CN102799114B - 一种信号调理设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号调理设备，包括：控制计算机，与控制计算机相连的主控制器模块，至少两个调理模块，调理模块内对应不同信号调理类型的调理板卡，所述主控制器模块与所述调理模块设置于背板上，背板上还设置有控制总线，主控制器模块通过控制总线与至少两个调理模块相连。所述控制计算机接收用户下发的调理指令，发送给主控制器模块，主控制器模块接收并解析所述调理指令，发送给预先配置好的与所述调理指令相对应的调理模块，该调理模块接收调理指令，并进行相应的信号调理。本发明中，计算机根据实际需要对信号调理板卡实时进行模式切换和参数设置，实现了在设备不断电的情况下实现动态的信号调理功能。

Description

一种信号调理设备

技术领域

本发明涉及数据采集和半物理仿真测试领域，尤其是涉及一种信号调理设备。

背景技术

现有的信号调理设备在数据采集和半物理仿真领域的应用起着桥梁的作用，它既负责将被测设备的信号转换成采集端能接受的信号，又能将采集端发出的激励信号调理成被测设备能接受的信号。在实际应用中，需要对至少两个物理信号的类型进行调理，针对不同的信号需要用不同的调理电路。同时，由于对这些信号进行的电气隔离，是单向的，因此根据输入信号的方向不同，隔离电路也会不同。

现有的信号调理设备大多采用可插拔式的板卡形式，每种信号对应一块调理板卡，所以调理板卡通过导轨固定插在一块背板上。若被测调理信号类型改变，则要更换相应的调理板卡或调整板卡的某种参数。

若***中的信号经常改变，则原有的调理设备将不适用。需要重新设计调理设备中调理板卡的调理电路或手动对调理电路进行调整以满足新的调理需求，这就给设计、安装与调试带来很多不便，无法实现快速便捷的对信号进行调理的目的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种信号调理设备，可以通过计算机灵活配置信号调理板卡的参数和工作模式，其具体方案如下：

一种信号调理设备，包括：

控制计算机，与所述控制计算机相连的主控制器模块，至少两个调理模块，所述主控制器模块与所述调理模块设置于背板的槽位上，所述主控制器模块通过控制总线分别与所述至少两个调理模块相连，其中，

所述控制计算机用于将用户下发的调理指令发送给所述主控制器模块，所述调理指令包含信号调理类型；

所述主控制器模块用于接收所述调理指令，根据所述信号调理类型，通过所述控制总线，将所述调理指令发送给预先配置好的，与所述调理指令相对应的所述调理模块；

与调理指令对应的所述调理模块用于接收所述调理指令，并进行相应的信号调理。

所述至少两个调理模块分别包括与所述信号调理类型相对应的调理板卡。

所述主控制器还用于：接收所述控制计算机发送的自检指令，通过所述控制总线，将所述自检指令分别发送给所述至少两个调理模块中的每个调理模块；

所述至少两个调理模块还用于：根据所述自检指令采集其对应槽位上的调理板卡信息，并通过所述控制总线和所述主控制器模块上传至所述控制计算机；

所述控制计算机还用于：根据所述调理板卡信息对相应的调理模块进行配置。

所述调理板卡信息包括：

该槽位是否插调理板卡；

所插调理板卡类型；

所插调理板卡的工作状态。

所述各调理模块分别包括：并联设置的输入调理子模块和输出调理子模块。

所述输入调理子模块包括：输入切换电路和与所述输入切换电路相连的第一调理电路；

所述输出调理子模块包括：输出切换电路和与所述输出切换电路相连的第二调理电路；

所述输入切换电路包括：第一继电器，所述第一继电器包括，与信号输出端相连的第一动触点、与所述第一调理电路的输入端相连的第二动触点、与所述第一调理电路的输出端相连的第一静触点以及与信号输入端相连的第二静触点；

所述输出切换电路包括：第二继电器，所述第二继电器包括，与信号输入端相连的第三动触点、与所述第二调理电路的输出端相连的第四动触点、与所述第二调理电路的输入端相连的第三静触点以及与信号输出端相连的第四静触点；

所述第一继电器与所述第二继电器通过互斥方式进行切换，当所述第一继电器的第一动触点与第二动触点同时闭合时，所述输入调理子模块导通，当所述第二继电器的第三动触点与第四动触点同时闭合时，所述输出调理子模块导通。

当所述调理模块为电压或电流阈值可控模块时，所述第一调理电路包括：：

第一电阻、第一比较器、第二电阻和第一可编程电阻，所述第一电阻的一端连接所述第一继电器的第二动触点，另一端连接所述第一比较器的正向输入端，所述第二电阻的一端连接电源电压Vcc，另一端连接所述第一比较器的负向输入端，所述第一比较器的负向输入端同时连接所述第一可编程电阻的一端，所述第一比较器的输出端连接所述第一继电器的第一静触点，所述第一可编程电阻另一端接地。

