CN211906041U - 一种多路数高速数据采集器 - Google Patents
一种多路数高速数据采集器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN211906041U CN211906041U CN202020776162.5U CN202020776162U CN211906041U CN 211906041 U CN211906041 U CN 211906041U CN 202020776162 U CN202020776162 U CN 202020776162U CN 211906041 U CN211906041 U CN 211906041U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- voltage
- resistor
- differential amplifier
- speed data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn - After Issue
Links
- 238000013480 data collection Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 45
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 20
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 16
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 14
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
本实用新型提出了一种多路数高速数据采集器，包括模拟量采集单元，所述模拟量采集单元包括电流电压转化模块和多路切换开关，所述电流电压转化模块包括差分放大电路、电压调零电路及电压调幅电路，本实用新型的多路数高速数据采集器可将传感器输出的模拟电流信号转化为可供AD转换模块识别的电压信号，电流电压转化模块的输入级采用了差分放大电路，差分放大电路可有效抑制环境噪声，对共模信号具有良好的抑制作用，可有效抑制零点漂移现象的产生，保证电路的正常运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及数据采集技术领域，尤其涉及一种多路数高速数据采集器。
背景技术
在风电领域，为准确掌握风电场的运行状态，需采集多种参数，如风叶转速、振幅、风向、风速、发电机组运行频率、电压、电流等等。在***设计中，多通道、高精度、高速通信的数据采集器是检测风电场状态准确性的重要保障。数据采集器以控制器为核心，包括模拟量采集单元、开关量采集单元、开关量输出单元、模拟量输出单元、存储器电路和电源电路等模块。由于相对于电压量，电流量的抗干扰能力及远距离传输能力均具有明显优势，工业用仪器仪表及传感器通常采用4-20mA电流量作为其输出，从而数据采集器中模拟量采集单元常以电流作为输入。由于模拟量采集单元中AD转换模块基本只能识别电压量，需将传感器输入的电流转化为电压。
一般的，模拟量采集单元中的电流电压转化电路常为由运放构成的电压并联负反馈电路，由于电压并联负反馈电路无法有效抑制环境噪声，即抑制共模信号，无法有效抑制零点漂移现象。
实用新型内容
有鉴于此本实用新型提出了一种多路数高速数据采集器，以解决传统数据采集器的模拟量采集单元无法有效抑制环境噪声的问题。
本实用新型的技术方案是这样实现的：一种多路数高速数据采集器，包括模拟量采集单元，所述模拟量采集单元包括电流电压转化模块和多路切换开关，所述电流电压转化模块包括差分放大电路、电压调零电路及电压调幅电路，其中：
所述差分放大电路的输入端适于接入传感器输出的电流信号，所述差分放大电路用于将所述电流信号转化为电压信号；
所述电压调零电路的输入端与所述差分放大电路的输出端相连，所述电压调零电路用于在输入所述电流信号最小值后输出零电压信号；
所述电压调零电路的输出端与所述电压调幅电路的输入端相连，所述电压调幅电路的输出端与所述多路切换开关的输入端相连。
可选的，所述差分放大电路包括采样电阻R1及差分放大器U1，采样电阻R1的两端分别与差分放大器U1的同相输入端、反相输入端相连，采样电阻R1、差分放大器U1同相输入端的公共端与所述电流信号的正极相连，采样电阻R1、差分放大器U1反相输入端的公共端与所述电流信号的负极相连，差分放大器U1的输出端与所述电压调零电路的输入端相连。
