[实用新型]一种USB自供电式色谱数据采集卡

说明书

本实用新型公开一种USB自供电式色谱数据采集卡，该色谱数据采集卡主要由前端滤波及放大器、共模信号抑制电路、24位Δ‑∑A/D转换器、精密电压基准、数字隔离电路、低功耗MCU、UART/USB转换器、USB接口、电源变换电路组成；色谱仪输出的模拟色谱信号经过前端滤波、放大及共模抑制处理后，再进行A/D转换，将模拟色谱信号转换为24位数字信号，经过数字隔离的SPI总线将数字信号输入至低功耗MCU，低功耗MCU再将该数字信号通过UART接口传输至UART/USB转换器，经UART/USB转换器转换为USB传输信号，并经过USB接口及USB电缆传输至色谱工作站上位机，同时通过上位机的USB接口电源为该色谱采集卡供电。

技术领域

本实用新型涉色谱数据采集和色谱自动分析技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种USB自供电式色谱数据采集卡。

背景技术

国内在利用色谱仪进行色谱自动分析时，通常采用色谱仪、色谱数据采集卡和色谱工作站上位机构成色谱自动分析系统，色谱数据采集卡在色谱自动分析系统中具有重要的作用，直接决定了色谱分析系统的精确性和可靠性。

色谱数据采集卡接在色谱仪与色谱工作站上位机之间，采集色谱仪输出的1V范围以内的模拟色谱信号，经A/D转换后得到数字信号，通过通信接口传输至色谱工作站上位机。2009年王钧申请了“离子色谱数据采集装置”，具有多个模拟信号输入通道，2010年王钧申请了“一种离子色谱数据采集装置”，具有高阻抗输入通道，两种装置均采用RS232总线与上位机进行通信，通过外接电源供电。2009年王钧申请了“离子色谱数据传输装置”，数据采集装置采用SPI总线与2.4GHz无线收发模连接，色谱工作站上位机采用RS232总线与无线收发模块连接，从而进行数据传输，通过外接电源供电。

综上所述，现有色谱数据采集卡在转换精度、通信和供电方式、工作可靠性方面均存在一定的不足之处，如：

(1)现有采集卡多采用16～24位A/D转换器进行数据采集，且无共模信号抑制处理电路，但往往A/D转换器的共模抑制比是有限的，色谱信号在整个输入范围内变化时，共模电压的变化会造成4～8位的精度损失，大大影响色谱分析的精度(如峰高、峰面积的精度)。

(2)现有采集卡多采用有线或无线的RS232通信接口与上位机进行通信，但是现在大多PC计算机和笔记本电脑已无RS232接口，且需要另外插入直流电源对采集卡进行供电，使用十分不方便，另外部分采用USB接口的采集卡与原有采用RS232接口的上位机色谱工作站软件不匹配，而软件升级成本又比较高。

(3)现有采集卡在输入/输出接口保护、电压隔离保护即可靠性方面存在不足，模拟信号输入电缆一旦触碰高压(如工作环境中的220V电压)，不光会损坏输入通道和采集卡，甚至高压串入上位计算机而损坏USB接口和计算机主板；USB接口信号线触碰高压也会造成采集卡的损坏；另外，在采用USB接口供电时，采集卡内部故障短路也会造成计算机USB接口甚至主板的损坏。

而且，计算机USB接口只能向外设提供低于500mA的供电电流，对于高精度、多处理环节、高可靠性的色谱数据采集卡，采用USB接口直接供电有较大的技术开发难度。

实用新型内容

为了克服上述色谱数据采集卡技术中的不足之处，本实用新型提出一种USB自供电式色谱数据采集卡，如图1所示，只需要将模拟色谱信号接入该采集卡的输入通道，并通过USB接口及USB电缆将采集卡与色谱工作站上位机相连接，便可实现高精度、高可靠性色谱信号采集，无需另外提供工作电源。