一种模拟量采集电路的制作方法

本实用新型涉及自动化控制领域，特别涉及一种模拟量采集电路。

背景技术：

在当前的自动化领域中，可编程逻辑控制器具有控制可靠、适用性强、易学易用等优点，已被越来越广泛的应用到工业控制现场。可编程逻辑控制器需要采集的现场模拟量一般包括以下几类：电流量，一般为0～20mA；电压量，一般为0～5V或±10V；热电阻，一般有Pt100、Cu50、Cu53、Cu100、Pt1000、Ni1000等；热电偶，一般有S、T、R、E、N、J、K等；热敏电阻，一般有PTC、NTC。

现有可编程逻辑控制器中模拟量采集一般只针对特定模拟量进行采集，有的只把电流、电压集成到一个模拟量拓展模块上进行采集。

在实现本实用新型的过程中，设计人发现现有技术至少存在以下问题：

现有模拟量采集电路模拟量在采集类型方面集成度较低，即使多个模拟量类型能用同一模块的采集电路，其也需要使用不同型号的接线端子来采集不同类型信号，且需要软件干预，给客户带来了许多使用不便；另外，现有模拟量输入扩展模块种类繁多，种类之间几乎没有通用性，给用户应用选型、备件选型和采购都带来了不便，采集不同的模拟量要配备不同的采集模块，重要型号模块都要采购备品备件，造成了成本增加、资源浪费。

技术实现要素：

鉴于此，本实用新型提供一种模拟量采集电路，用于可编程逻辑控制器采集多种类别模拟量信号，节省用户的备件成本。所述模拟量采集电路如下：

一种模拟量采集电路，所述电路包括：第一接线端子、第二接线端子、第三接线端子、第四接线端子、恒流源、拨码开关、电源电压、采样电阻、可调增益子电路和模数转换器；

所述第一接线端子与所述拨码开关的公共端相连，所述第二接线端子与所述可调增益子电路的正输入端相连，所述第三接线端子与所述采样电阻的一端相连，所述第四接线端子与所述采样电阻的另一端和所述可调增益子电路的负输入端相连；

所述拨码开关的拨码端可选择性地和所述恒流源或所述电源电压相连；

所述可调增益子电路的输出端与所述模数转换器相连。

进一步地，所述电路还包括分压电阻，所述分压电阻的一端与所述电源电压相连，所述分压电阻的另一端可选择地与所述拨码开关的拨码端相连。

进一步地，所述电路还包括滤波子电路，所述滤波子电路位于所述可调增益子电路与所述模数转换器之间。

进一步地，所述可调增益子电路包括运算放大器、增益调节网络和反馈网络。

进一步地，所述运算放大器包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述增益调节网络的一端与所述第一分压电阻相连，所述增益调节网络的另一端与所述第二分压电阻相连。

进一步地，所述反馈网络的一端与所述可调增益子电路的输出端相连，所述反馈网络的另一端与所述可调增益子电路的正输入端相连。

进一步地，所述电路还包括电流源，所述电流源位于所述第三接线端子和所述第四接线端子之间，所述第二接线端子和所述第三接线端子之间通过导线连接。

进一步地，所述电路还包括电压源，所述电压源位于所述第二接线端子和所述第四接线端子之间。

进一步地，所述电路还包括热电阻，所述拨码开关的拨码端与所述恒流源相连，所述热电阻的一端与所述第四接线端子相连，所述热电阻的另一端分别与所述第一接线端子和所述第二接线端子相连。

进一步地，所述电路还包括热敏电阻，所述拨码开关的拨码端与所述分压电阻相连，所述热敏电阻的一端与所述第四接线端子相连，所述热敏电阻的另一端分别与所述第一接线端子和第二接线端子相连。

本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是：

本实用新型的模拟量采集电路，包括第一接线端子、第二接线端子、第三 接线端子、第四接线端子、恒流源、拨码开关、电源电压、采样电阻、可调增益子电路和模数转换器，所述第一接线端子与所述拨码开关的公共端相连，所述第二接线端子与所述可调增益子电路的正输入端相连，所述第三接线端子与所述采样电阻的一端相连，所述第四接线端子与所述采样电阻的另一端和所述可调增益子电路的负输入端相连，所述拨码开关的拨码端可选择性地和所述恒流源或所述电源电压相连，所述可调增益子电路的输出端与所述模数转换器相连，通过接线端子之间不同方式的连接和拨码开关拨码端位置的选择实现不同类型模拟量信号的采集，具有通用性好、实用性强的特点，为用户节省了备件成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种模拟量采集电路结构示意图；

图2为本实用新型可调增益子电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例一的电流信号采集接线示意图；

图4为本实用新型实施例二的电压信号采集接线示意图；

图5为本实用新型实施例三的热电阻信号采集接线示意图；

图6为本实用新型实施例四的热敏电阻信号采集接线示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供了一种模拟量采集电路，如图1所示，其包括第一接线端子、第二接线端子、第三接线端子、第四接线端子、恒流源、拨码开关S1、电源电压、采样电阻R2、可调增益子电路和模数转换器；

具体地，第一接线端子与拨码开关S1的公共端相连，第二接线端子与可调增益子电路的正输入端相连，第三接线端子与采样电阻R2的一端相连，第四接 线端子与采样电阻R2的另一端和可调增益子电路的负输入端相连，拨码开关S1的拨码端可选择性地和恒流源或电源电压相连，可调增益子电路的输出端与模数转换器相连。