可选的，所述电压调零电路包括电阻R2、可变电阻R3、电压跟随器U2及差分放大器U3，所述差分放大电路的输出端与差分放大器U3的同相输入端相连，电源经串联的电阻R2、可变电阻R3接地，可变电阻R3的中间触点经电压跟随器U2与差分放大器U3的反相输入端相连，差分放大器U3的输出端与所述电压调幅电路的输入端相连。
可选的，所述电压调幅电路包括电阻R4、电阻R5、可变电阻R6及运算放大器U4，所述电压调零电路的输出端经电阻R4与运算放大器U4的同相输入端相连，运算放大器U4的输出端与所述多路切换开关的输入端相连，运算放大器U4的输出端还依次经可变电阻R6、电阻R5接地，可变电阻R6、电阻R5的公共端与运算放大器U4的反相输入端相连。
可选的，所述模拟量采集单元还包括采样保持器和AD转换模块，所述多路切换开关的输出端经所述采样保持器与所述AD转换模块的输入端相连。
可选的，所述电流电压转化模块还包括阻抗匹配电路，所述电压调幅电路的输出端经所述阻抗匹配电路与所述多路切换开关的输入端相连。
可选的，所述电流电压转化模块还包括滤波电路，所述滤波电路接入所述阻抗匹配电路的输出端与所述多路切换开关的输入端之间。
可选的，所述滤波电路包括电感L1、电容C1、电容C2，电感L1的一端经电容C1接地，电感L1的另一端经电容C2接地，电感L1、电容C1的公共端与所述阻抗匹配电路的输出端相连，电感L1、电容C2的公共端与所述多路切换开关的输入端相连。
可选的，所述多路数高速数据采集器配置有2个串口、3个以太网口、1个SD口及2个以上的USB口。
本实用新型的多路数高速数据采集器相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本实用新型的多路数高速数据采集器可将传感器输出的模拟电流信号转化为可供AD转换模块识别的电压信号，电流电压转化模块的输入级采用了差分放大电路，差分放大电路可有效抑制环境噪声，对共模信号具有良好的抑制作用，可有效抑制零点漂移现象的产生，保证电路的正常运行；
(2)本实用新型的多路数高速数据采集器可通过阻抗匹配电路做阻抗匹配与变换的处理，以降低模拟量数据采集的误差；
(3)本实用新型的多路数高速数据采集器可通过滤波电路过滤电路的高频电磁干扰。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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为本实用新型的模拟量采集单元的结构框图；
图2为本实用新型的差分放大电路、电压调零电路及电压调幅电路的电路图；
图3为本实用新型的滤波电路的电路图。
附图标记说明：
10-差分放大电路；20-电压调零电路；30-电压调幅电路。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实施例的多路数高速数据采集器包括模拟量采集单元，所述模拟量采集单元包括电流电压转化模块和多路切换开关，所述电流电压转化模块包括差分放大电路10、电压调零电路20及电压调幅电路30，其中：
所述差分放大电路10的输入端适于接入传感器输出的电流信号，所述差分放大电路10用于将所述电流信号转化为电压信号；
所述电压调零电路20的输入端与所述差分放大电路10的输出端相连，所述电压调零电路20用于在输入所述电流信号最小值后输出零电压信号；
所述电压调零电路20的输出端与所述电压调幅电路30的输入端相连，所述电压调幅电路30的输出端与所述多路切换开关的输入端相连。
一般的，多路数高速数据采集器还包括控制器、开关量采集单元、开关量输出单元、模拟量输出单元、存储器单元和电源单元等，上述单元均为传统常见功能单元，其具体电路在此不再赘述，不在本实施例的说明范围之内
一般的，如图1所示，模拟量采集单元还包括采样保持器和AD转换模块，多路切换开关的输出端经采样保持器与AD转换模块的输入端相连。其中，电流电压转化模块用于将经传感器变换后的电流模拟量转化为可供AD转换模块识别的量程范围电压；由于待采集的模拟信号有多路，为了减少采样保持器及AD转换模块的数量，多路切换开关用于按照设计指标中的数据采集频率，轮流切换各路信号至采样保持器及AD转换模块；在对模拟信号进行模数转换时，从启动采集到变换结束的数字量输出，需要一定的时间，即AD转换孔径时间，当输入信号的频率较高时，由于孔径时间的存在，会造成数据较大的误差，为了防止这种误差的产生，必须在AD转换开始时将信号电平稳定一段时间，即进行采样保持；AD转换模块用于按一定要求的采集频率与精度将输入的连续变换的模拟信号转换为数字信号，并将转换结果输出至控制器，控制器再将数据缓冲打包后向数据存储单元发送。采样保持器、AD转换模块及多路切换开关均为常见电路模块，不在本实施例的说明范围之内。
