專利名稱：一種ao信號調(diào)理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及自動化控制領(lǐng)域，具體涉及數(shù)字化儀控系統(tǒng)與虛擬測試儀器之間的信號調(diào)理裝置。
背景技術(shù)：
目前數(shù)字化儀控系統(tǒng)因其具有處理眾多的信號類型、控制龐大的信號通道數(shù)量、 組態(tài)復(fù)雜的邏輯關(guān)系等能力而使得系統(tǒng)的測試工作變得龐大且極為復(fù)雜，通常借助于虛擬測試儀器進行自動化測試以提高測試效率和可靠性，但是數(shù)字儀控系統(tǒng)的信號與虛擬測試儀器的信號之間不兼容，因此就需要進行接口信號的調(diào)理。數(shù)字化儀控系統(tǒng)可以采集的AO信號一般分為電流信號和電壓信號，電流范圍為 4 20mA，電壓范圍為0 10V，并且可以在同一個單元模塊上實現(xiàn)，目前虛擬測試儀器及信號調(diào)理產(chǎn)品一般能夠提供的有效AO信號最大值不能超出上述范圍，對于超出信號范圍的輸出要求無法實現(xiàn)，因此無法進行信號的超限測試?，F(xiàn)有AO信號調(diào)理產(chǎn)品多為單種類信號的調(diào)理，單個板卡只能完成一類信號的轉(zhuǎn)換，不能同時實現(xiàn)電流或電壓的信號調(diào)理，這樣的結(jié)構(gòu)不利于設(shè)備的集成設(shè)計，使得最終設(shè)備體積龐大。還有一些AO信號調(diào)整板卡上通道數(shù)量較多，但不能根據(jù)實際情況實現(xiàn)使用上的靈活裁剪和擴展，容易造成通道浪費。多數(shù)AO信號調(diào)理產(chǎn)品是采用板卡形式安裝于機箱之內(nèi)或者封閉的殼體內(nèi)，不便于測試時的靈活安裝和固定，尤其是在對空間和接線有限制的機柜內(nèi)進行測試更是不理想。另外在誤接線或其他意外情況下會導(dǎo)致高電壓、高電流燒毀硬件設(shè)備，現(xiàn)有的AO信號調(diào)理裝置上也沒有采取信號隔離措施，以保證AO信號調(diào)理裝置安全可靠的運行。
實用新型內(nèi)容為解決AO信號調(diào)理板存在的上述本身功能單一、通道不能靈活裁剪和擴展、測試范圍狹窄及本身安全性低下的問題，本實用新型提供一種具有通道保護功能、信號超限測試功能、可以將電壓信號調(diào)整為電流或電壓信號輸出、通道能夠靈活擴展裁剪、結(jié)構(gòu)便于安裝固定的AO信號調(diào)理裝置。具體方案如下一種AO信號調(diào)理裝置，其特征在于，包括連接在一起的分線板和信號調(diào)理板。本實用新型的另一優(yōu)選方案所述分線板上安裝有信號輸入接口和信號輸出接口，所述信號調(diào)整板上安裝有調(diào)理信號輸入接口、信號調(diào)理電路和調(diào)理信號輸出接口，所述分線板的信號輸出接口和信號調(diào)理板的調(diào)理信號輸入接口通過連接器連接。本實用新型的另一優(yōu)選方案所述分線板上的信號輸入接口為一個，信號輸出接口為四個，信號輸入接口以8個信號通道為一組將接收的測試信號分給各信號輸出接口， 分線板上安裝有外接輸入電壓的電壓轉(zhuǎn)換電路，每個信號調(diào)理板負責調(diào)理8個信號通道的測試信號。本實用新型的另一優(yōu)選方案所述外接電壓為24V，經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換電路輸出的系統(tǒng)標準電壓為士 15V和+5V電壓，本實用新型的另一優(yōu)選方案所述分線板與信號調(diào)理板之間的連接器采用DB37連接器。本實用新型的另一優(yōu)選方案所述DB37連接器的線長> 0. 5米且< 6米。