一种分布式多通道电压检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种分布式多通道电压检测装置，所述检测装置包括一个及以上的数据采集站、监控主机和CAN

【技术实现步骤摘要】
一种分布式多通道电压检测装置


[0001]本技术涉及传感检测
，特别是涉及一种分布式多通道电压检测装置。

技术介绍

[0002]在传感检测领域，经常会用到电压输出型(0～10V)传感器，该类传感器能够将温度、压力、流量等物理信号转换为0～10V电压信号，用户通过读取电压值即可实现物理信号的测量。
[0003]工业现场通常采用可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)对电压输出型传感器信号进行采集，目前这种采集方式存在以下缺点：(1)受PLC模拟量采集通道数量限制，必须通过购买专用模拟量采集模块才能进行拓展，设计成本高。(2)工业现场PLC数据采集方式为星型结构，线缆敷设复杂。(3)PLC指令扫描为“自上而下、顺序执行”方式，采用轮询式信号采集、处理、转换与传输的软件架构，会使严重影响传感器信号转换的实时性。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是针对现有技术中电压检测存在的技术缺陷，而提供一种分布式多通道电压检测装置。
[0005]为实现本技术的目的所采用的技术方案是：
[0006]一种分布式多通道电压检测装置，包括一个及以上的数据采集站、监控主机和CAN
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2U模块，其中：每个数据采集站内安装一台分布式电压采集装置，所述分布式电压采集装置与站内的现场传感器相连接以采集数据，一个或多个分布式电压采集装置通过CAN
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2U模块与所述监控主机相连接。/>[0007]在上述技术方案中，所述分布式电压采集装置通过CAN总线接口将数据输出。
[0008]在上述技术方案中，每一分布式电压采集装置包括两路通道切换单元、两路信号预处理单元、主控单元、通讯单元和电源管理单元，两路通道切换单元的输入端分别连接四通道传感器信号，每一通道切换单元的输出端连接至所述信号预处理单元。
[0009]在上述技术方案中，所述信号预处理单元将0～10V电压信号转化为0～3V的电压信号，并输入到所述主控单元，主控单元通过A/D转换接口完成电压信号的采集、转换并发送给通讯单元；所述通讯单元通过通讯接口与用户完成数据交互，所述通讯单元通过CAN总线接口连接至CAN总线上，与监控主机完成数据交互；所述电源管理单元通过供电接口与所述通道切换单元、信号预处理单元、主控单元、通讯单元连接供电。
[0010]在上述技术方案中，所述通道切换单元为ADG409芯片，信号预处理单元为双通道运算放大器AD822芯片，主控单元为STM32F103C8T6型号单片机，CAN总线包括CAN通信控制器和CAN总线隔离器两部分：CAN通信控制器采用MCP2551芯片，CAN总线隔离器选用TLP2361高速光耦隔离器。
[0011]在上述技术方案中，CAN总线隔离器包括第一隔离芯片、第二隔离芯片，其型号均为隔离芯片TLP2361，CAN通信控制器为CAN收发器MCP2551，电源管理单元包括AMS1117
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3.3。
[0012]在上述技术方案中，ADG409的7、10引脚接1通道传感器信号；ADG409的6、11引脚接2通道传感器信号；ADG409的5、12引脚接3通道传感器信号；ADG409的4、13引脚接4通道传感器信号；ADG409的1、2、16引脚接主控单元的1、3、2引脚，用于通道切换控制；ADG409的8、9引脚为芯片输出接口，分别接信号预处理单元1的输入和GND。
[0013]在上述技术方案中，R1分别接通道切换单元的DA1引脚和AD822芯片的3引脚，通道切换单元的DB1连接GND；R3分别接GND和AD822芯片的3引脚；D1为5V钳位二极管，分别接5V和AD822芯片的3引脚；D2为5V钳位二极管，分别接GND和AD822芯片的3引脚；R2分别接AD822芯片的1、2引脚和主控单元的ADC1引脚；C1分别接GND和R2；R4分别接通道切换单元的DA2引脚和AD822芯片的5引脚，通道切换单元的DB2连接GND；R6分别接GND和AD822芯片的5引脚；D3为5V钳位二极管，分别接GND和AD822芯片的5引脚；D4为钳位二极管，分别接5V和AD822芯片的5引脚；R5分别接主控单元的ADC2和AD822芯片的6、7引脚；AD822芯片的8引脚接+5V；AD822芯片的4引脚接GND。
[0014]在上述技术方案中，主控制芯片STM32F103C8T6的CANRX、CANTX为CAN总线接口，与通讯单元相连；ADC1、ADC2为模拟信号输入端，与信号预处理单元相连；GPIO5、GPIO6、GPIO7为普通I/O口，与ADG409控制端A0、A1、EN和B0、B1、EN2相连。