本实施例中，经传感器变换后的电流模拟量经差分放大电路10转化为电压信号，由于一般的AD转换模块量程为0-5V或0-10V等，差分放大电路10输出的电压信号还要经过电压调零电路20进行调零，即在传感器输入电流信号最小值时输出零电压信号，此时电压调零电路20可输出0-nV电压，还需经过电压调幅电路30进行放大，匹配达AD转换模块的采样范围，实现最大的测量精度。
这样，本实施例的电流电压转化模块可将传感器输出的模拟电流信号转化为可供AD转换模块识别的电压信号，电流电压转化模块的输入级采用了差分放大电路10，差分放大电路10可有效抑制环境噪声，对共模信号具有良好的抑制作用，可有效抑制零点漂移现象的产生，保证电路的正常运行。
具体的，如图2所示，所述差分放大电路10包括采样电阻R1及差分放大器U1，采样电阻R1的两端分别与差分放大器U1的同相输入端、反相输入端相连，采样电阻R1、差分放大器U1同相输入端的公共端与所述电流信号的正极相连，采样电阻R1、差分放大器U1反相输入端的公共端与所述电流信号的负极相连，差分放大器U1的输出端与所述电压调零电路20的输入端相连。这样可通过上述差分放大电路10将传感器输出的模拟电流信号转化为电压信号。
如图2所示，所述电压调零电路20包括电阻R2、可变电阻R3、电压跟随器U2及差分放大器U3，所述差分放大电路10的输出端与差分放大器U3的同相输入端相连，电源经串联的电阻R2、可变电阻R3接地，可变电阻R3的中间触点经电压跟随器U2与差分放大器U3的反相输入端相连，差分放大器U3的输出端与所述电压调幅电路30的输入端相连。其中，只需要改变可变电阻R3的阻值，使得在差分放大电路10的输入电流最小时，电压跟随器U2的输出与差分放大器U1的输出相等即可，这样可通过上述电压调零电路20使得在传感器输入最小电流时电路的电压输出为零，即实现调零。
如图2所示，所述电压调幅电路30包括电阻R4、电阻R5、可变电阻R6及运算放大器U4，所述电压调零电路20的输出端经电阻R4与运算放大器U4的同相输入端相连，运算放大器U4的输出端与所述多路切换开关的输入端相连，运算放大器U4的输出端还依次经可变电阻R6、电阻R5接地，可变电阻R6、电阻R5的公共端与运算放大器U4的反相输入端相连。其中，只需要改变可变电阻R6的阻值，使得在差分放大电路10的输入电流最大时，运算放大器U4输出AD转换模块的最大量程，这样可通过上述电压调幅电路30将电压调零电路20输出的电压转化为可供AD转换模块采样的量程电压。
可选的，如图1所示，所述电流电压转化模块还包括阻抗匹配电路，所述电压调幅电路30的输出端经所述阻抗匹配电路与所述多路切换开关的输入端相连。由于部分传感器的信号输出阻抗很大，如果这些信号直接传输至模拟量采集单元，那么这些信号就如同经过电阻分压，偏离原本的值，造成数据采集器采集而得的参数存在一定的误差。本实施例针对这些大输出阻抗的信号，通过阻抗匹配电路做阻抗匹配与变换的处理。阻抗匹配电路可为由运放构成的电压跟随器。
可选的，如图1所示，所述电流电压转化模块还包括滤波电路，所述滤波电路接入所述阻抗匹配电路的输出端与所述多路切换开关的输入端之间。滤波的目是为了消除混入被测信号中的一些干扰信号。一般情况下，在信号被送到模拟量采集单元之前都需加一个低通滤波器以消除噪声。
具体的，如图2所示，所述滤波电路包括电感L1、电容C1、电容C2，电感L1的一端经电容C1接地，电感L1的另一端经电容C2接地，电感L1、电容C1的公共端与所述阻抗匹配电路的输出端相连，电感L1、电容C2的公共端与所述多路切换开关的输入端相连。这样可通过上述LC低通滤波电路来抑制高频电磁干扰。电容C1、电容C2的取值可为0.1μf，电感L1可为220μH。
可选的，所述多路数高速数据采集器配置有2个串口、3个以太网口、1个SD口及2个以上的USB口。这样可适用于复杂的***或多个设备的数据采集，扩展性强。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，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。
Claims (9)
1.一种多路数高速数据采集器，包括模拟量采集单元，所述模拟量采集单元包括电流电压转化模块和多路切换开关，其特征在于，所述电流电压转化模块包括差分放大电路(10)、电压调零电路(20)及电压调幅电路(30)，其中：
所述差分放大电路(10)的输入端适于接入传感器输出的电流信号，所述差分放大电路(10)用于将所述电流信号转化为电压信号；
所述电压调零电路(20)的输入端与所述差分放大电路(10)的输出端相连，所述电压调零电路(20)用于在输入所述电流信号最小值后输出零电压信号；
