專利名稱：全隔離數(shù)據(jù)采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全隔離數(shù)據(jù)采集裝置，屬計算機數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域。
目前，多路數(shù)據(jù)采集或巡測(包括溫度巡測)裝置中多采用電子多路開關(guān)或干簧管來進行多路采樣。都是在采樣時將被測信號直接接到測量電路上，未經(jīng)過渡或隔離，從而造成現(xiàn)場抗干擾能力差，系統(tǒng)的可靠性差和精密度低等問題。采用這種裝置往往在實驗室能夠取得令人滿意的試驗結(jié)果，但無法在現(xiàn)場使用。
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，而提供一種可靠性好、精密度高的全隔離數(shù)據(jù)采集裝置。該裝置使用電容和繼電器構(gòu)成全隔離電路，可準確巡測復(fù)雜環(huán)境下的若干不同的信號。
本發(fā)明的目的可以通過如下措施來達到，多路采樣電路主要由雙刀雙擲繼電器、與繼電器相連的采樣電容、一端接在被測信號上而另一端接在該繼電器上的阻容濾波網(wǎng)絡(luò)和采樣控制A/D轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成。通信電路主要由驅(qū)動器、與該驅(qū)動器輸出端相連的光電隅合器件和一些匹配的電阻構(gòu)成。
本發(fā)明的目的還可以通過如下措施來達到，一種全隔離數(shù)據(jù)采集裝置采樣電容接在雙刀雙擲繼電器的兩固定端之間，兩只常閉接點接在阻容濾波網(wǎng)絡(luò)的一端，而阻容濾波網(wǎng)絡(luò)的另一端接在被測信號上，所有各路繼電器的兩只常開接點都接在程控放大器PGA的輸入端。光電隅合器件與驅(qū)動器的輸出端連接，每臺采集站的接口同時并接在四芯總線上，由上位機通訊板中的單片機控制，通信主板是符合AT總線的專門一塊板，插在工業(yè)PC機上。
本發(fā)明與己有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(1)由于使用電容來過渡被測信號，測量的只是該信號鏡像電容上的電壓，所以完全實現(xiàn)了被測信號與系統(tǒng)的電氣隔離。
(2)由于信號只接入一無源的阻容濾波網(wǎng)絡(luò)，與后面的電路無關(guān)，所以在多通道情況下，各通道之間無電的聯(lián)系，從而實現(xiàn)了通道間的隔離。
(3)通信電路設(shè)計簡潔，性能可靠。
(4)該裝置可廣泛應(yīng)用于電力、石油、化工、冶金等行業(yè)的一切需可靠監(jiān)視數(shù)據(jù)的場合，可準確巡測復(fù)雜環(huán)境下的60多個不同信號。
下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明。


圖1，全隔離數(shù)據(jù)采集裝置電路簡圖。
圖2，多路采樣電路部分展開圖。
圖3，通信電路部分展開圖由圖1可見，該數(shù)據(jù)采集裝置由單片機、單片機相應(yīng)的外圍電路、多路采樣電路和通信電路構(gòu)成。裝置的主控制單元是MCS-51系列單片機8031，并與程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器等構(gòu)成完整的單片機系統(tǒng)。通信電路的發(fā)端和收端分別接在8031的串口上即TXD和RXD，并將8031要傳送的數(shù)據(jù)通過接口電路轉(zhuǎn)換成合適遠距傳送的形式傳送。采樣繼電器的控制驅(qū)動電路直接接在8031的P1口上，控制繼電器的依次動作。同時8031的P1口還控制PGA的增益。
圖1所示程序存儲器27256用以存放裝置的程序。帶掉電保護的數(shù)據(jù)存儲器用以保存設(shè)定參數(shù)，同時也是運算時的數(shù)據(jù)緩存區(qū)，該片為6264。芯片146818為一實時時鐘電路，它不僅能提供定時中斷，更能提供一百年的自動日歷。Wdog俗稱看門狗單元，能保證CPU程序運行異常時自行復(fù)位。PRT為標準打印機接口。