本實用新型的另一優(yōu)選方案所述信號調(diào)理電路上安裝有防止輸入信號正壓或負壓意外超出安全范圍后對前向及后面元件產(chǎn)生危害的通道過壓保護電路；對輸入信號進行信號增益調(diào)節(jié)輸出的電壓調(diào)理電路；對增益電路輸出的電壓進行增加偏置電壓的偏置調(diào)理電路；用于將輸出的電壓信號改變成電流信號輸出的電壓/電流轉(zhuǎn)換電路；將電壓/電流變換電路轉(zhuǎn)換的電流進行增益的電流調(diào)理電路。其中通道過壓保護電路與電壓調(diào)理電路連接，電壓調(diào)理電路分別與調(diào)理信號輸出接口和電壓/電流轉(zhuǎn)換電路連接，電壓/電流轉(zhuǎn)換電路通過電流調(diào)理電路與調(diào)理信號輸出接口連接。本實用新型的另一優(yōu)選方案所述通道過壓保護電路包括安裝在調(diào)理信號輸入接口處的具有正負板性保護能力的過壓保護電路和安裝在調(diào)理信號輸出接口處的防止電壓過高損壞電路的雙向TVS 二極管電路。本方案將AO信號調(diào)理調(diào)理的外接線路部分與信號調(diào)理部分分開設(shè)置，使每個信號調(diào)理板只負責8個信號通道的測試信號，這樣就可以根據(jù)實際測試信號的多少，合理安排信號調(diào)理板的數(shù)量，避免信號調(diào)理板的浪費，同時節(jié)省了安裝時間和安裝空間。電壓信號經(jīng)過進行增益和偏置調(diào)理后可得到理想精度的電壓值并進行輸出，并且該電壓信號經(jīng)過電壓/電流轉(zhuǎn)換電路后利用放大調(diào)理電路可得到相應(yīng)精度的電流輸出，實現(xiàn)在同一功能模塊內(nèi)將電壓信號調(diào)理為具有超限測試范圍的電壓和電流信號。AO信號調(diào)理裝置的前端輸入信號經(jīng)過D4 二極管的保護，防止線上信號電壓超限。輸出端的接口處設(shè)置了 T3雙向TVS 二極管的保護防止電壓過高損壞電路。利用電壓調(diào)理電路可以實現(xiàn)對運放A進行調(diào)“零點”和增加偏置電壓的功能，從而實現(xiàn)對輸入電壓信號的超限調(diào)理功能，并保證電壓信號的輸出精度。信號調(diào)理板內(nèi)的通道間信號可以根據(jù)需要進行跳線設(shè)置，既可輸出電流信號也可輸出電壓信號。電流型輸出信號既可由AO調(diào)理裝置供電也可以由外部提供電源。更好的保護數(shù)字化儀控系統(tǒng)硬件設(shè)備和虛擬測試儀器。

圖1本實用新型AO信號調(diào)理裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2本實用新型AO信號調(diào)理裝置中信號調(diào)理板功能模塊連接示意圖。圖3本實用新型AO信號調(diào)理裝置中信號調(diào)理板的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，為了便于裁剪和擴展使用，本方案將AO信號調(diào)理裝置采取了分線板和信號調(diào)理板分離的結(jié)構(gòu)設(shè)計，其中分線板上有1個信號輸入接口和四個信號輸出接口， 每個信號輸出接口有8個信號通道，這樣分線板就將輸入的測試信號進行分開處理，一塊分線板可以處理32個信號通道，根據(jù)測試信號的多少安裝相應(yīng)數(shù)量的分線板即可，分線板通過DB37連接器將電壓模擬信號輸出分配給信號調(diào)理板，分線板上每個信號輸出接口對
4應(yīng)塊信號調(diào)理板，每個信號調(diào)理板負責8個信號通道的信號調(diào)理工作，每塊分線板通過4個 DB37連接器連接四個信號調(diào)理板，這樣就將輸入的測試信號以8個信號通道為調(diào)理單位， 分到每個信號調(diào)理板上，此時就可以根據(jù)實際測試信號的多少，對信號調(diào)理板進行合理擴展和裁剪，節(jié)省了硬件投資，同時也為設(shè)備安裝帶來了方便。分線板的硬件接口如下表所
不表一、分線板接口備注表
權(quán)利要求1.一種AO信號調(diào)理裝置，其特征在于，包括連接在一起的分線板和信號調(diào)理板。
