專利名稱：32回路模擬信號(hào)遙測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于智能配電、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域的一種多路 模擬信號(hào)遙測(cè)裝置。通過配接電壓或電流互感器、變送器等元件，用于集 中采集電流、電壓、功率、溫度、濕度、壓力、流量等模擬信號(hào)，經(jīng)過本 裝置轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后經(jīng)由通訊連接實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，從而實(shí) 現(xiàn)遠(yuǎn)程遙測(cè)的功能。屬配電智能化元件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前現(xiàn)有的單路或多路模擬信號(hào)采集裝置一般使用圖1和圖2這兩種 實(shí)現(xiàn)方式
方式一參見圖1，使用多路模擬開關(guān)切換輸入通道；使用全波整流 電路把輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流電壓。
方式二參見圖2，使用多路模擬開關(guān)切換輸入通道；使用交流采樣 方式；使用多路單功能AD轉(zhuǎn)換芯片。
方式一和方式二各自存在以下不足
方式一電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、諧波測(cè)量不準(zhǔn)確
如圖1，用整流方式把交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理， 一般都需要先將輸入信號(hào)經(jīng)過調(diào)理后，再進(jìn)行半波或全波整流，然后接入
低通濾波電路，而低通濾波會(huì)造成信號(hào)中諧波含量的衰減，導(dǎo)致信號(hào)經(jīng)過 此方式的交流-直流轉(zhuǎn)換后，后級(jí)的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片已無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量到輸入信 號(hào)中的諧波分量，從而造成測(cè)量誤差。
方式二輸入信號(hào)通道受限、電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜
如圖2，使用交流采樣可以很好的避免出現(xiàn)整流方式所存在的諧波測(cè) 量不準(zhǔn)確地問題，但由于要進(jìn)行真有效值計(jì)算，需要把輸入信號(hào)先做離散 處理，運(yùn)算時(shí)間長(zhǎng)，而真有效值運(yùn)算的數(shù)據(jù)量大，輸入采集路數(shù)過多會(huì)直
接影響到系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間，所以必須要使用高速CPU或DSP來(lái)處理。且 如果要實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)的采集，在硬件結(jié)構(gòu)上必須使用多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和 模擬開關(guān)進(jìn)行信號(hào)通道切換，降低了系統(tǒng)可靠性，增加了產(chǎn)品成本及系統(tǒng) 復(fù)雜程度。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足，提供一種可以簡(jiǎn)化CPU外圍硬 件電路結(jié)構(gòu)、降低了系統(tǒng)成本、提高了系統(tǒng)可靠性的32回路模擬信號(hào)遙測(cè) 裝置。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種32回路模擬信號(hào)遙測(cè)裝置，包 括電源電路、信號(hào)采集電路、信號(hào)濾波電路、頻率采樣電路、第二電壓基 準(zhǔn)、第一電壓基準(zhǔn)、485通訊電路和CPU，
所述CPU使用美國(guó)Microchip公司生產(chǎn)的帶DSP內(nèi)核高速16位單片 機(jī)DSPIC33FJxxxGPxl0作為中央處理單元，其芯片內(nèi)帶DSP內(nèi)核，具有 多達(dá)32路模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，所述DSPIC33FJxxxGPx10中的xxx是指64、 128、
256;其中的x指2、 3、 5、 6、 7。
所述第一電壓基準(zhǔn)電路由一個(gè)電壓基準(zhǔn)電路和一個(gè)電壓緩沖器構(gòu)成， 所述第一電壓基準(zhǔn)電路電壓輸出接到輸入信號(hào)的公共端，提供給所有32路 輸入信號(hào)一個(gè)直流偏移電壓，32路輸入信號(hào)分別進(jìn)入獨(dú)立的信號(hào)采集電路 進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換，再分別經(jīng)過一個(gè)信號(hào)濾波電路，各自接入CPU的32路模 擬輸入端，