所述电压调零电路(20)的输出端与所述电压调幅电路(30)的输入端相连，所述电压调幅电路(30)的输出端与所述多路切换开关的输入端相连。
2.如权利要求1所述的多路数高速数据采集器，其特征在于，所述差分放大电路(10)包括采样电阻R1及差分放大器U1，采样电阻R1的两端分别与差分放大器U1的同相输入端、反相输入端相连，采样电阻R1、差分放大器U1同相输入端的公共端与所述电流信号的正极相连，采样电阻R1、差分放大器U1反相输入端的公共端与所述电流信号的负极相连，差分放大器U1的输出端与所述电压调零电路(20)的输入端相连。
3.如权利要求1所述的多路数高速数据采集器，其特征在于，所述电压调零电路(20)包括电阻R2、可变电阻R3、电压跟随器U2及差分放大器U3，所述差分放大电路(10)的输出端与差分放大器U3的同相输入端相连，电源经串联的电阻R2、可变电阻R3接地，可变电阻R3的中间触点经电压跟随器U2与差分放大器U3的反相输入端相连，差分放大器U3的输出端与所述电压调幅电路(30)的输入端相连。
4.如权利要求1所述的多路数高速数据采集器，其特征在于，所述电压调幅电路(30)包括电阻R4、电阻R5、可变电阻R6及运算放大器U4，所述电压调零电路(20)的输出端经电阻R4与运算放大器U4的同相输入端相连，运算放大器U4的输出端与所述多路切换开关的输入端相连，运算放大器U4的输出端还依次经可变电阻R6、电阻R5接地，可变电阻R6、电阻R5的公共端与运算放大器U4的反相输入端相连。
5.如权利要求1所述的多路数高速数据采集器，其特征在于，所述模拟量采集单元还包括采样保持器和AD转换模块，所述多路切换开关的输出端经所述采样保持器与所述AD转换模块的输入端相连。
6.如权利要求1所述的多路数高速数据采集器，其特征在于，所述电流电压转化模块还包括阻抗匹配电路，所述电压调幅电路(30)的输出端经所述阻抗匹配电路与所述多路切换开关的输入端相连。
7.如权利要求6所述的多路数高速数据采集器，其特征在于，所述电流电压转化模块还包括滤波电路，所述滤波电路接入所述阻抗匹配电路的输出端与所述多路切换开关的输入端之间。
8.如权利要求7所述的多路数高速数据采集器，其特征在于，所述滤波电路包括电感L1、电容C1、电容C2，电感L1的一端经电容C1接地，电感L1的另一端经电容C2接地，电感L1、电容C1的公共端与所述阻抗匹配电路的输出端相连，电感L1、电容C2的公共端与所述多路切换开关的输入端相连。
9.如权利要求1-8任一所述的多路数高速数据采集器，其特征在于，所述多路数高速数据采集器配置有2个串口、3个以太网口、1个SD口及2个以上的USB口。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020776162.5U CN211906041U (zh) | 2020-05-12 | 2020-05-12 | 一种多路数高速数据采集器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020776162.5U CN211906041U (zh) | 2020-05-12 | 2020-05-12 | 一种多路数高速数据采集器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN211906041U true CN211906041U (zh) | 2020-11-10 |
Family
ID=73271876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202020776162.5U Withdrawn - After Issue CN211906041U (zh) | 2020-05-12 | 2020-05-12 | 一种多路数高速数据采集器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN211906041U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112834804A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-25 | 成都杰启科电科技有限公司 | 一种低成本高精度的电流采集传感器及其控制方法 |
| CN114063523A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-02-18 | 广西电网有限责任公司崇左供电局 | 一种跳合闸回路采集器 |
