模擬信號采集裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種模擬信號采集裝置，該裝置包括模擬信號采集模塊、信號調(diào)整模塊、主控制器以及電源模塊。模擬信號采集模塊對模擬信號進行采集并輸出模擬信號。信號調(diào)整模塊接收模擬信號采集模塊輸出的模擬信號并將該信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。主控制器接收信號調(diào)整模塊輸出的數(shù)字信號并將該信號進行數(shù)據(jù)處理得到相應(yīng)的數(shù)值。電源模塊為整個裝置提供正常工作所需的電源。模擬信號采集裝置還包括USB接口和CAN接口。CAN接口與主控制器連接，USB接口與主控制器連接。模擬信號采集裝置通過USB接口與外部設(shè)備實現(xiàn)數(shù)據(jù)連接。模擬信號采集裝置并通過CAN接口與CAN總線連接。本實用新型實現(xiàn)既方便模擬信號采集裝置的擴展，亦方便上傳數(shù)據(jù)至計算機或服務(wù)器。
【專利說明】模擬信號采集裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及模擬信號檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種模擬信號采集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的車載及實驗室測試系統(tǒng)通常通過模擬信號采集裝置獲取模擬信號。但是，傳統(tǒng)的模擬信號采集裝置受各種苛刻的外部環(huán)境影響，進而對其數(shù)據(jù)傳輸以及模塊的擴展產(chǎn)生了一定的限制。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型提供一種模擬信號采集裝置，旨在實現(xiàn)既方便模擬信號采集裝置的擴展，亦方便上傳數(shù)據(jù)至計算機或服務(wù)器。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種模擬信號采集裝置，該模擬信號采集裝置包括用于對模擬信號進行采集并輸出采集到的模擬信號的模擬信號采集模塊，用于接收所述模擬信號采集模塊輸出的模擬信號并將該模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的信號調(diào)整模塊，用于接收所述信號調(diào)整模塊輸出的數(shù)字信號并根據(jù)該數(shù)字信號獲得相應(yīng)的數(shù)值的主控制器，以及為所述模擬信號采集裝置供電的電源模塊，其中，所述模擬信號采集模塊的輸出端與所述信號調(diào)整模塊的輸入端連接，所述信號調(diào)整模塊的輸出端與所述主控制器的輸入端連接，所述模擬信號采集裝置還包括用于與所述外部設(shè)備實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的USB接口，和用于與CAN總線連接的CAN接口，其中，CAN接口與所述主控制器連接，USB接口與所述主控制器連接。
[0005]優(yōu)選地，模擬信號采集裝置還包括用于將所述模擬信號采集模塊的電源與所述信號調(diào)整模塊和主控制器的電源隔離開來的隔離模塊，所述隔離模塊包括輸入端和輸出端，所述隔離模塊的輸入端與所述電源模塊連接，且該輸入端與所述信號調(diào)整模塊和主控制器均連接，輸出端與所述模擬信號采集模塊連接。
[0006]優(yōu)選地，所述隔離模塊包括電源隔離控制器、第一電容、第二電容以及第三電容，其中，所述電源隔離控制器包括輸入端、輸出端、使能端、反饋端、第一接地端以及第二接地端，所述輸入端與外部直流電源連接并經(jīng)第一電容與所述第一接地端連接，所述輸入端還與所述信號調(diào)整模塊以及主控制器均連接；所述隔離控制器的輸出端與所述模擬信號采集模塊連接，所述隔離控制器的輸出端經(jīng)第二電容與所述第二接地端連接，所述隔離控制器的反饋端經(jīng)第三電容與所述第二接地端連接；所述第一接地端與所述主控制器和/或信號調(diào)整模塊共地，所述第二接地端與所述模擬信號采集模塊共地。
[0007]優(yōu)選地，所述信號調(diào)整模塊包括將所述模擬信號采集模塊輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并將該數(shù)字信號輸出至主控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸入端與所述模擬信號采集模塊連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸出端與所述主控制器連接。
[0008]優(yōu)選地，模擬信號采集裝置還包括用于將所述模擬信號采集模塊輸出的模擬信號進行濾波處理及阻抗匹配的濾波單元，所述濾波單元的輸入端與所述模擬信號采集模塊的輸出端連接，所述濾波單元的輸出端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸入端連接。