所述第二電壓基準(zhǔn)包括一個(gè)電壓基準(zhǔn)電路，所述第二電壓基準(zhǔn)的輸出 接到CPU的電壓基準(zhǔn)輸入端，
所述CPU的兩個(gè)串行的通訊口分別經(jīng)過485通訊電路的一個(gè)發(fā)送、一 個(gè)接收光耦到RS485轉(zhuǎn)換芯片，把CPU輸出的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過光電隔離后 轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)進(jìn)行傳送。
本實(shí)用新型32回路模擬信號(hào)遙測(cè)裝置，還包括有外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和看門 狗電路，所述外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和看門狗電路的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)口連接 到CPU的IO 口 ，看門狗復(fù)位信號(hào)輸出端接到CPU的復(fù)位信號(hào)輸入端。
本實(shí)用新型32回路模擬信號(hào)遙測(cè)裝置，還包括有顯示電路，所述顯示 電路包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、選通驅(qū)動(dòng)電路、限流電路和32路雙色LED燈。 所述顯示電路的顯示驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接到CPU的IO 口，顯示驅(qū)動(dòng)電 路的輸出端接到限流電路的輸入端，限流電路的輸出端接到雙色LED燈的 正極，所述選通驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接到CPU的IO 口，所述選通驅(qū)動(dòng)電 路的輸出端接到雙色LED燈的公共輸出負(fù)極。
本實(shí)用新型32回路模擬信號(hào)遙測(cè)裝置，還包括有頻率采樣電路，頻率
采樣電路采樣某一路輸入信號(hào)的頻率，然后提供給CPU。
工作原理
電源電路給整個(gè)系統(tǒng)提供電源供給，本系統(tǒng)中使用到兩組隔離的電源，
一組(+3.3V、 +5V、 -5V)給CPU及其外圍電路供電，另一組(+5V)給 485部分供電；信號(hào)采樣電路把輸入高電壓或大電流的信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合模 數(shù)轉(zhuǎn)換電路接受的電壓；信號(hào)濾波電路把經(jīng)過采樣后的輸入信號(hào)濾除模數(shù) 采樣電路無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量到的高頻成分，以提高測(cè)量的穩(wěn)定性；頻率采樣電 路，采樣某一路輸入信號(hào)的頻率，然后提供給CPU以實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)信號(hào)的頻 率跟蹤，以提高測(cè)量精度；第二電壓基準(zhǔn)電路，提供給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路一個(gè) 參考電壓；第一電壓基準(zhǔn)電路，用于給輸入信號(hào)提供一個(gè)直流偏移，用于 把正弦輸入信號(hào)的負(fù)半周部分抬高到零點(diǎn)位以上，以使模數(shù)轉(zhuǎn)換電路可以 測(cè)量；485通訊電路分兩路， 一路用于和上位機(jī)通訊，另一路用于本裝置 的校準(zhǔn)和特殊功能設(shè)定；外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和看門狗電路提供本裝置運(yùn)行所需 要的校準(zhǔn)和設(shè)定信息的非易失性保存功能，看門狗電路可以在系統(tǒng)死機(jī)的 情況下提供一個(gè)額外的外部復(fù)位信號(hào)發(fā)生器功能；顯示電路使用雙色LED 燈，用于指示輸入信號(hào)的當(dāng)前狀態(tài)；CPU承擔(dān)著控制模數(shù)轉(zhuǎn)換、通訊、顯 示、外部存儲(chǔ)、外圍電路驅(qū)動(dòng)、計(jì)算等工作。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)為
1、 CPU集成了 32路模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，可以直接對(duì)外部32路輸入模擬 電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，無(wú)需再額外增加外部模數(shù)轉(zhuǎn)換元件和模擬開關(guān)等 器件進(jìn)行輸入信號(hào)的分時(shí)切換。大大簡(jiǎn)化了CPU外圍硬件電路結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)成本，提高了系統(tǒng)可靠性。