2.如權(quán)利要求1所述的AO信號調(diào)理裝置，其特征在于，所述分線板上安裝有信號輸入接口和信號輸出接口，所述信號調(diào)理板上安裝有調(diào)理信號輸入接口、信號調(diào)理電路和調(diào)理信號輸出接口，所述分線板的信號輸出接口和信號調(diào)理板的調(diào)理信號輸入接口通過連接器連接。
3.如權(quán)利要求2所述的一種AO信號調(diào)理裝置，其特征在于，所述分線板上的信號輸入接口為一個，信號輸出接口為四個，信號輸入接口以8個信號通道為一組將接收的測試信號分給各信號輸出接口，分線板上安裝有外接輸入電壓的電壓轉(zhuǎn)換電路，每個信號調(diào)理板負責調(diào)理8個信號通道的測試信號。
4.如權(quán)利要求3所述的一種AO信號調(diào)理裝置，其特征在于，所述外接電壓為24V，經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換電路輸出的系統(tǒng)標準電壓為士 15V和+5V電壓。
5.如權(quán)利要求4所述的一種AO信號調(diào)理裝置，其特征在于，所述分線板與信號調(diào)理板之間的連接器采用DB37連接器。
6.如權(quán)利要求5所述的一種AO信號調(diào)理裝置，其特征在于，所述DB37連接器的線長> 0. 5米且< 6米。
7.如權(quán)利要求6所述的一種AO信號調(diào)理裝置，其特征在于，所述信號調(diào)理電路上包括防止輸入信號正壓或負壓意外超出安全范圍后對前向及后面元件產(chǎn)生危害的通道過壓保護電路；對輸入信號進行信號增益調(diào)節(jié)輸出的電壓調(diào)理電路； 對增益電路輸出的電壓進行增加偏置電壓的偏置調(diào)理電路；用于將調(diào)理信號輸入接口接入的電壓信號改變成電流信號輸出的電壓/電流轉(zhuǎn)換電路；將電壓/電流轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換的電流進行增益的電流調(diào)理電路。 其中通道過壓保護電路與電壓調(diào)理電路連接，電壓調(diào)理電路分別與調(diào)理信號輸出接口和電壓/電流轉(zhuǎn)換電路連接，電壓/電流轉(zhuǎn)換電路通過電流調(diào)理電路與調(diào)理信號輸出接口連接。
8.如權(quán)利要求7所述的一種AO信號調(diào)理裝置，其特征在于，所述通道過壓保護電路包括安裝在調(diào)理信號輸入接口處的具有正負極性保護能力的過壓保護電路和安裝在調(diào)理信號輸出接口處的防止電壓過高損壞電路的雙向TVS 二極管電路。
專利摘要本實用新型涉及一種AO信號調(diào)理裝置，涉及自動化控制領(lǐng)域，特別是數(shù)字儀控系統(tǒng)測試，包括分線板和信號調(diào)理板。本方案將AO信號調(diào)理的外接線路部分與信號調(diào)理部分分開設(shè)置，這樣就可以根據(jù)實際測試信號的多少，合理安排信號調(diào)理板的數(shù)量，避免信號調(diào)理板的浪費，同時節(jié)省了安裝時間和安裝空間。電壓信號經(jīng)過電壓/電流轉(zhuǎn)換電路后利用放大調(diào)理電路可得到相應(yīng)精度的電流輸出和電壓輸出，實現(xiàn)在同一功能模塊內(nèi)將電壓信號調(diào)理為具有超限測試范圍的電壓和電流信號。過壓保護電路能夠防止線上信號電壓超限。信號調(diào)理板內(nèi)的通道間信號可以根據(jù)需要進行跳線設(shè)置，既可輸出電流信號也可輸出電壓信號。
文檔編號H02H3/20GK201974463SQ20102061762
公開日2011年9月14日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者孟廣國, 宋立新, 曹宗生, 裴紅偉 申請人:中國廣東核電集團有限公司, 北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司