为有效值；若否则令K=K+1并判断K是否等于N，若否则执行读 取操作，若是则判断UN是否小于或等于第N种放大处理的有效输出区间的上限值，若是则 令Uk =UN作为有效值，若否则退出本次采样。
[0018] 可选地，根据N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值辨别有效值 包括：
[0019] 同时读取N种放大处理的输出信号；
[0020] 设定判断序号K= 1 ;
[0021] 对第K个输出信号Uk进行判断操作，若第K个输出信号Uk小于第K种放大处理的 有效输出区间的上限值时将第K个输出信号Uk作为有效值；否则令K=K+1并判断K是否 等于N，若否则执行判断操作，若是则判断UN是否小于或等于第N种放大处理的有效输出区 间的上限值，若是则令Uk=UN作为有效值，若否则退出本次采样。
[0022] 进一步地，对有效值进行滤波处理，得到最终有效值包括：
[0023] 启动计数器；
[0024] 调用AD采集函数，并连续读取M次，去掉最大值和最小值后，取平均值作为本次采 集的有效值，其中，M取大于3的整数；
[0025] 判断本次采集的有效值是否等于上一次采集的有效值，若否则将上一次采集的有 效值替换为本次采集的有效值，计数器值清〇,并结束本次有效值采集；若是将计数器值加 1，并判断计数器的值是否大于最大读取次数，若是，将上一次采集的有效值替换为本次采 集的有效值，并将本次采集的有效值作为最终有效值，计数器值清〇,若否则结束本次有效 值采集。
[0026] 根据本发明的另一方面，还提供了一种AD采集装置，该AD采集装置包括：
[0027] 放大装置，用于对处于一定范围[Ui(l，UiN]的源信号仏同时进行N种放大处理，得 到N个输出信号叫，…，Uk，…，UN]，其中N> 0,1彡K彡N;
[0028] 其中，N种放大处理分别设定各自对应的有效输入区间[UiQ，Un]，[Un，Ui2]，.....，
[uifrl)，UiN]和有效输出区间，每一种放大处理的有效输入区间与该种放大处理的有效输出 区间一一对应，N个有效输入区间将源信号Ui连续分段；对于第K种放大处理，当源信号Ui 处于其有效输入区间[UitmUj内时，第K种放大处理将源信号仏放大为处于其有效输出 区间内的输出信号Uk;当源信号Ui小于其有效输入区间[UUik]的下限值Uum时，输 出信号Uk恒等于其有效输出区间的下限值；当源信号Ui大于其有效输入区间[UUik] 的上限值Uik时，输出信号Uk恒等于其有效输出区间的上限值；
[0029] 输出装置，用于根据N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的值输出 采样值。
[0030] 进一步地，输出装置包括：
[0031] 有效值辨别单元，用于根据N种放大处理的输出信号分别处于其有效输出区间的 值辨别有效值；
[0032] 滤波单元，用于对有效值进行滤波处理，得到最终有效值；
[0033] 转转单元，根据最终有效值Uk和读取序号K，以及第K种放大处理的输入信号和输 出信号对应关系的转换操作输出采样值。
[0034] 进一步地，有效值辨别单元包括：
[0035] 读取初始化单元，用于设定读取序号K= 1 ;
[0036] 读取单元，用于对第K种放大处理的输出信号Uk进行读取操作；
[0037] 判断单元，用于判断第K个输出信号Uk是否小于第K种放大处理的有效输出区间 的上限值，若是则将第K个输出信号Uk作为有效值；若否则令K=K+1并判断K是否等于 N，若否则执行读取操作，若是则判断UN是否小于或等于第N种放大处理的有效输出区间的 上限值，若是则令Uk=UN作为有效值，若否则退出本次采样。
[0038] 进一步地，有效值辨别单元包括：
[0039] 读取单元，用于同时读取N种放大处理的输出信号；
[0040] 判断初始化单元，用于设定判断序号K= 1 ;
[0041] 判断单元，用于对第K个输出信号Uk进行判断操作，若第K个输出信号Uk小于第K 种放大处理的有效输出区间的上限值时将第K个输出信号Uk作为有效值；否则令K=K+1 并判断K是否等于N，若否则执行判断操作，若是则判断UN是否小于或等于第N种放大处理 的有效输出区间的上限值，若是则令Uk=UN作为有效值，若否则退出本次采样。
[0042] 进一步地，滤波单元包括：
[0043] 初始化单元，用于启动计数器；
[0044] 均值化单元，用于调用AD采集函数，并连续读取M次，去掉最大值和最小值后，取 平均值作为本次采集的有效值，其中，M取大于3的整数；
[0045] 最终有效值确定单元，用于判断本次采集的有效值是否等于上一次采集的有效 值，若否则将上一次采集的有效值替换为本次采集的有效值，计数器值清〇,并结束本次有 效值采集；若是将计数器值加1，并判断计数器的值是否大于最大读取次数，若是，将上一 次采集的有效值替换为本次采集的有效值，并将本次采集的有效值作为最终有效值，计数 器值清0，若否则结束本次有效值采集。
[0046] 本发明具有以下有益效果：
[0047] 本发明通过对处于一定范围的源信号同时进行多种放大处理，得到多个输