一种天平信号调理机制造技术

本实用新型专利技术提供的一种天平信号调理机，涉及天平信号处理领域。本实用新型专利技术所提供的天平信号调理机是针对风洞天平测力等实验需要，测量对象是天平应变桥或微电压信号，具备高精度信号放大、高稳定度、极高共模特性和抗电磁干扰能力；本实用新型专利技术所采用的系统机箱支持标准19英寸机架或嵌入式机柜等多种安装方式,支持热插拔方式。可以快速、高效地实现高精度信号放大及机箱温度监控功能，并且具备系统维护方便、快捷等特点，具有良好抗干扰能力，特别是大功率变频电机带来的电磁干扰；本实用新型专利技术还通过EXA

【技术实现步骤摘要】
一种天平信号调理机


[0001]本技术涉及天平信号处理领域，尤其涉及一种天平信号调理机。

技术介绍

[0002]风洞螺旋桨带动力试验存在高功率电机对测力天平电磁干扰严重的问题，试验准备耗时耗力(主要是天平布线、屏蔽和接地)、经常反复拆装，但影响始终存在。为AG600试验研制的前置信号调理模块成功消除了电磁干扰影响，电机带使能数据台阶消除，信号波动量从6个字降低至0.2个字，但前置信号调理需要安装在模型内部或支杆上，导致信号电缆的布线、信号的现场检测和信号模块的安装不方便，并且需要规划额外的空间，影响试验准备效率。
[0003]经过验证，将前置信号调理模块后置在数采输入端，信号调理模块对电磁干扰的抑制效果同样明显。故研制专用的天平信号调理模块、并集成在数采前端，既可以消除电磁干扰的影响，又可以与常规试验一样标准化布线、信号现场检测。
[0004]公开号为：CN106370209A的技术申请提供了一种输入输出多通道信号调理器，包括主板以及多个独立的子板，各个子板上设置有44芯插座，主板上设置有多个输入航空插座、多个滤波器开关和多个输出航空插座，主板通过一个输入航空插座、一个滤波器开关和一个输出航空插座，与子板的44芯插座连接，形成独立的传输回路，且子板上包括输入隔离信号调理单元和输出隔离信号调理单元，输入隔离信号调理单元对微弱信号进行滤波、抑制、限幅以及高增益的放大；输出隔离信号调理单元对输入隔离信号调理单元的输出信号进行整形，输出TTL信号。有益效果是对于输入的微弱信号，具有滤波、抑制、限幅和自动增益能力，使得整个检测电路具有很强的抗干扰能力，确保检测的准确度。
[0005]但是，该申请未针对天平信号调理进行设计，无法满足调理需求，且无法集成在数采前端。
[0006]因此，有必要提供一种天平信号调理机来解决上述技术问题。