圖1為以往單路或多路模擬信號(hào)采集裝置方式一電路框圖。
圖2為以往單路或多路模擬信號(hào)采集裝置方式二電路框圖。
圖3為本實(shí)用新型32回路模擬信號(hào)遙測(cè)裝置電路框圖。
圖中電源電路l、信號(hào)采集電路2、信號(hào)濾波電路3、頻率采樣電路
4、第二電壓基準(zhǔn)電路5、第一電壓基準(zhǔn)電路6、 485通訊電路7、外部數(shù)據(jù)
存儲(chǔ)和看門狗電路8、顯示電路9、 CPUIO。
具體實(shí)施方式

參見圖3，本實(shí)用新型涉及的32回路模擬信號(hào)遙測(cè)裝置，主要由電源 電路l、信號(hào)采集電路2、信號(hào)濾波電路3、頻率采樣電路4、第二電壓基 準(zhǔn)電路5、第一電壓基準(zhǔn)電路6、 485通訊電路7、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和看門狗 電路8、顯示電路9和CPU10組成。
所述CPU10使用美國(guó)Microchip公司生產(chǎn)的帶DSP內(nèi)核高速16位單 片機(jī)DSPIC33FJxxxGPxl0作為中央處理單元。其芯片內(nèi)帶DSP內(nèi)核，具 有多達(dá)32路模數(shù)轉(zhuǎn)換通道。DSPIC33FJxxxGPx10中的xxx是指64、 128、 256;其中的x指2、 3、 5、 6、 7。
所述第一電壓基準(zhǔn)電路6由一個(gè)電壓基準(zhǔn)電路A和一個(gè)電壓緩沖器構(gòu) 成，第一電壓基準(zhǔn)電路6電壓輸出接到輸入信號(hào)的公共端，提供給所有32 路輸入信號(hào)一個(gè)直流偏移電壓，然后32路輸入信號(hào)分別進(jìn)入獨(dú)立的信號(hào)采 集電路2進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換，再分別經(jīng)過一個(gè)信號(hào)濾波電路3，最后各自接入
CPU10的32路模擬輸入端。
所述第二電壓基準(zhǔn)5包括一個(gè)電壓基準(zhǔn)電路B，第二電壓基準(zhǔn)5的輸 出接到CPU10的電壓基準(zhǔn)輸入端。
所述CPU的兩個(gè)串行的通訊口分別經(jīng)過485通訊電路7的一個(gè)發(fā)送、 一個(gè)接收光耦到RS485轉(zhuǎn)換芯片，把CPU輸出的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過光電隔離 后轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)進(jìn)行傳送。
所述外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和看門狗電路8的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)口連接到 CPU10的IO 口，看門狗復(fù)位信號(hào)輸出端接到CPU10的復(fù)位信號(hào)輸入端。
所述顯示電路9包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、選通驅(qū)動(dòng)電路、限流電路和32路 雙色LED燈。所述顯示電路9的顯示驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接到CPU10的 10 口，顯示驅(qū)動(dòng)電路的輸出端接到限流電路的輸入端，限流電路的輸出端 接到雙色LED燈的正極，所述選通驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接到CPU10的IO 口 ，所述選通驅(qū)動(dòng)電路的輸出端接到雙色LED燈的公共輸出負(fù)極。
權(quán)利要求1、一種32回路模擬信號(hào)遙測(cè)裝置，其特征在于所述裝置包括電源電路(1)、信號(hào)采集電路(2)、第一電壓基準(zhǔn)電路(6)、485通訊電路(7)和CPU(10)，所述CPU(10)使用美國(guó)Microchip公司生產(chǎn)的帶DSP內(nèi)核高速16位單片機(jī)DSPIC33FJxxxGPx10作為中央處理單元，其芯片內(nèi)帶DSP內(nèi)核，具有多達(dá)32路模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，所述第一電壓基準(zhǔn)電路(6)由一個(gè)電壓基準(zhǔn)電路(A)和一個(gè)電壓緩沖器構(gòu)成，所述第一電壓基準(zhǔn)電路(6)電壓輸出接到輸入信號(hào)的公共端，提供給所有32路輸入信號(hào)一個(gè)直流偏移電壓，32路輸入信號(hào)分別進(jìn)入獨(dú)立的信號(hào)采集電路(2)進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換，再分別經(jīng)過一個(gè)信號(hào)濾波電路(3)，各自接入CPU(10)的32路模擬輸入端，所述第二電壓基準(zhǔn)(5)包括一個(gè)電壓基準(zhǔn)電路(B)，所述第二電壓基準(zhǔn)(5)的輸出接到CPU(10)的電壓基準(zhǔn)輸入端，所述CPU(10)的兩個(gè)串行通訊口分別經(jīng)過485通訊電路(7)的一個(gè)發(fā)送、一個(gè)接收光耦到RS485轉(zhuǎn)換芯片，把CPU輸出的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過光電隔離后轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)進(jìn)行傳送。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種32回路模擬信號(hào)遙測(cè)裝置，其特征在 于所述DSPIC33FJxxxGPx10中的xxx是指64、 128、 256;其中的x指2、 3、 5、 6、