[0009]優(yōu)選地，所述濾波單元包括運算放大器、第一電阻、第四電容以及第五電容，所述運算放大器的正電源端與第一直流電源連接，所述運算放大器的負(fù)電源端與第二直流電源連接，所述運算放大器的正輸入端經(jīng)所述第一電阻與所述模擬信號采集模塊的輸出端連接，所述運算放大器與所述第一電阻之間的節(jié)點經(jīng)第四電容接地，所述運算放大器的負(fù)輸入端經(jīng)第五電容接地，所述運算放大器的輸出端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸入端連接，且所述運算放大器的輸出端與其負(fù)輸入端連接。
[0010]本實用新型提供的模擬信號采集裝置，該裝置整合了 USB接口和CAN接口。一方面，模擬信號采集裝置采集到的數(shù)值可以通過USB接口方便地上傳至外部設(shè)備中去。另一方面，模擬信號采集裝置通過CAN接口與CAN總線連接，不需要復(fù)雜的連接線即可實現(xiàn)擴展，從而降低了裝置擴展的成本。本實用新型提供的模擬信號采集裝置既方便數(shù)據(jù)上傳至計算機，也方便擴展設(shè)備，且擴展的成本低廉，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)備擴展工序復(fù)雜、成本高和上傳數(shù)據(jù)不方便的缺點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型模擬信號采集裝置一實施例的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本實用新型模擬信號采集裝置另一實施例的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3為本實用新型模擬信號采集裝置又一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4為本實用新型模擬信號采集裝置再一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖5為圖4中濾波模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]本實用新型目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。【具體實施方式】
[0017]應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0018]本實用新型提供一種模擬信號采集裝置。
[0019]參考I至2，圖1為本實用新型模擬信號采集裝置一實施例的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型模擬信號采集裝置又一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例提供的一種模擬信號采集裝置，該模擬信號采集裝置包括模擬信號采集模塊1、信號調(diào)整模塊2、主控制器3以及電源模塊4。其中，模擬信號采集模塊I的輸出端與信號調(diào)整模塊2的輸入端連接，信號調(diào)整模塊2的輸出端與主控制器3的輸入端連接。
[0020]模擬信號采集模塊I對模擬信號進行采集并輸出模擬信號。信號調(diào)整模塊2接收模擬信號采集模塊I輸出的模擬信號并將該模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。主控制器3接收信號調(diào)整模塊2輸出的數(shù)字信號并將該數(shù)字信號進行數(shù)據(jù)處理得到相應(yīng)的數(shù)值。電源模塊4為整個模擬信號采集裝置提供正常工作所需的電源。模擬信號采集裝置還包括USB接口和CAN接口。CAN接口與主控制器3連接，USB接口與主控制器3連接。模擬信號采集裝置通過USB接口與外部設(shè)備實現(xiàn)數(shù)據(jù)連接，進而將采集到的模擬信號數(shù)據(jù)上傳至外部設(shè)備(計算機或服務(wù)器等)。模擬信號采集裝置并通過CAN接口與CAN總線連接。
[0021]在本實施例中，模擬信號米集模塊I可以兼容O?5V, ±5V, ± IOV的模擬信號電壓值，適用于汽車發(fā)送機及整車測試，電力系統(tǒng)，石油能源數(shù)據(jù)檢測等行業(yè)。該模擬信號采集模塊I采集模擬信號并在其輸出端輸出模擬信號。信號調(diào)整模塊2接收模擬信號采集模塊I輸出的模擬信號，并進一步對該模擬信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換的處理，將模擬信號轉(zhuǎn)換為主控制器3可以識別到的數(shù)字信號并在其輸出端輸出數(shù)字信號。應(yīng)當(dāng)說明的是，在本實施例中，信號調(diào)整模塊2包括模數(shù)轉(zhuǎn)換單元21，該模數(shù)轉(zhuǎn)換單元21包括模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。