所述第二调理电路包括：

第三电阻、第二比较器、第四电阻和第二可编程电阻，所述第三电阻的一端连接所述第二继电器的第三静触点，另一端连接所述第二比较器的正向输入端，所述第四电阻的一端连接电源电压Vcc，另一端连接所述第二比较器的负向输入端，所述第二比较器的负向输入端同时连接所述第二可编程电阻的一端，所述第二比较器的输出端连接所述第二继电器的第四动触点，所述第二可编程电阻另一端接地。

当所述调理模块为模拟量调理模块时，所述第一调理电路包括：

第一可编程模拟信号调理芯片和第一隔离放大器，所述第一可编程模拟信号调理芯片的一端连接所述第一继电器的第二动触点，另一端连接所述第一隔离放大器的一端，所述第一隔离放大器的另一端连接所述第一继电器的第一静触点。

所述第二调理电路包括：

第二可编程模拟信号调理芯片和第二隔离放大器，所述第二可编程模拟信号调理芯片的一端连接所述第二继电器的第三静触点，另一端连接所述第二隔离放大器的一端，所述第二隔离放大器的另一端连接所述第二继电器的第四动触点。

上述信号调理设备带来的有益效果是：可以通过计算机根据实际需要对信号调理板卡实时进行模式切换和参数设置，从而可以在不断电的情况下，实现动态的信号调理功能，方便***的调试；更进一步地，该信号调理设备还可以通过控制计算机发送的自检指令，随时了解各调理模块的工作状态，使得信号调理设备更具有可维护性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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为本发明实施例公开的一种信号调理设备的基本结构图；

图2为本发明实施例公开的一种信号调理设备的流程图；

图3为本发明实施例公开的一种信号调理设备预先配置的工作流程图；

图4为本发明实施例公开的一种调理板卡实现可配置功能的电路图；

图5为本发明实施例公开的一种单刀双掷继电器的基本结构图；

图6为本发明实施例公开的一种第一调理电路的电路图；

图7为本发明实施例公开的一种第二调理电路的电路图；

图8为本发明实施例公开的又一种第一调理电路的电路图；

图9为本发明实施例公开的又一种第二调理电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开的一种信号调理设备的基本结构如图1所示，包括：控制计算机11、主控制器模块12、调理模块13、调理板卡14、背板15、控制总线16。

其中所述主控制器模块12与所述控制计算机11相连，所述调理模块13至少两个，每个调理模块13分别用于实现不同类型的信号调理，所述调理板卡14分别设置在对应的信号调理类型的调理模块13内，所述主控制器模块12与所述调理模块13通过插拔式的方式设置于背板15的槽位上，所述背板15上还设置有控制总线16，所述主控制器模块12通过所述控制总线16分别与所述至少两个调理模块13相连。

图2为本发明中上述实施例的操作流程图，包括：

步骤S21、所述控制计算机接收用户下发的调理指令，所述调理指令包含信号调理类型；

步骤S22、所述控制计算机将所述调理指令发送给主控制器模块；

步骤S23、所述主控制器模块接收所述调理指令；

步骤S24、所述主控制器模块根据所述信号调理类型，将所述调理指令通过控制总线发送给预先配置好的，与所述调理指令相对应的所述调理模块；

步骤S25、与调理指令对应的所述调理模块接收所述调理指令；

步骤S26、与调理指令对应的所述调理模块进行相应的信号调理。

进一步的，可以在步骤S23之后增加一个步骤：主控制器模块对接收到的调理指令进行解析。

本实施例公开的信号调理设备，一个调理电路对应至少两个调理板卡类型，通过控制计算机根据实际的需要对信号调理板卡实时进行模式的切换和参数的设置，使该信号调理设备可以在不断电的情况下，实现动态的信号调理功能，即使信号多次改变，设备也适用，不需要更换调理电路，方便了***的调试。

本发明公开的一种信号调理设备预先配置的工作流程如图3所示，包括：

步骤S31、控制计算机向主控制器模块发送自检指令；

步骤S32、所述主控制器模块接收所述控制计算机发送的自检指令；

步骤S33、所述主控制器模块解析所述自检指令；

步骤S34、所述主控制器模块将解析后的自检指令，通过控制总线发送给各调理模块；

步骤S35、所述各调理模块接收所述自检指令；

步骤S36、所述各调理模块采集对应的槽位上的调理板卡信息；

步骤S37、所述主控制器模块将所述调理板卡信息上传至所述控制计算机；

步骤S38、所述控制计算机根据各调理板卡的信息对各调理模块进行配置。

进一步的，设备工作过程中，所述控制计算机向所述各调理模块发送自检指令，获取所述各调理模块的工作状态。

优选的，所述各调理模块收集的所述调理板卡信息包括：各调理模块的槽位中是否插调理板卡；若插了调理板卡，所插调理板卡的类型；若插了调理板卡，所插调理板卡的工作状态。

本实施例公开的信号调理设备的预先配置过程，通过控制计算机发送自检指令，来获得各调理模块对应的调理板卡信息，根据各调理板卡信息对各调理模块进行配置，从而可以在所述主控制器模块接收到调理指令后，直接将调理指令发送给配置好的调理模块，节省了对调理指令进行配置的时间，可以在不掉电的情况下改变信号调理类型。

