一种多通道集成式传感器数据采集器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种多通道集成式传感器数据采集器，包括主控板、激励接口板、信号调理板、采集卡和电源模块；所述激励接口板包括激励电路和与其相连接的多路传感器接口，通过传感器接口向传感器提供激励，其中激励电路包括电压激励电路、恒流激励电路和程控电压激励电路；所述信号调理板，接收传感器发送的信号并进行包括放大、滤波在内的调理，将调理后的模拟信号发送给数据卡。本实用新型专利技术解决了现有单套设备只能采集单一数据，对多种传感器进行信号采集时采集设备需要频繁更换的问题，可以对多种不同的传感器同时进行信号的采集并同时进行处理。

【技术实现步骤摘要】
一种多通道集成式传感器数据采集器
本技术属于数据采集
，涉及一种多通道集成式传感器数据采集器。
技术介绍
随着社会发展的不断加快，大型机械与复杂精密仪器相结合的高端智能装备也越来越多。在测量与控制这些精密仪器的时候，普通的数采器已经不能满足要求，一个原因是普通的数据采集器的精度不足；另一个是每测量一个传感器变量就需要换上相应的一套测量设备。例如测量加速度、扭矩就需要更换相应的数据采集系统，要更换采集线路与采集人员，无法将多种采集信号通过同一台计算机来处理与分析，不得不为了采集不同的信号而且更换相应的采集器，费时费力。
技术实现思路
本技术解决的技术问题在于提供一种多通道集成式传感器数据采集器，以克服现有数据采集器对多种传感器进行信号采集时，采集设备频繁更换和工作效率低的缺陷。本技术是通过以下技术方案来实现：一种多通道集成式传感器数据采集器，包括主控板、激励接口板、信号调理板、采集卡和电源模块；所述主控板，接收并解析上位机发送的包含对激励接口板或信号调理板进行设置的指令，将指令发送给激励接口板或信号调理板，并回馈设置结果信号；所述激励接口板，包括激励电路以及分别与其相连接的多路传感器接口，通过传感器接口向传感器提供激励，其中激励电路包括电压激励电路、恒流激励电路和程控电压激励电路；所述信号调理板，通过传感器接口接收传感器发送的信号并进行包括放大、滤波在内的调理，将调理后的信号发送给采集卡；所述采集卡，包括多个并行的采集通道，每个采集通道设有独立AD转换器，将信号调理板发送的信号进行同步数字化处理后发送给上位机。所述的主控板将上位机发送的指令通过SPI接口或DIO发送到激励接口板或信号调理板，再通过SPI、DIO回馈的设置结果通过串口发送回给上位机。所述的主控板还通过扩展的CAN和/或RS485接口与扩展采集模块相连接，主控板将扩展采集模块所采集的信号实时反馈给上位机。所述的激励电路包括24V限流电压激励电路、4mA恒流激励电路和0～10V的程控电压激励电路；其中，限流电压激励电路、恒流激励电路与传感器接口之间还设有选择继电器；所述的程控电压激励电路包括基准电路、DA转换模块、放大器和反相器，基于基准电路提供的0～2.5V电压，主控板根据需要的电源通过SPI、DIO对DA转换模块发出设置指令，再通过固定倍数的放大器和反相器，完成0～±10V激励的输出。所述的程控电压激励电路在输出激励时还向信号调理板发送激励反馈信号。所述的信号调理板包括依次设置的：功能选择模块，基于程控继电器的模拟开关对输入的电流/电压信号进行切换，其中电流支路与电压支路之间设有将电流信号转换为电压信号的采样电阻；信号选择模块，基于程控继电器的模拟开关对包括检测信号、校准信号、激励反馈信号的支路进行切换；信号放大模块，包括分别设有多级增益的前置放大器和二级放大器，基于程控继电器的模拟开关选择放大的增益倍数；滤波选择模块，基于程控继电器的模拟开关对直通或滤波器的支路进行切换。所述的信号调理板还包括设置在功能选择模块之前的耦合选择模块；基于程控继电器的模拟开关对输入直流/交流信号进行切换，其中交流支路上设有转换电容；所述的信号放大模块中，前置放大器的增益范围为1-1000倍，10倍步进；二级放大器为适配量程的增益放大，增益范围为1-8倍，2倍步进；所述的滤波选择模块中，滤波器采用3路4阶的低通滤波器以滤掉高频噪声和无用信号。所述的主控板根据采集卡采集通道所对应的传感器接口接收的信号类型，分别对功能选择模块、信号选择模块、信号放大模块、滤波选择模块发出选择指令，由程控继电器完成功能选择。所述的电源模块包括电池、电源管理模块和电源转换模块，电池通过管理模块向上位机提供12V的电源电压，通过管理模块、电源转换模块提供3.3V、5V、15V和24V电源电压。进一步的，还将主控板、激励接口板、信号调理板、采集卡在上位机基础上进行以下集成：所述的上位机是包括上位机主板和显示屏的笔记本式一体化机；并在上位机主板的一侧设置主控板，在主控板下侧设置信号调理板和接口激励板电池，在接口激励板的旁侧设置电池，在上位机主板下方设置电源管理板和电源转换板。与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：本技术提供的多通道集成式传感器数据采集器，解决了现有单套设备只能采集单一数据，对多种传感器进行信号采集时采集设备需要频繁更换的问题，而本技术采用了多种激励方式和多通道的采集卡可以对多种不同的传感器同时进行信号的采集并同时进行处理，大大提高了工作效率，尤其是解决了一些之前需要同时测量多种信号的难题。本技术提供的多通道集成式传感器数据采集器，通过信号调理板对采集的传感器信号进行了调整清理；这是由于传感器采集到的信号模拟量之后，一般会将其转换为数字信号传给上位机进行处理，有的信号很微弱，很难进行处理；而本技术通过信号调理板将待测信号经过放大、滤波等一系列操作将其转换成数据处理设备能够识别的标准信号；此外因为工业信号有些是高压、大电流、浪涌等，不能被上位机正确识别，也需要先调整清理才能够被识别。本技术提供的多通道集成式传感器数据采集器，通过采用设有多路数据采集通道(可多达16路)，每个通道都可以测量多种类型的传感器，而且可以组网同步触发；支持力、位移、温度、振动等各种传感器接入，经传感器采集后送往上位机进行分析和处理，再通过使用信号调理板集中将这些不同类型、不同大小的信号进行转换，变成适合传输的并能被采集卡识别的信号。本技术提供的多通道集成式传感器数据采集器，可以将上位机和采集卡、调理板卡等设备进行集成，形成一款美观、便携、操作方便的新机型，从而克服了现有数据采集器体积大、重量高、不利于携带和操作的缺陷。附图说明图1为本技术的模块连接示意图；图2为主控板的结构示意图；图3为激励接口板的结构示意图；图4为程控电压激励电路的激励示意图；图5为信号调理板的结构示意图；图6为某通道的信号调理与激励输出通道的工作原理示意图；图7为本技术的结构示意图；图8为图7的侧视图；图9为匹配传感器接口的通道配置流程示意图；图10为本技术的数据采集运行流程图。其中，6为显示屏，7为通讯接口；8为电源充电口，9为主控板；10为信号调理板；11为接口激励板；12为电池；13为电源管理板；14为电源转换板；15为上位机主板。具体实施方式下面结合实施例对本技术做进一步详细描述，所述是对本技术的解释而不是限定。参见图1，一种多通道集成式传感器数据采集器，包括主控板、激励接口板、信号调理板、采集卡和电源模块；所述主控板，接收并解析上位机发送的包含对激励接口板或信号调理板进行设置的指令，将指令发送给激励接口板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道集成式传感器数据采集器，其特征在于，包括主控板、激励接口板、信号调理板、采集卡和电源模块；/n所述主控板，接收并解析上位机发送的包含对激励接口板或信号调理板进行设置的指令，将指令发送给激励接口板或信号调理板，并回馈设置结果信号；/n所述激励接口板，包括激励电路以及分别与其相连接的多路传感器接口，通过传感器接口向传感器提供激励，其中激励电路包括电压激励电路、恒流激励电路和程控电压激励电路；/n所述信号调理板，通过传感器接口接收传感器发送的信号并进行包括放大、滤波在内的调理，将调理后的信号发送给采集卡；/n所述采集卡，包括多个并行的采集通道，每个采集通道设有独立AD转换器，将信号调理板发送的信号进行同步数字化处理后发送给上位机。/n