技术实现思路

[0007]为解决上述技术问题，本技术提出一种天平信号调理机，包括：信号调理单元、系统监控单元和系统机箱；
[0008]所述信号调理单元包括：前端信号输入端、RFI滤波及输入缓冲单元、放大器单元、低通滤波器、差分输出驱动器、差分输出连接器、激励源单元；
[0009]所述天平信号调理机通过前端信号输入端将待调理的天平信号输入到天平信号调理机中，将待调理的天平信号通过RFI滤波及输入缓冲单元进行输入缓冲和RFI滤波；经过RFI滤波后的天平信号输入到放大器单元进行增益放大调理，增益放大后的天平信号再通过低通滤波器进行低通滤波；滤波后的天平信号再经由差分输出驱动器转化为单端到差分的天平信号输出；最后再通过差分输出连接器将调理好的天平信号输出到对应插接的后端设备上；
[0010]所述信号调理单元安置在系统机箱中，且将前端信号输入端和差分输出连接器安置在系统机箱的面板上；
[0011]所述激励源单元用于为天平信号调理机中各用电器提供对应的电源输出；
[0012]所述系统监控单元连接有过流保护器和风机，并对系统机箱内的用电器进行过流开关保护和风机温度管理调速。
[0013]作为更加具体的解决方案，所述前端信号输入端采用CJC37插件，所述差分输出连接器采用PCB插接端子；在前端信号输入端处还接有用于输入过压保护的TVS保护二极管。
[0014]作为更加具体的解决方案，所述放大器单元用于将输入0至
±
100mV的待调理的天平信号进行增益放大调理，具体型号为EXA
‑
AMP01
‑
DC1。
[0015]作为更加具体的解决方案，所述低通滤波器是三阶巴特沃斯滤波器，包括电阻R15、电阻R11、电阻R12、电容C16、电容C14、电容C13和运算放大器U1；
[0016]所述运算放大器U1的同向输入端作为低通滤波器的输入端，且依次串连电阻R15、电阻R11和电阻R12；所述运算放大器U1的输出端作为作为低通滤波器的输出端，且与反向输入端连通；
[0017]所述电容C14的一端接在运算放大器U1的反向输入端处，另一端与电阻R11、电阻R12串连共点处连通；
[0018]所述电容C16的一端接地，另一端接在电阻R15和电阻R11的串连共点处；
[0019]所述电容C13的一端接地，另一接在端运算放大器U1同向输入端处。
[0020]作为更加具体的解决方案，所述激励源单元包括DA数模转换器、DC
‑
DC电源和MCU主控；所述DA数模转换器、DC
‑
DC电源分别与MCU主控电性连接；所述DA数模转换器用于将MCU主控的数字输出转化为对应的模拟输出；所述DC
‑
DC电源用于提供屏蔽电磁干扰隔及高共模环境的离供电；
[0021]所述MCU主控采用ST公司STM32F103来实现通讯及使能控制功能：所述MCU主控通过RS
‑
485接口与系统监控单元进行实时通信，系统监控单元将信号调理单元的实时温度通过串口传输到上位机；且用户能通过上位机实时查看、控制信号调理单元增益择、滤波状态。
[0022]作为更加具体的解决方案，所述激励源单元通过DC
‑
DC电源进行隔离供电将输入的电源转换为直流输出，并分别用LDO来进行正、负电源的降噪处理；所述DC
‑
DC电源包括直流稳压电源、滤波模块和直流电压转换模块，所述直流稳压电源输入口接220VAC/24VDC电源，输出口输出稳定的
±
15V直流电；所述滤波模块的输入口接在直流稳压电源的输出口上；所述直流电压转换模块的输入口与滤波模块的输出口电性连接。
[0023]作为更加具体的解决方案，所述DA数模转换器是基于型号为LTC2753 DA转换器的DA数模转换器；所述LTC2753 DA转换器包括R
OFSA
端、R
IN
端、R
COM
端、R
EFA
端、R
EFB
端、R
OFSB
端、SPAN I/O端、DATA I/O端、R
FBA
端、I
OUT1A
端、I
OUT2A
端、R
VOSA
端、R
VOSB
端、I
OUT1B
端、I
OUT2B
端、R
FBB
端、第一I/V转换运放、第二I/V转换运放和第三I/V转换运放；
[0024]所述R
OFSA
端、R
IN
端和R
OFSB
端分别接5V的V
REF
基准电压；
[0025]所述第一I/V转换运放的同向输入端接地，反向输入端接R
COM
端；所述第一I/V转换运放的输出端分别与R
EFA
端、R
EFB
端进行连接；所述第一I/V转换运放的反向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天平信号调理机，其特征在于，包括：信号调理单元、系统监控单元和系统机箱；所述信号调理单元包括：前端信号输入端、RFI滤波及输入缓冲单元、放大器单元、低通滤波器、差分输出驱动器、差分输出连接器、激励源单元；所述天平信号调理机通过前端信号输入端将待调理的天平信号输入到天平信号调理机中，将待调理的天平信号通过RFI滤波及输入缓冲单元进行输入缓冲和RFI滤波；经过RFI滤波后的天平信号输入到放大器单元进行增益放大调理，增益放大后的天平信号再通过低通滤波器进行低通滤波；滤波后的天平信号再经由差分输出驱动器转化为单端到差分的天平信号输出；最后再通过差分输出连接器将调理好的天平信号输出到对应插接的后端设备上；所述信号调理单元安置在系统机箱中，且将前端信号输入端和差分输出连接器安置在系统机箱的面板上；所述激励源单元用于为天平信号调理机中各用电器提供对应的电源输出；所述系统监控单元连接有过流保护器和风机，并对系统机箱内的用电器进行过流开关保护和风机温度管理调速。2.根据权利要求1所述的一种天平信号调理机，其特征在于，所述前端信号输入端采用CJC37插件，所述差分输出连接器采用PCB插接端子；在前端信号输入端处还接有用于输入过压保护的TVS保护二极管。3.根据权利要求2所述的一种天平信号调理机，其特征在于，所述放大器单元用于将输入0至
±
100mV的待调理的天平信号进行增益放大调理，具体型号为EXA
‑
AMP01
‑
DC1。4.根据权利要求3所述的一种天平信号调理机，其特征在于，所述低通滤波器是三阶巴特沃斯滤波器，包括电阻R15、电阻R11、电阻R12、电容C16、电容C14、电容C13和运算放大器U1；所述运算放大器U1的同向输入端作为低通滤波器的输入端，且依次串连电阻R15、电阻R11和电阻R12；所述运算放大器U1的输出端作为作为低通滤波器的输出端，且与反向输入端连通；所述电容C14的一端接在运算放大器U1的反向输入端处，另一端与电阻R11、电阻R12串连共点处连通；所述电容C16的一端接地，另一端接在电阻R15和电阻R11的串连共点处；所述电容C13的一端接地，另一接在端运算放大器U1同向输入端处。5.根据权利要求4所述的一种天平信号调理机，其特征在于，所述激励源单元包括DA数模转换器、DC
‑
DC电源和MCU主控；所述DA数模转换器、DC
‑
DC电源分别与MCU主控电性连接；所述DA数模转换器用于将MCU主控的数字输出转化为对应的模拟输出；所述DC
‑
DC电源用于提供屏蔽电磁干扰隔及高共模环境的离供电；所述MCU主控采用ST公司STM32F103来实现通讯及使能控制功能：所述MCU主控通过RS
‑
485接口与系统监控单元进行实时通信，系统监控单元将信号调理单元的实时温度通过串口传输到上位机；且用户能通过上位机实时查看、控制信号调理单元增益择、滤波状态。6.根据权利要求5所述的一种天平信号调理机，其特征在于，所述激励源单元通过DC
‑
DC电源进行隔离供电将输入的电源转换为直流输出，并分别用LDO来进行正、负电源的降噪处理；所述DC
‑
DC电源包括直流稳压电源、滤波模块和直流电压转换模块，所述直流稳压电
源输入口接220VAC/24VDC电源，输出口输出稳定的
±
15V直流电；所述滤波模块的输入口接在直流稳压电源的输出口上；所述直流电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈洪，陈辅政，王永福，吴志刚，简春梅，
申请(专利权)人：成都妙喜电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：