本发明公开的一种调理板卡实现可配置功能的电路图如图4所示，包括：并联设置的输入调理子模块41和输出调理子模块42。

其中，输入调理子模块41包括：输入切换电路和与所述输入切换电路相连的第一调理电路；输出调理子模块42包括：输出切换电路和与所述输出切换电路相连的第二调理电路。

所述输入切换电路包括第一继电器EK1，所述第一继电器EK1包括，第一动触点415、第二动触点414、第一静触点416以及第二静触点413。

其中，第一动触点415与信号输出端相连，第二动触点414与所述第一调理电路的输入端相连，第一静触点416与所述第一调理电路的输出端相连，第二静触点413与信号输入端相连。

所述输出切换电路包括第二继电器EK2，所述第二继电器EK2包括，第三动触点425、第四动触点424、第三静触点426以及第四静触点423。

其中，第三动触点425与信号输入端相连，第四动触点424与所述第二调理电路的输出端相连，第三静触点426与所述第二调理电路的输入端相连，第四静触点423与信号输出端相连。

其中，所述第一继电器EK1与所述第二继电器EK2通过互斥的方式进行切换，当所述第一继电器EK1的第一动触点415与第二动触点414同时闭合时，所述输入调理子模块导通；当所述第二继电器EK2的第三动触点425与第四动触点424同时闭合时，所述输出调理子模块导通。

本说明书实施例中，所使用的继电器为单刀双掷继电器，其基本结构如图5所示。在本说明书实施例中，还可采用其他类型的继电器，如双刀双掷继电器。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所提到的继电器，而是要符合与本文所公开的原理相一致的最宽的范围。

本实施例公开的一种对信号调理板卡实现可配置的电路，通过继电器EK1、EK2实现信号调理板卡的可配置功能，通过一个调理电路同时实现数字量输入和数字量输出两种，简化了电路，使信号调理实现起来更方便。

本发明公开的一种第一调理电路的电路图如图6所示，包括：

第一调理电路包括：第一电阻R61、第一比较器K61、第二电阻R62和第一可编程电阻RP61，所述第一电阻R61的一端连接所述第一继电器EK1的第二动触点，另一端连接所述第一比较器K61的正向输入端，所述第二电阻R62的一端连接电源电压Vcc，另一端连接所述第一比较器K61的负向输入端，所述第一比较器K61的负向输入端同时连接所述第一可编程电阻RP61的一端，所述第一比较器K61的输出端连接所述第一继电器EK1的第一静触点，所述第一可编程电阻RP61另一端接地。

另外的，第二调理电路如图7所示，包括：第三电阻R73、第二比较器K72、第四电阻R74和第二可编程电阻RP72，所述第三电阻R73的一端连接所述第二继电器EK2的第三静触点，另一端连接所述第二比较器K72的正向输入端，所述第四电阻R74的一端连接电源电压Vcc，另一端连接所述第二比较器K72的负向输入端，所述第二比较器K72的负向输入端同时连接所述第二可编程电阻RP72的一端，所述第二比较器K72的输出端连接所述第二继电器EK2的第四动触点，所述第二可编程电阻RP72另一端接地。

本实施例公开的可编程电阻实现电压或电流阈值可控的调理电路，通过一个调理电路实现电压或电流阈值的输入和输出的控制，使电路得到简化，操作更方便。

本发明公开的又一种第一调理电路的电路如图8所示，包括：

第一可编程模拟信号调理芯片81和第一隔离放大器82。其中，所述第一可编程模拟信号调理芯片81的一端连接所述第一继电器EK1的第二动触点，另一端连接所述第一隔离放大器82的一端，所述第一隔离放大器82的另一端连接所述第一继电器EK1的第一静触点。

另外的，第二调理电路如图9所示，包括：第二可编程模拟信号调理芯片91和第二隔离放大器92，所述第二可编程模拟信号调理芯片91的一端连接所述第二继电器EK2的第三静触点，另一端连接所述第二隔离放大器92的一端，所述第二隔离放大器92的另一端连接所述第二继电器EK2的第四动触点。