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種32回路模擬信號(hào)遙測(cè)裝置，其特 征在于所述裝置還包括有外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和看門狗電路(8)，所述外部數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)和看門狗電路(8)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)口連接到CPU(10)的IO 口 ，看 門狗復(fù)位信號(hào)輸出端接到CPU(10)的復(fù)位信號(hào)輸入端。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種32回路模擬信號(hào)遙測(cè)裝置，其特 征在于所述裝置還包括有顯示電路(9)，所述顯示電路(9)包括顯示驅(qū)動(dòng)電 路、選通驅(qū)動(dòng)電路、限流電路和32路雙色LED燈。所述顯示電路(9)的顯 示驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接到CPU(10)的IO 口，顯示驅(qū)動(dòng)電路的輸出端接到 限流電路的輸入端，限流電路的輸出端接到雙色LED燈的正極，所述選通 驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接到CPU(IO)的IO 口，所述選通驅(qū)動(dòng)電路的輸出端接 到雙色LED燈的公共輸出負(fù)極。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種32回路模擬信號(hào)遙測(cè)裝置，其特征在 于所述裝置還包括有顯示電路(9)，所述顯示電路(9)包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、選 通驅(qū)動(dòng)電路、限流電路和32路雙色LED燈。所述顯示電路(9)的顯示驅(qū)動(dòng) 電路的輸入端連接到CPU(10)的IO 口，顯示驅(qū)動(dòng)電路的輸出端接到限流電 路的輸入端，限流電路的輸出端接到雙色LED燈的正極，所述選通驅(qū)動(dòng)電 路的輸入端連接到CPU(10)的IO 口，所述選通驅(qū)動(dòng)電路的輸出端接到雙色 LED燈的公共輸出負(fù)極。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種32回路模擬信號(hào)遙測(cè)裝置，其特 征在于所述裝置還包括有頻率采樣電路(4)，頻率采樣電路(4)采樣某一路輸 入信號(hào)的頻率，提供給CPU。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種32回路模擬信號(hào)遙測(cè)裝置，包括電源電路(1)、信號(hào)采集電路(2)、信號(hào)濾波電路(3)、頻率采樣電路(4)、第二電壓基準(zhǔn)電路(5)、第一電壓基準(zhǔn)電路(6)、485通訊電路(7)和CPU(10)，CPU使用美國(guó)Microchip公司生產(chǎn)的帶DSP內(nèi)核高速16位單片機(jī)DSPIC33FJxxxGPx10作為中央處理單元，第一電壓基準(zhǔn)電路電壓輸出接到輸入信號(hào)的公共端，提供給所有32路輸入信號(hào)一個(gè)直流偏移電壓，32路輸入信號(hào)分別進(jìn)入獨(dú)立的信號(hào)采集電路進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換，再分別經(jīng)過一個(gè)信號(hào)濾波電路，各自接入CPU的32路模擬輸入端，CPU的兩個(gè)串行的通訊口分別經(jīng)過485通訊電路的一個(gè)發(fā)送、一個(gè)接收光耦到RS485轉(zhuǎn)換芯片。本實(shí)用新型可以大大簡(jiǎn)化CPU外圍硬件電路結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)成本，提高了系統(tǒng)可靠性。
文檔編號(hào)G01D5/12GK201212818SQ20082003834
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月1日
發(fā)明者吳建明, 李海全, 湯建軍, 磊 蔡 申請(qǐng)人:江蘇安科瑞電器制造有限公司