[实用新型]一种模拟传感器的数字化装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器领域，是一种将模拟传感器的测量电压值转化为16位数字量并将数字量按标准Modbus协议输出的装置。该装置可将模拟传感器加工成数字传感器，具备通用性和规范数字化通讯的作用。

背景技术

在水领域集成系统中，模拟传感器的集成总是先把模拟量转换成数字量，然后才能集成到系统中。由于各个地区集成商不同，数字化通讯协议也不同，如果能将模拟传感器数字化并规范数字通讯协议，就能减少集成商的工作，并为将来的维护和维修带来极大的便利。

发明内容

本实用新型的目的是解决现有技术中存在的上述不足，旨在提供一种可将模拟传感器加工成数字传感器的装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种模拟传感器数字化装置，该装置包括运算放大器、16位模数转换模块、三态线性驱动缓冲集成器和CPU。所述运算放大器的正负端分别与模拟传感器的两个测量电压端连接，所述运算放大器采集模拟量的电压值，经放大后传送给16位模数转换模块，模拟量的电压值经模数转换模块转化成数字量后经过三态线性驱动缓冲集成器传送至CPU，所述CPU用串行口方式将数字量输出，所述CPU与三态线性驱动缓冲集成器之间采用SPI接口通讯。所述CPU控制三态线性驱动缓冲集成器开合，实现CPU时钟输入模数转换模块，并与模数转换模块进行数据交流，同时CPU控制模数转换模块的读与写操作。

在本实用新型中，所述运算放大器增益为1。所述模数转换模块采用10M外部晶振。

CPU控制三态线性驱动缓冲集成器通讯；CPU的通讯接口采用SPI数据接口；数字量输出采用标准Modbus协议。

本实用新型可以将模拟传感器的测量电压值转化为16位数字量并将数字量按标准Modbus协议输出，本实用新型实现逻辑步骤：

1)      将模拟传感器的测量电压端分别连接到运算放大器正负端子上，运算发达器的增益值为1；

2)      电压值经过增益后输入模数转换模块。

3)      模数转换模块经三态线性驱动缓冲集成器与CPU通讯，其通讯接口SPI是同步、全双工串行接口。

4)      模数转换模块作为从机，当数据传输时，串行时钟激活并有读写控制线控制SPI接口通讯。

5)      在此过程中，软件步骤按图2中所示进行。

6)      CPU将读到的数字化模拟值生成标准Modbus协议格式输出。

本实用新型模数之间采用了三态线性驱动缓冲集成片进行隔离，实现模数的区域分离，模数转换误差小；装置体积小，方便安装；采用Modbus RTU国际标准，使用简单方便。

附图说明

图1是模拟量传感器数字化的工作原理图。

图2是模拟量传感器数字化的逻辑工作流程图。

具体实施方式

参照图1，本实用新型所述的一种模拟传感器数字化装置，包括运算放大器、16位模数转换模块、三态线性驱动缓冲集成器和CPU，本装置由运算放大器采集模拟量的电压值，将电压值传送给16位模数转换模块，模数转换模块经过三态线性驱动缓冲集成器与CPU用SPI接口通讯，CPU用串行口方式将数字量输出。CPU控制三态线性驱动缓冲集成器开合，实现CPU时钟输入模数转换模块，并与模数转换模块进行数据交流，同时CPU控制模数转换模块的读与写操作。

参照图2，图1所示的一种模拟传感器数字化装置的工作过程如下：

1.       设置SPI通讯时钟。

2.       设置CPU为主机模式，配置SPI时钟极性等。

3.       选择模数转换模块为从机，将要发送的数据写入SPI数据寄存器。此写操作启动SPI数据传输。

4.       等待SPI状态寄存器中的SPIF位置位。

5.       读取SPI状态寄存器。

6.       从SPI数据寄存器中读出接受到的数据。

7.       如果有更多的数据需要发送，则跳到第3步。