【技术特征摘要】
1.一种多通道集成式传感器数据采集器，其特征在于，包括主控板、激励接口板、信号调理板、采集卡和电源模块；
所述主控板，接收并解析上位机发送的包含对激励接口板或信号调理板进行设置的指令，将指令发送给激励接口板或信号调理板，并回馈设置结果信号；
所述激励接口板，包括激励电路以及分别与其相连接的多路传感器接口，通过传感器接口向传感器提供激励，其中激励电路包括电压激励电路、恒流激励电路和程控电压激励电路；
所述信号调理板，通过传感器接口接收传感器发送的信号并进行包括放大、滤波在内的调理，将调理后的信号发送给采集卡；
所述采集卡，包括多个并行的采集通道，每个采集通道设有独立AD转换器，将信号调理板发送的信号进行同步数字化处理后发送给上位机。


2.如权利要求1所述的多通道集成式传感器数据采集器，其特征在于，所述的主控板将上位机发送的指令通过SPI接口或DIO接口发送到激励接口板或信号调理板，再通过SPI、DIO回馈的设置结果通过串口发送回给上位机。


3.如权利要求1所述的多通道集成式传感器数据采集器，其特征在于，所述的主控板还通过扩展的CAN和/或RS485接口与扩展采集模块相连接，主控板将扩展采集模块所采集的信号实时反馈给上位机。


4.如权利要求1所述的多通道集成式传感器数据采集器，其特征在于，所述的激励电路包括24V限流电压激励电路、4mA恒流激励电路和0～10V的程控电压激励电路；其中，限流电压激励电路、恒流激励电路与传感器接口之间还设有选择继电器；
所述的程控电压激励电路包括基准电路、DA转换模块、放大器和反相器，基于基准电路提供的0～2.5V电压，主控板根据需要的电源通过SPI、DIO接口对DA转换模块发出设置指令，再通过固定倍数的放大器和反相器，完成0～±10V激励的输出。


5.如权利要求4所述的多通道集成式传感器数据采集器，其特征在于，所述的程控电压激励电路在输出激励时还向信号调理板发送激励反馈信号。


6.如权利要求1或4所述的多通道集成式传感器数据采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文琪，
申请(专利权)人：陕西四海测控技术有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61