該模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出至主控制器3。主控制器3接收模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片輸出的數(shù)字信號，并根據(jù)接收到的數(shù)字信號進行數(shù)據(jù)處理，得到對應(yīng)的數(shù)值。USB接口與主控制器3連接，通過USB接口與外部設(shè)備(PC機、服務(wù)器等)連接，模擬信號采集裝置可以將采集得到的數(shù)據(jù)方便快捷地上傳至外部設(shè)備中去。CAN接口與主控制器3連接。通過CAN接口與CAN總線連接，當(dāng)需要擴展模擬信號采集裝置時，僅需要將模擬信號采集裝置通過CAN接口與CAN總線連接，不需要過多的連接線即可實現(xiàn)擴展。另一方面，采用CAN總線通信方式，可以實現(xiàn)最遠距離為IKM的模擬信號采集。因此，通過CAN總線通信，可以實現(xiàn)遠程模擬信號的采集。
[0022]本實用新型提供的模擬信號采集裝置，該裝置整合了 USB接口和CAN接口。一方面，模擬信號采集裝置采集到的數(shù)值可以通過USB接口方便地上傳至外部設(shè)備中去。另一方面，模擬信號采集裝置通過CAN接口與CAN總線連接，不需要復(fù)雜的連接線即可實現(xiàn)擴展，從而降低了裝置擴展的成本。另一方面，通過CAN總線通信，實現(xiàn)遠程模擬信號的采集。本實用新型提供的模擬信號采集裝置既方便數(shù)據(jù)上傳至外部設(shè)備，也方便擴展設(shè)備，且擴展的成本低廉，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)備擴展工序復(fù)雜、成本高和上傳數(shù)據(jù)不方便的缺點。
[0023]結(jié)合參照圖3，圖3為本實用新型模擬信號采集裝置另一實施例的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。進一步地，在本實施例中，基于上述實施例，模擬信號采集裝置還包括隔離模塊5。隔離模塊5包括輸入端和輸出端,隔離模塊5的輸入端與電源模塊4連接,且該輸入端與信號調(diào)整模塊2和主控制器3均連接，輸出端與模擬信號采集模塊I連接。該隔離模塊5將模擬信號采集模塊I所需的電源與信號調(diào)整模塊2和主控制器3所需的電源隔離開來，從而避免了信號調(diào)整模塊2和主控制器3工作時干擾模擬信號采集模塊1，進一步保證了模擬信號采集模塊I測量的精確度。
[0024]應(yīng)當(dāng)說明的是，隔離模塊5可以設(shè)置多種方案，只要該隔離模塊5能夠?qū)⒛M信號采集模塊I所需的電源與信號調(diào)整模塊2及主控制器3等所需的電源隔離開來即可。在本實施例中，隔離模塊5包括電源隔離控制器U1、第一電容Cl、第二電容C2以及第三電容C3。其中，電源隔離控制器Ul包括輸入端IN、輸出端OUT、使能端EN、反饋端FB、第一接地端GNDl以及第二接地端GND2，輸入端IN與電源模塊4連接并經(jīng)第一電容Cl與第一接地端GNDl連接，輸入端IN還與信號調(diào)整模塊2以及主控制器3連接。隔離控制器Ul的輸出端OUT與模擬信號采集模塊I連接，隔離控制器Ul的輸出端OUT經(jīng)第二電容C2與第二接地端GND2連接，隔離控制器Ul的反饋端FB經(jīng)第三電容C3與第二接地端GND2連接。第一接地端GNDl與主控制器3和信號調(diào)整模塊2共地，或者與兩者中的一個共地。第二接地端GND2與模擬信號采集模塊I共地。隔離模塊5有效地將模擬信號采集模塊I所需的電源與其他模塊所需的電源分隔開來，從而避免了模擬信號采集模塊I受到其他模塊的干擾，進一步保證了模擬信號采集模塊I測量的精確度。應(yīng)當(dāng)說明的是，隔離模塊5的輸入端可以與模擬信號采集模塊I連接，而隔離模塊5的輸出端與信號調(diào)制模塊2或主控制器3連接，只要該隔離模塊5能夠?qū)崿F(xiàn)將模擬信號采集模塊I的供電電源與其他電路的供電電源隔離開來即可。
[0025]結(jié)合參照圖4和5，圖4為本實用新型模擬信號采集裝置濾波模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4中濾波模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖。進一步地，在本實施例中，基于上述實施例，模擬信號采集裝置還包括濾波單元22。濾波單元22的輸入端與模擬信號采集模塊I的輸出端連接，濾波單元22的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元21的輸入端連接。該濾波單元22將模擬信號采集模塊I輸出的模擬信號進行濾波處理及阻抗匹配。濾波單元22接收模擬信號采集模塊I輸出的模擬信號，并對該模擬信號進行濾波，將噪音等雜波過濾，并進行阻擋匹配，從而使得整個裝置工作更加穩(wěn)定，并使得檢測得到的模擬更加精確。