圖2所示四只電阻R和一只電容CA組成阻容濾波網(wǎng)絡(luò)，采樣電容CD接在雙刀雙擲繼電器J的兩個固定端之間，兩只常閉接點接在阻容濾波網(wǎng)絡(luò)的一端，而阻容濾波網(wǎng)絡(luò)的另一端接在被測信號V上，所有各路繼電器的兩只常開接點都連接在PGA的輸入端上。PGA通過控制電路與ADD BUS相連接，PGA輸出送到A/D電路，被CPU控制進行模數(shù)變換，其變換結(jié)果通過DATA BUS送到CPU。上述多路采樣單元用以實現(xiàn)全隔離電壓采集，再加一些外圍電路即可測量電阻、電流等信號。
圖3所示通信電路主要由驅(qū)動器、光電隅合器件和一些匹配的電阻構(gòu)成。通信主板是符合AT總線的專門一塊板，插在工業(yè)PC機上(486等)使用?？偩€型網(wǎng)絡(luò)的每一條總線上可掛多至16臺采集站與主機通信。該電路由于采用電流型傳送信號，可耐受強干擾，每端都進行光電隔離，總線是全浮空的。
圖3左側(cè)虛框內(nèi)是上位機的接口電路，右側(cè)虛框內(nèi)是一臺采集站的接口電路，各站接口電路完全相同，它們同時并接在四芯總線上，由上位機通訊板中的CPU控制，它們按設(shè)計好的規(guī)約與主機通信。
下面敘述一次采集信號的過程。
當采某路通道(例如通道CH1)數(shù)據(jù)時，CPU按程序先控制J1繼電器線圈使J1接點由接在D側(cè)轉(zhuǎn)換至G側(cè)(見圖2)。由于此前CD1電容一直接在D側(cè)，即CD1兩端已建立起了被測電壓V1，此時CD1接到了程控放大器PGA的輸入端，所以此時PGA輸入電壓VI＝V1。這時CPU控制PGA及A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換開始，并且很快A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，并將結(jié)果送到CPU進行計算。然后控制電路釋放J1繼電器使其接點仍然接到D側(cè)，即CD1接在輸入信號上。
由此可見，在裝置對CH1通道采樣時，實際上與CH1通道本身無關(guān)，而只是對CD1電容上的電壓進行采樣。而選擇低漏電合適容量和耐壓的鉭電容可保證在采樣期間CD1上的電壓變化可忽略不計。這樣就實現(xiàn)了完全隔離的數(shù)據(jù)采集。對其它通道(CHn)采樣也是一樣。
權(quán)利要求
1.一種全隔高數(shù)據(jù)采集裝置是由單片機、相應(yīng)的外圍電路以及與單片機相連接的通信電路和多路采樣電路組成，其特征在于(1)多路采樣電路主要由雙刀雙擲繼電器、與繼電器相連的采樣電容、一端接在被測信號上而另一端接在該繼電器上的阻容濾波網(wǎng)絡(luò)和采樣控制A/D轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成。(2)通信電路主要由驅(qū)動器、與該驅(qū)動器輸出端相連的光電隅合器件和一些匹配的電阻構(gòu)成。
2.按照權(quán)利要求1所述的全隔離數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于采樣電容接在雙刀雙擲繼電器的兩固定端之間，兩只常閉接點接在阻容濾波網(wǎng)絡(luò)的一端，而阻容濾波網(wǎng)絡(luò)的另一端接在被測信號上，所有各路繼電器的兩只常開接點都接在程控放大器PGA的輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全隔離數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于光電隅合器件與驅(qū)動器的輸出端連接，每臺采集站的接口同時并接在四芯總線上，由上位機通訊板中的單片機控制，通信主板是符合AT總線的專門一塊板，插在工業(yè)PC機上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全隔離數(shù)據(jù)采集裝置，該裝置由單片機、單片機外圍電路、多路采樣電路和通信電路四大部分構(gòu)成，采用電容和繼電器實現(xiàn)被測信號與系統(tǒng)的電氣隔離。該裝置可靠性好、精密度高，可廣泛應(yīng)用于電力、石油、化工、冶金等行業(yè)的一切需可靠監(jiān)視數(shù)據(jù)的場合，可準確巡測復(fù)雜環(huán)境下的60多個不同信號。
文檔編號G06F17/40GK1137135SQ9511049
公開日1996年12月4日 申請日期1995年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月26日
發(fā)明者曹玉山 申請人:曹玉山