[0015]在上述技术方案中，CAN总线隔离器包括第一隔离芯片、第二隔离芯片，其型号均为隔离芯片TLP2361，CAN通信控制器为CAN收发器MCP2551，R6分别接主控单元的CANTX引脚和第一隔离芯片的3引脚；第一隔离芯片的1引脚接3.3V；第一隔离芯片的6引脚接5V；第一隔离芯片的4引脚接GND；第一隔离芯片的5引脚接MCP2551的1引脚；第二隔离芯片的1引脚接5V；第二隔离芯片的4引脚接GND；第二隔离芯片的5引脚接主控单元CANRX引脚；第二隔离芯片的6引脚接3.3V；R7分别接第二隔离芯片的3引脚和MCP2551的4引脚；MCP2551的2、8引脚接GND；MCP2551的3引脚接+5V；MCP2551的6、7引脚分别为CANH和CANL接口。
[0016]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0017]1.线缆敷设简单：装置外部集成CAN通讯接口，用户通过CAN现场总线构建电压输出型传感器监控网络，可有效降低线缆敷设。
[0018]2.设计成本低：装置通过通道切换电路实现了单路信号预处理电路对4通道传感器信号的预处理，降低了硬件设计成本。
[0019]3.检测实时性强：装置通过乒乓缓存算法对两路ADC信号进行分时处理，提高了数据转换效率，保证了8通道传感器信号检测的实时性。乒乓缓存算法可提高传感器信号转换的实时性。乒乓缓存算法采用流水线式数据处理方式，通过交替采集、传输数据流，可高效完成数据采集、传输的无缝缓冲和处理，提高信号转换的实时性。
附图说明
[0020]图1为网络拓扑结构图；
[0021]图2为装置硬件结构框图；
[0022]图3为通道切换单元示意图；
[0023]图4为信号预处理单元示意图；
[0024]图5为主控单元示意图；
[0025]图6为通讯单元示意图；
[0026]图7为乒乓缓存算法示意图；
[0027]图8是电源管理单元示意图。
具体实施方式
[0028]以下结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式多通道电压检测装置，其特征在于，包括一个及以上的数据采集站、监控主机和CAN
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2U模块，其中：每个数据采集站内安装一台分布式电压采集装置，所述分布式电压采集装置与站内的现场传感器相连接以采集数据，一个或多个分布式电压采集装置通过CAN
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2U模块与所述监控主机相连接。2.如权利要求1所述的分布式多通道电压检测装置，其特征在于，所述分布式电压采集装置通过CAN总线接口将数据输出。3.如权利要求2所述的分布式多通道电压检测装置，其特征在于，每一分布式电压采集装置包括两路通道切换单元、两路信号预处理单元、主控单元、通讯单元和电源管理单元，两路通道切换单元的输入端分别连接四通道传感器信号，每一通道切换单元的输出端连接至所述信号预处理单元。4.如权利要求3所述的分布式多通道电压检测装置，其特征在于，所述信号预处理单元将0～10V电压信号转化为0～3V的电压信号，并输入到所述主控单元，主控单元通过A/D转换接口完成电压信号的采集、转换并发送给通讯单元；所述通讯单元通过通讯接口与用户完成数据交互，所述通讯单元通过CAN总线接口连接至CAN总线上，与监控主机完成数据交互；所述电源管理单元通过供电接口与所述通道切换单元、信号预处理单元、主控单元、通讯单元连接供电。5.如权利要求4所述的分布式多通道电压检测装置，其特征在于，所述通道切换单元为ADG409芯片，信号预处理单元为双通道运算放大器AD822芯片，主控单元为STM32F103C8T6型号单片机，CAN总线包括CAN通信控制器和CAN总线隔离器两部分：CAN通信控制器采用MCP2551芯片，CAN总线隔离器选用TLP2361高速光耦隔离器。6.如权利要求5所述的分布式多通道电压检测装置，其特征在于，CAN总线隔离器包括第一隔离芯片、第二隔离芯片，其型号均为隔离芯片TLP2361，CAN通信控制器为CAN收发器MCP2551，电源管理单元包括AMS1117
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3.3。7.如权利要求6所述的分布式多通道电压检测装置，其特征在于，ADG409的7、10引脚接1通道传感器信号；ADG409的6、11引脚接2通道传感器信号；ADG409的5、12引脚接3通道传感器信号；ADG409的...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣宏伟，马常松，李蕃，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院，
类型：新型
国别省市：