[实用新型]一种多路模拟量采集装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种实验教学用计算机测控系统中的多路模拟量采集装置。

背景技术

在学校实验室组建实验教学用的计算机测控系统，用于采集并测量外接传感器或变送器输出的电压或电流信号，可以让学生在接近真实的场合进行实际动手实验，大大提高学生的动手能力和解决实际问题的能力，但目前市场上还没有专门为高校实验教学生产的模拟量采集装置，而采用实际工业场合的模拟量采集装置作为实验仪器使用，由于价格昂贵，要开设这类实验或实训课，一般仅能组建一两个系统，让学生轮流实验或进行演示实验，教学工作往往不能顺利开展；此外由于此类实验专业性较强，采用工业模块的测控系统，维护也不方便。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种成本低廉、功能完善且维护方便，符合工业应用标准的多路模拟量采集装置。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种多路模拟量采集装置，其特征在于：包括电源电路、单片机控制电路、通道切换电路、精密放大与量程转换电路、模拟滤波电路、模数转换电路、电压基准电路和通信接口电路；其中，电源电路的入端1脚与12-24V电压相连，电源电路的出端2-4脚分别与各部件的电源端相连；外测电压或电流信号接通道接口电路的入端1脚，单片机控制电路的出端3脚输出的控制信号接通道接口电路的入端2脚，通道接口电路的出端3脚接精密放大与量程转换电路的入端1脚，单片机控制电路的出端2脚输出的控制信号接精密放大与量程转换电路的入端2脚，精密放大与量程转换电路的出端3脚接模拟滤波电路的入端1脚，模拟滤波电路的出端2脚输出的模拟电压信号接模数转换电路的入端1脚，电压基准电路的出端1脚输出的参考电压信号接模数转换电路的入端2脚，模数转换电路的出端3脚与单片机控制电路的入端1脚双向连接，单片机控制电路的出端4脚与通信接口电路的入端1脚双向连接。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型可以实现多路信号的采集，并与计算机按照标准工业协议通信，同时其使用方法和功能完全符合现在市场上主流工业模块的使用标准和功能，用于实验室组建计算机测控系统的实验，成本低廉，维修方便，为高等学校或职业学校组建计算机测控系统实验室提供了一个好的途径。

本实用新型具有如下特点：（1）根据需要，通道切换电路可实现0-5V、0-1V、0-0.5V和0-0.1V四个量程的切换；（2）选用STC系列高速超强抗干扰低功耗单片机，自带EEPROM，内置看门狗并集成了MAX810专用复位电路；同时该单片机采用20引脚的封装，大大缩小电路板面积；（3）采用标准MODBUS通信协议，可直接与上位计算机的工业组态软件通信。（4）采用集成仪表放大器，实现信号的精密放大和差分到单端的转换；避免了多运放构成的仪表放大器参数难以匹配的问题；（5）模数转换器采用8位的A/D转换芯片，为适应要求更高分辨率的要求，可以用与其引脚完全兼容的10位A/D转换芯片替换，而电路不需做任何改动；（6）实验应用采用DIP直插封装、便于维修和更换芯片；（7）本实用新型首次使用时默认通信参数为：波特率9600bps，地址号1，量程5V，可以使用自带的软件修改上述参数。

附图说明

图1是本实用新型的原理方框图；

图2是电源电路的原理图；

图3是单片机控制电路的原理图；

图4是通道切换、精密放大与量程转换电路的原理图；

图5是模拟滤波电路的原理图；

图6是模数转换与电压基准电路的原理图；

图7是通信接口电路的原理图；

图中，U1、单片机，U2、第一多路模拟开关，U3、第二多路模拟开关，U4、仪表放大器，U5、模数转换器，U7、第一稳压器，U8、电压反转器，U9、485通信接口芯片，U10、基准电压源，U11、第二稳压器，J1-J4、输入端子，U12A、放大器，J8、485总线接口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

针对计算机测控实验室组建和使用成本高、维护不便的问题，本实用新型提供了一种成本低廉，功能完善，符合工业应用标准的多路模拟量采集装置，可以广泛用于测量各种传感器与变送器输出的电压或电流电流信号，并实现与计算机的通信。