| CN114089067A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-02-25 | 广西电网有限责任公司崇左供电局 | 一种变电站电气二次回路可视化*** |
-
2020
- 2020-05-12 CN CN202020776162.5U patent/CN211906041U/zh not_active Withdrawn - After Issue
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112834804A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-25 | 成都杰启科电科技有限公司 | 一种低成本高精度的电流采集传感器及其控制方法 |
| CN114063523A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-02-18 | 广西电网有限责任公司崇左供电局 | 一种跳合闸回路采集器 |
| CN114089067A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-02-25 | 广西电网有限责任公司崇左供电局 | 一种变电站电气二次回路可视化*** |
| CN114089067B (zh) * | 2021-11-17 | 2024-05-28 | 广西电网有限责任公司崇左供电局 | 一种变电站电气二次回路可视化*** |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN211906041U (zh) | 一种多路数高速数据采集器 | |
| CN102488509B (zh) | 一种生物电信号采集装置及方法 | |
| CN104991115B (zh) | 一种斩波式直流电流检测方法及电路 | |
| CN209946260U (zh) | 一种改进型信号采样电路 | |
| CN210142143U (zh) | 一种高精度的电流采样电路 | |
| CN111238632B (zh) | 一种高精度振动信号采集及处理*** | |
| CN102323466A (zh) | 一种微弱信号采集处理电路 | |
| CN108872697A (zh) | 用于动力电池单体的高抗扰电压采集电路及其方法 | |
| CN202735407U (zh) | 有源电力滤波器谐波检测装置 | |
| CN106452387A (zh) | 一种基于开关电容的可配置多模滤波器 | |
| CN107219392B (zh) | 一种实时电流信号数据处理*** | |
| CN216387205U (zh) | 一种具有功率补偿的频率功率计 | |
| CN202586351U (zh) | 一种输电线路工频干扰信号抑制装置 | |
| CN202794285U (zh) | 一种交直流模拟小信号隔离处理电路 | |
| CN212470258U (zh) | 一种手持激光焊枪的控制*** | |
| CN204794912U (zh) | 一种工业控制***小信号实时调理电路 | |
| CN108287261A (zh) | 智能电表 | |
| CN210514514U (zh) | 应用于配电终端的小信号采集电路 | |
| CN107888193A (zh) | 一种信号采集电路及信号采集器 | |
| CN112269340A (zh) | 一种多信号类型高精度采集卡 | |
| CN203179278U (zh) | 一种基于光纤通讯技术的传感器信号采集模块 | |
| CN208461799U (zh) | 一种放大电路 | |
| CN219053188U (zh) | 一种弧压采集电路和气刨设备 | |
| CN216927392U (zh) | 基于单片机的多路模拟量采集电路 | |
| CN220730289U (zh) | 一种接地故障行波录波采样电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20201110 Effective date of abandoning: 20231222 |
|
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20201110 Effective date of abandoning: 20231222 |
|
| AV01 | Patent right actively abandoned | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |