一种电压模拟量采集模块制造技术

本实用新型专利技术公开了一种电压模拟量采集模块，属于现场总线控制的技术领域，该采集模块包括：差分放大器，所述差分放大器的输入端采集0～10V的模拟信号；跟随器，所述跟随器的输入端与差分放大器的输出端连接，且差分放大器的输出端输出0～3V的电压信号；单片机，所述单片机的ADC采集接口与跟随器的输出端连接，该采集模块具备采电压的精度高、小信号的放大系数高、较少噪声的特点，能达到提高测量精度、抑制环境的干扰，进而提高测量精度的目的。进而提高测量精度的目的。进而提高测量精度的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种电压模拟量采集模块


[0001]本技术属于现场总线控制的
，具体而言，涉及一种电压模拟量采集模块。

技术介绍

[0002]在现代工业控制系统中，想要获取被控对象的运行情况并能控制其按照工艺流程和要求运行，需要利用现场各种传感器采集被控对象的各种参数，并把这些参数转换成电信号后传输给控制系统，才能得以监视和控制。
[0003]工业控制系统中模拟量的采集通常由传感器的敏感元件来完成，将现场的温度、压力、流量等物理量测出一个与之对应的模拟量，如电阻信号、非标准电压及电流信号，这些信号先要经过变送器进行信号调理，转换成控制器(一般为PLC或者DCS)可以处理的标准的4～20mA电流信号或者0～5V、0～10V电压信号，才能接入到控制系统的模拟量输入通道。
[0004]由于计算机只能处理数字信号，所以模拟量的采集主要解决两个问题：一方面是要确定控制系统对现场信号的采样周期，由于信号采集是按一定时间间隔进行的，信号的采样周期实质上是时间的数字化；另一方面必须确定单位数字量所对应的模拟量大小，即模拟信号的数字化。为了提高信号的信噪比和可靠性，还必须对输入信号进行数字滤波和预处理。
[0005]目前，市面上0
‑
10V模拟量采集主要采用电阻分压的方式，这种技术缺陷如下：(1)由于存在电阻损耗，采电压时会有一定的电能损耗，导致有损耗大的缺点，会影响电路的效率；(2)由于采电压时受到电阻精度和温度等影响，实际采取的电压和理论上的值会有一定的偏差，导致采集精度较低；(3)由于电阻的接触电阻和电源噪声等因素，采电压会受到一定的干扰，导致受电源噪声影响较大。
[0006]基于上述出现的缺点，需对现有的电压模拟量采集电路模块进行改进。