因此，本实用新型实施例利用第一接线端子、第二接线端子、第三接线端子、第四接线端子、恒流源、拨码开关S1、电源电压、采样电阻R2、可调增益子电路和模数转换器，通过接线端子之间不同方式的连接和拨码开关S1的拨码端位置的选择实现不同类型模拟量信号的采集，具有通用性好、实用性强的特点，为用户节省了备件成本。

为了更好地体现模拟量采集电路的特点，电路还包括分压电阻R1，分压电阻R1的一端与电源电压相连，分压电阻R1的另一端可选择地与拨码开关S1的拨码端相连，同时，电路还包括滤波子电路，滤波子电路位于可调增益子电路与模数转换器之间。

进一步地，如图2所示，可调增益子电路包括运算放大器、增益调节网络和反馈网络，其中，运算放大器包括第一分压电阻R_G1和第二分压电阻R_G2，增益调节网络的一端与第一分压电阻R_G1相连，增益调节网络的另一端与第二分压电阻R_G2相连，反馈网络的一端与可调增益子电路的输出端相连，反馈网络的另一端与可调增益子电路的正输入端相连，增益调节网络可通过调节运算放大器内的电阻来确定放大的倍数，用于调节运算放大器的放大倍数，反馈网络用于保证运算放大器的正常稳定运行。

需要说明的是，该模拟量采集电路在接线方式方面，不仅适用于单端接线方式，而且适用于差分接线方式。

在具体地实施中，采集不同模拟量信号的连接方式也有所不同。下面分别以四个实施例进行具体说明。

实施例一

本实施例中，电路还包括电流源，如图3所示，电流源位于第三接线端子和第四接线端子之间，第二接线端子和第三接线端子之间通过导线连接，使得第二接线端子和第三接线端子之间短接，电流信号经采样电阻R2后变换成电压信号，该电压信号由可调增益子电路放大，放大后的信号经过滤波子电路，提供给模数转换器转换成电压数字信号，该电压数字信号将传送给可编程逻辑控制器中的核心处理单元进行信号的识别和处理。

在实际使用过程中，当采集的模拟量为电流信号时，将电流源位于第三接线端子和第四接线端子之间，第二接线端子和第三接线端子之间通过导线连接，使得第二接线端子和第三接线端子之间短接，利用可调增益子电路可以调节电路的放大倍数，可调增益子电路的输出信号经滤波子电路后进入模数转换器转换成数字信号，完成电流信号模拟量采集过程。

实施例二

本实施例中，电路还包括电压源，如图4所示，电压源包括热电偶的输出电压信号，电压源位于第二接线端子和第四接线端子之间，该电压信号由可调增益子电路放大，放大后的信号经过滤波子电路，提供给模数转换器转换成电压数字信号，该电压数字信号将传送给可编程逻辑控制器中的核心处理单元进行信号的识别和处理。

在实际使用过程中，当采集的模拟量为电压信号时，将电压源位于第二接线端子和第四接线端子之间，利用可调增益子电路可以调节电路的放大倍数，可调增益子电路的输出信号经滤波子电路后进入模数转换器转换成数字量信号，完成电压信号模拟量采集过程。

实施例三

本实施例中，电路还包括热电阻，如图5所示，此时拨码开关S1的拨码端与恒流源相连，热电阻的一端与第四接线端子相连，热电阻的另一端分别与第一接线端子和第二接线端子相连，恒流源的电流经过热电阻产生电压信号，此信号由可调增益子电路放大，放大后的信号经过滤波子电路，提供给模数转换器转换成电压数字信号，该电压数字信号将传送给可编程逻辑控制器中的核心处理单元进行信号的识别和处理。

在实际使用过程中，当采集的模拟量为热电阻信号时，将拨码开关S1的拨码端与恒流源相连，热电阻的一端与第四接线端子相连，热电阻的另一端分别与第一接线端子和第二接线端子相连，利用可调增益子电路可以调节电路的放大倍数，可调增益子电路的输出信号经滤波子电路后进入模数转换器转换成数字量信号，完成热电阻信号模拟量采集过程。

实施例四

本实施例中，电路还包括热敏电阻，如图6所示，此时拨码开关S1的拨码端与分压电阻R1相连，热敏电阻的一端与第四接线端子相连，热敏电阻的另一 端分别与第一接线端子和第二接线端子相连，使得第一接线端子和第二接线端子之间短接，这样第二接线端子处的电压就是第二接线端子和第四接线端子之间的电压，此电压信号由可调增益子电路放大，放大后的信号经过滤波子电路，提供给模数转换器转换成电压数字信号，该电压数字信号将传送给可编程逻辑控制器中的核心处理单元进行信号的识别和处理。

在实际使用过程中，当采集的模拟量为热敏电阻信号时，将拨码开关S1的拨码端与分压电阻R1相连，热敏电阻的一端与第四接线端子相连，热敏电阻的另一端分别与第一接线端子和第二接线端子相连，使得第一接线端子和第二接线端子之间短接，利用可调增益子电路可以调节电路的放大倍数，可调增益子电路的输出信号经滤波子电路后进入模数转换器转换成数字量信号，完成热敏电阻信号模拟量采集过程。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本实用新型的技术方案，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。