[0026]具體地，濾波單元包括運算放大器A、第一電阻R1、第四電容C4以及第五電容C5，運算放大器A的正電源端V+與第一直流電源連接，運算放大器A的負(fù)電源端V-與第二直流電源連接，運算放大器A的正輸入端IN+經(jīng)第一電阻Rl與模擬信號采集模塊I的輸出端連接，運算放大器A與第一電阻I之間的節(jié)點經(jīng)第四電容C4接地，運算放大器A的負(fù)輸入端IN-經(jīng)第五電容C5接地，運算放大器A的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元21的輸入端連接，且運算放大器A的輸出端O與其負(fù)輸入端IN-連接。
[0027]在本實施例中，第一直流電源為+15V的直流電源，第二直流電源為-15V的直流電源。濾波單元22將模擬信號采集模塊I輸出的模擬信號進行濾波和阻抗匹配，從而使得整個裝置工作更加穩(wěn)定，測量得到的數(shù)據(jù)更加精確。
[0028]以上僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種模擬信號采集裝置，包括用于對模擬信號進行采集并輸出采集到的模擬信號的模擬信號采集模塊，用于接收所述模擬信號采集模塊輸出的模擬信號并將該模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的信號調(diào)整模塊，用于接收所述信號調(diào)整模塊輸出的數(shù)字信號并根據(jù)該數(shù)字信號獲得相應(yīng)的數(shù)值的主控制器，以及為所述模擬信號采集裝置供電的電源模塊，其中，所述模擬信號采集模塊的輸出端與所述信號調(diào)整模塊的輸入端連接，所述信號調(diào)整模塊的輸出端與所述主控制器的輸入端連接，其特征在于，所述模擬信號采集裝置還包括用于與外部設(shè)備實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的USB接口，和用于與CAN總線連接的CAN接口，其中，CAN接口與所述主控制器連接，USB接口與所述主控制器連接。
2.如權(quán)利要求1所述的模擬信號采集裝置，其特征在于，還包括用于將所述模擬信號采集模塊的電源與所述信號調(diào)整模塊和主控制器的電源隔離開來的隔離模塊，所述隔離模塊包括輸入端和輸出端，所述隔離模塊的輸入端與所述電源模塊連接，且該輸入端與所述信號調(diào)整模塊和主控制器均連接，輸出端與所述模擬信號采集模塊連接。
3.如權(quán)利要求2所述的模擬信號采集裝置，其特征在于，所述隔離模塊包括電源隔離控制器、第一電容、第二電容以及第三電容，其中，所述電源隔離控制器包括輸入端、輸出端、使能端、反饋端、第一接地端以及第二接地端，所述輸入端與所述電源模塊連接并經(jīng)第一電容與所述第一接地端連接，所述輸入端還與所述信號調(diào)整模塊以及主控制器均連接；所述隔離控制器的輸出端與所述模擬信號采集模塊連接，所述隔離控制器的輸出端經(jīng)第二電容與所述第二接地端連接，所述隔離控制器的反饋端經(jīng)第三電容與所述第二接地端連接；所述第一接地端與所述主控制器和/或信號調(diào)整模塊共地，所述第二接地端與所述模擬信號采集模塊共地。
4.如權(quán)利要求1所述的模擬信號采集裝置，其特征在于，所述信號調(diào)整模塊包括將所述模擬信號采集模塊輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并將該數(shù)字信號輸出至主控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸入端與所述模擬信號采集模塊連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸出端與所述主控制器連接。
5.如權(quán)利要求4所述的模擬信號采集裝置，其特征在于，還包括用于將所述模擬信號采集模塊輸出的模擬信號進行濾波處理及阻抗匹配的濾波單元，所述濾波單元的輸入端與所述模擬信號采集模塊的輸出端連接，所述濾波單元的輸出端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸入端連接。
6.如權(quán)利要求5所述的模擬信號采集裝置，其特征在于，所述濾波單元包括運算放大器、第一電阻、第四電容以及第五電容，所述運算放大器的正電源端與第一直流電源連接，所述運算放大器的負(fù)電源端與第二直流電源連接，所述運算放大器的正輸入端經(jīng)所述第一電阻與所述模擬信號采集模塊的輸出端連接，所述運算放大器與所述第一電阻之間的節(jié)點經(jīng)第四電容接地，所述運算放大器的負(fù)輸入端經(jīng)第五電容接地，所述運算放大器的輸出端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸入端連接，且所述運算放大器的輸出端與其負(fù)輸入端連接。
【文檔編號】G05B19/04GK203812008SQ201420060636
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年2月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月10日
【發(fā)明者】錢四林, 李立 申請人:武漢英泰斯特電子技術(shù)有限公司