技术实现思路

[0007]鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本技术的目的在于提供一种电压模拟量采集模块，其具备采电压的精度高、小信号的放大系数高、较少噪声的特点，能达到提高测量精度、抑制环境的干扰，进而提高测量精度的目的。
[0008]本技术所采用的技术方案为：一种电压模拟量采集模块，该采集模块包括：
[0009]差分放大器，所述差分放大器的输入端采集0～10V的模拟信号；
[0010]跟随器，所述跟随器的输入端与差分放大器的输出端连接，且差分放大器的输出端输出0～3V的电压信号；
[0011]单片机，所述单片机的ADC采集接口与跟随器的输出端连接。
[0012]进一步地，所述单片机设有n个ADC采集接口，各个ADC采集接口分别连接一所述跟随器，其中，n≥1。
[0013]进一步地，各所述跟随器的同相输入端分别连接一所述差分放大器且各所述跟随
器的输出端分别与各所述ADC采集接口连接；
[0014]同一跟随器的反相输入端与该跟随器的输出端连接。
[0015]进一步地，各所述差分放大器的输出端经第一电阻串接至对应所述跟随器的同相输入端；
[0016]各所述差分放大器的同相输入端经第二电阻和保险丝串接至模拟信号正极采集端；
[0017]各所述差分放大器的反相输入端经第三电阻串接至模拟信号负极采集端。
[0018]进一步地，该采集模块还包括：
[0019]底壳，所述底壳的内部装有PCB电路板；
[0020]与底壳可拆卸装配的盖壳；
[0021]其中，所述PCB电路板上布置有各所述差分放大器、跟随器和单片机。
[0022]进一步地，所述PCB电路板的两侧均设有接线座，接线座上设有n个正极接线孔且各所述正极接线孔分别与各所述模拟信号正极采集端连接；
[0023]同一接线座上各所述模拟信号正极采集端所对应的各所述模拟信号负极采集端连接至该接线座上同一负极接线孔。
[0024]进一步地，所述盖壳的两侧分别设有与所述接线座对应的开口。
[0025]进一步地，所述盖壳的两侧分别设有位于所述接线座上方的挡盖，各所述挡盖分别与盖壳之间铰接连接。
[0026]本技术的有益效果为：
[0027]1.采用本技术所提供的电压模拟量采集模块，其通过差分放大器采样电压，该技术具有输入阻抗高、共模抑制比好、线性度好等优点，同时，它可以减少共模干扰的影响，提高电路的信噪比和精度，并减少外部环境的影响；因此，它适用于低电平和弱信号的采样。
附图说明
[0028]图1是本技术所提供的电压模拟量采集模块的整体结构示意图；
[0029]图2是本技术所提供的电压模拟量采集模块的俯视示意图；
[0030]图3是本技术所提供的电压模拟量采集模块的内部结构示意图；
[0031]图4是本技术所提供的电压模拟量采集模块中某一路差分放大器的电路示意图；
[0032]图5是本技术所提供的电压模拟量采集模块中某一路跟随器的电路示意图；
[0033]图6是本技术所提供的电压模拟量采集模块中单片机的电路示意图；
[0034]附图中标注如下：
[0035]1‑
底壳，2
‑
盖壳，3
‑
挡盖，4
‑
接线座，5
‑
正极接线孔，6
‑
负极接线孔，7
‑
PCB电路板。
具体实施方式
[0036]下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本
申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0037]实施例1
[0038]在本实施例中具体提供了一种电压模拟量采集模块，如图1
‑
图3该采集模块包括：差分放大器、跟随器以及单片机三大部分，所述差分放大器的输入端采集0～10V的模拟信号，经差分放大器的输出端输出0～3V的电压信号，且差分放大器的输出端连接所述跟随器的输入端；将跟随器的输出端与所述单片机的ADC采集接口之间电连接。其大体的采集流程为：采用差分放大器将采集的0
‑
10V电压转换成0
‑
3V，在经过跟随器电路将0
‑
3V电压送进单片机，使用单片机内部的ADC进行模拟量采集。
[0039]在本实施例所设计的采集模块中具备差分放大器，其具有采电压的精度高、小信号的放大系数高、较少的噪声、抗干扰能力强等特点，能提高测量精度，通过跟随器能更低的减少噪声和纹波，提高稳定性、可靠性，能够提供准确的输出电压。
[0040]同时，差分放大器可以通过改变输入端两个电压之间的差异，来放大输出电压，这种放大方式不受输入电源电压影响，因此用在一些高精度的系统中效果比较好；相较于传统的分压电阻方式，采电压则是通过分压电阻来调节电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电压模拟量采集模块，其特征在于，该采集模块包括：差分放大器，所述差分放大器的输入端采集0～10V的模拟信号；跟随器，所述跟随器的输入端与差分放大器的输出端连接，且差分放大器的输出端输出0～3V的电压信号；单片机，所述单片机的ADC采集接口与跟随器的输出端连接。2.根据权利要求1所述的电压模拟量采集模块，其特征在于，所述单片机设有n个ADC采集接口，各个ADC采集接口分别连接一所述跟随器，其中，n≥1。3.根据权利要求1所述的电压模拟量采集模块，其特征在于，各所述跟随器的同相输入端分别连接一所述差分放大器且各所述跟随器的输出端分别与各所述ADC采集接口连接；同一跟随器的反相输入端与该跟随器的输出端连接。4.根据权利要求1所述的电压模拟量采集模块，其特征在于，各所述差分放大器的输出端经第一电阻串接至对应所述跟随器的同相输入端；各所述差分放大器的同相输入端经第二电阻和保险丝串接至模拟信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：林鑫，
申请(专利权)人：四川佳创科技有限公司，
类型：新型
国别省市：