本实施例公开的通过可编程器件实现模拟量可编程调理的电路，将模拟量的输入和输出两种调理置于一块调理板卡上，通过编程决定是模拟量的输入调理还是模拟量的输出调理，还能通过编程决定模拟量的放大倍数，使***的操作更方便。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种信号调理设备，其特征在于，包括：

控制计算机，与所述控制计算机相连的主控制器模块，至少两个调理模块，所述主控制器模块与所述调理模块设置于背板的槽位上，所述主控制器模块通过控制总线分别与所述至少两个调理模块相连，其中，

所述控制计算机用于将用户下发的调理指令发送给所述主控制器模块，所述调理指令包含信号调理类型；

所述主控制器模块用于接收所述调理指令，根据所述信号调理类型，通过所述控制总线，将所述调理指令发送给经控制计算机预先配置好的，与所述调理指令相对应的所述调理模块；

与调理指令对应的所述调理模块用于接收所述调理指令，并进行相应的信号调理；

所述至少两个调理模块分别包括与所述信号调理类型相对应的调理板卡，

所述主控制器模块还用于：接收所述控制计算机发送的自检指令，通过所述控制总线，将所述自检指令分别发送给所述至少两个调理模块中的每一个调理模块；

所述至少两个调理模块还用于：根据所述自检指令采集其对应槽位上的调理板卡信息，并通过所述控制总线和所述主控制器模块上传至所述控制计算机，所述调理板卡信息包括：该槽位是否插调理板卡；所插调理板卡类型；所插调理板卡的工作状态；

所述控制计算机还用于：根据所述调理板卡信息对相应的调理模块进行配置。

2.根据权利要求1所述的信号调理设备，其特征在于，所述各调理模块分别包括：并联设置的输入调理子模块和输出调理子模块。

3.根据权利要求2所述的信号调理设备，其特征在于，所述输入调理子模块包括：输入切换电路和与所述输入切换电路相连的第一调理电路；

所述输出调理子模块包括：输出切换电路和与所述输出切换电路相连的第二调理电路；

所述输入切换电路包括：第一继电器，所述第一继电器包括，与信号输出端相连的第一动触点、与所述第一调理电路的输入端相连的第二动触点、与所述第一调理电路的输出端相连的第一静触点以及与信号输入端相连的第二静触点；

所述输出切换电路包括：第二继电器，所述第二继电器包括，与信号输入端相连的第三动触点、与所述第二调理电路的输出端相连的第四动触点、与所述第二调理电路的输入端相连的第三静触点以及与信号输出端相连的第四静触点；

所述第一继电器与所述第二继电器通过互斥方式进行切换，当所述第一继电器的第一动触点与第二动触点同时闭合时，所述输入调理子模块导通，当所述第二继电器的第三动触点与第四动触点同时闭合时，所述输出调理子模块导通。

4.根据权利要求3所述的信号调理设备，其特征在于，当所述调理模块为电压或电流阈值可控模块时，所述第一调理电路包括：

第一电阻、第一比较器、第二电阻和第一可编程电阻，所述第一电阻的一端连接所述第一继电器的第二动触点，另一端连接所述第一比较器的正向输入端，所述第二电阻的一端连接电源电压Vcc，另一端连接所述第一比较器的负向输入端，所述第一比较器的负向输入端同时连接所述第一可编程电阻的一端，所述第一比较器的输出端连接所述第一继电器的第一静触点，所述第一可编程电阻另一端接地。

5.根据权利要求4所述的信号调理设备，其特征在于，所述第二调理电路包括：

第三电阻、第二比较器、第四电阻和第二可编程电阻，所述第三电阻的一端连接所述第二继电器的第三静触点，另一端连接所述第二比较器的正向输入端，所述第四电阻的一端连接电源电压Vcc，另一端连接所述第二比较器的负向输入端，所述第二比较器的负向输入端同时连接所述第二可编程电阻的一端，所述第二比较器的输出端连接所述第二继电器的第四动触点，所述第二可编程电阻另一端接地。

6.根据权利要求3所述的信号调理设备，其特征在于，当所述调理模块为模拟量调理模块时，所述第一调理电路包括：

第一可编程模拟信号调理芯片和第一隔离放大器，所述第一可编程模拟信号调理芯片的一端连接所述第一继电器的第二动触点，另一端连接所述第一隔离放大器的一端，所述第一隔离放大器的另一端连接所述第一继电器的第一静触点。

7.根据权利要求4所述的信号调理设备，其特征在于，所述第二调理电路包括：

第二可编程模拟信号调理芯片和第二隔离放大器，所述第二可编程模拟信号调理芯片的一端连接所述第二继电器的第三静触点，另一端连接所述第二隔离放大器的一端，所述第二隔离放大器的另一端连接所述第二继电器的第四动触点。