CN202257202U - 16路模拟量数据采集板 - Google Patents

Abstract

16路模拟量数据采集板，涉及4-20mA电流信号的模拟量数据采集，主要包括16路模拟量输入采集电路、微处理器、SD卡存储模块、485通信模块、以太网通信模块。它能将工业现场的4-20mA电流信号作为输入采集并处理。具有SD卡存储模块，可以存储大量数据，这有利于查看和分析历史数据。同时具有485和以太网通信接口，可与上位机进行连接。其主要优势在于：高速，高精度，抗干扰能力强，具有多种接口，可以方便地存储历史数据，使用灵活，通用性强。

Description

16路模拟量数据采集板

技术领域

本实用新型涉及4-20mA工业标准电流信号的数据采集装置。 

背景技术

温度、压力等各种传感器在工业现场十分常见，工业现场的传感器大部分使用4-20mA电流模拟量做为传输信号，而现在的数据监控平台一般使用计算机，它是一种数字设备。因此需要有模拟量数据采集装置将4-20mA标准信号作为输入采集并转换成数字量送给计算机。 

但是，现有技术的模拟量数据采集装置速率和精度较低，电路中没有设计隔离保护电路，通信接口较少，而且对于采集得到的数据，没有进行实时存储，只能使用将数据传给计算机再存储的方式来保存历史数据。因此其使用成本高，安装不便，工作不稳定，速度和精度达不到要求，无法对历史数据进行分析或分析不便。 

市场需要一种高速，高精度，成本较低，性能可靠，接口丰富，可以方便的存储历史数据的模拟量数据采集装置。 

发明内容

本实用新型旨在推出一种16路模拟量数据采集板，对4-20mA电流信号进行采样，它具有高速，高精度，成本较低，工作稳定，接口丰富，可以方便地存储历史数据等特点。 

为此，本实用新型采用的技术方案主要由以下几个部分组成： 

16路模拟量输入采集电路、微处理器、SD卡存储模块、485通信模块与接口、以太网通信模块与接口。 

16路模拟量输入采集电路又包括16通道输入接口、16通道线性光耦隔离保护电路、AD转换电路。 

由于模拟量输入电路使用了线性光耦与现场进行隔离保护，这保证了***的工作稳定。 

微处理器为ARM内核的32位微处理器，AD转换芯片使用高速的16位精度AD芯片，这保证了***的高速与高精度。 

SD卡存储模块与微处理器连接，它可以将历史数据储存在SD卡中，设备空闲时可以将SD卡取下，然后拿到计算机上对历史数据进行查看与分析。 

微处理器可以通过485或者以太网通信接口使设备与计算机相连，把数据上传到上位机进行显示，并可以进行相关参数的定制，例如可以设定传感器的量程范围，从而为每个通道的数据进行量化。 

综上所述，本实用新型的16路模拟量数据采集板可以将工业现场的最多16路4-20mA电流信号从16通道输入接口输入，依次通过16通道隔离保护电路与AD转换电路后，将数据采集到微处理器，微处理器进一步对数据进行处理及计算。微处理器还可以将采集到的数据存储到SD卡并且上传到上位机显示。 

本实用新型与现有技术相比，其主要优势在于：其一，可以将采集到的各种数据或者计算结果存储到SD卡，使用户可以方便的进行历史数据分析，同时这个方案替代了使用工控计算机进行历史数据存储的方法，在提高易用性的同时降低了大量的成本。其二，具有多种接口，尤其以太网接口优势明显，用户可以通过任意一台联网的计算机查看数据，并进行参数设定与调整，方便了接线，同时可以进行远程监控。其三，由于使用的32位微处理器与16位精度的AD芯片，使其具有高速和高精度的特性。其四，模拟量输入设计了隔离保护电路，提高了整个电路的安全性与稳定性。其五，使用电路板的形式，体积小，可以很方便的嵌入到其他设备中去。其六，可以设定各个通道的量程范围，使用灵活，通用性好，用途广泛。 

附图说明

图1为本实用新型的电路方框图。 

具体实施方式

下面，结合附图，介绍本实用新型的具体实施方式。 

如图1所示，本实用新型16路模拟量数据采集板，包括16路模拟量输入采集电路、电源电路、微处理器、SD卡存储模块、485通信模块与接口、以太网通信模块与接口、实时时钟电路以及掉电存储模块。 

16路模拟量输入采集电路又包括16通道输入接口、16通道线性光耦隔离保护电路、AD转换电路。4-20mA电流信号通过输入接口到达隔离保护电路的前端，经过光电转换变成电压信号，AD转换电路采集这个电压信号并转化成数字量送给微控制器进行处理。16通道输入接口的每个通道有三个端子，分别为24V，GND和信号端子，可以方便的与三线制或者两线制传感器相连。 

电源电路包括电源输入接口与电源调整模块，电源调整模块通过DC-DC隔离电源器件产生两个互相隔离的电源分别供给微处理器、16通道隔离保护电路，这样使的输入与微处理器的电源相互独立，起到防止干扰，保护电路的作用。 

SD卡存储模块通过SPI接口与微处理器相连，微处理器每隔一段时间将当前每个通道的数据存储在SD卡上。实时时钟电路为数据提供时间信息，掉电存储模块可以保存设定参数等信息，使用户即使在掉电重启之后也不需要重新设定。 

使用时，通过电源输入接口为电路板提供24V直流电源，将工业现场的4-20mA电流信号接入16通道输入接口，在SD卡接口处***SD卡，并且通过485或者以太网接口使设备与上位机相连，在上位机上进行相关参数的设定。正常工作后，微处理器采集每个通道的数据并处理。采集一段时间后，可以将SD卡取出，然后在计算机上对存储在里面的历史数据进行查看，分析，打印等操作。 

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施实例，并非对本实用新型的限制。本行业的技术人员，在本方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本实用新型的技术实质对以上的实施实例所作的任何修改、变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。 

Claims (3)

1.16路模拟量数据采集板，其特征在于：包括16路模拟量输入采集电路、电源电路、微处理器、SD卡存储模块、485通信模块与接口、以太网通信模块与接口、实时时钟电路以及掉电存储模块；16路模拟量输入采集电路又包括16通道输入接口、16通道隔离保护电路、AD转换电路；其中微处理器分别与AD转换电路、SD卡存储模块、485通信模块、以太网通信模块相连；485和以太网通信模块用于与上位机连接，进行数据的显示和相关参数的设定。

2.根据权利要求1所述的16路模拟量数据采集板，其特征在于：所述SD卡存储模块用于存储采集得到的数据和计算结果。

3.根据权利要求1所述的16路模拟量数据采集板，其特征在于：所述电源电路包括电源输入接口与电源调整模块，电源调整模块产生两个互相隔离的电源分别供给微处理器、16通道隔离保护电路。