一种总线结构的数据采集装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种总线结构的数据采集装置，所述数据采集装置包括：主控单元、背板单元和模块卡，所述主控单元通过所述背板单元与所述模块卡相连接；所述背板单元的电流总线上设置有保护电路。本发明专利技术实施例的有益技术效果在于，在背板总线上设置具有保护功能的钳位电路，可以在出现总线结构的数据采集装置的万用表卡模块故障或意外拔出时对电流总线上的电压进行钳位保护，限制电流总线上的电压，保护被测装置。

【技术实现步骤摘要】
一种总线结构的数据采集装置
本专利技术涉及电信号的测量测试领域，具体的涉及一种总线结构的数据采集装置。
技术介绍
数据采集装置广泛应用于电压、电流和电阻等电信号的测量，以及温度、压力和流量等非电信号的测量。目前,针对多路的总线结构的数据采集器，主要有两类，有VXI总线、PXI总线等开放体系结构，符合工业标准总线的测量装置，其板卡可以由任何厂商实现，其昂贵的系统搭建成本使得中小型数据采集系统的用户无力承担。另一类是基于厂商特定的背板总线结构，这种结构提供了灵活的系统搭建能力以及低廉的系统搭建成本。专利技术人在实现本专利技术的过程中发现，基于特定背板总线结构的数据采集装置，在进行电流信号的测量时，电流保护电路都在万用表模块上，当万用表模块故障或意外拔出时，对于被测设备或器件不能形成有效的保护，造成被测设备或器件的损坏。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种总线结构的数据采集装置，当万用表模块故障或意外拔出时，有效保护被测设备或器件，避免造成被测设备或器件的损坏。为达上述目的，本专利技术实施例提供了一种总线结构的数据采集装置，所述数据采集装置包括：主控单元、背板单元和模块卡，所述主控单元通过所述背板单元与所述模块卡相连接；所述背板单元的电流总线上设置有保护电路。本专利技术实施例的有益技术效果在于，在背板总线上设置钳位电路，可以在出现万用表模块故障或意外拔出时对电流总线上的电压进行钳位保护，限制电流总线上的电压，保护被测装置。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的一种总线结构的数据采集装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例1的背板电流总线的钳位电路结构示意图；图3为本专利技术实施例2的背板电流总线的钳位电路结构示意图；图4为本专利技术实施例3的背板电流总线的钳位电路结构示意图；图5为本专利技术实施例4的背板电流总线的钳位电路结构示意图；图6为本专利技术实施例4的背板电流总线的钳位电路的工作区间示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例的一种总线结构的数据采集装置的结构示意图。如图1所示，该数据采集装置包括：数字主控板部分、背板部分和子卡部分。数字主控板部分包括：数字主控板、接口单元、显示单元、键盘输入、供电单元。背板部分包括：模拟总线部分、数字通信/控制总线、子卡供电。子卡部分包括：通道卡(电流卡)、和/或测量卡。下面分别描述上述各部分的功能：背板部分(背板模块)：作为连接主机和子卡的“桥梁”，通过背板上的模拟总线，可以将被测信号互相连接；通过背板上的通信总线，主机(主控板)可以向子卡发送命令和接受测量数据。另外，各个子卡的供电也是通过背板进行提供的。通道卡(电流卡)：实现多路通道的电流信号的开关与测量控制。测量卡(万用表卡)：用来测量通过各种类型子卡连接进来的“电信号”，主要可以测量交直流电压、交直流电流和电阻。对于电流信号的测量，是通过采样电阻R，将被测电流信号I转换成为电压信号V进行测量的，通过欧姆定律I＝U/R，可以计算出电流信号的大小。下面以测量电流信号为例，说明上述数据采集装置的工作方式和原理。首先，将通道卡(电流卡)与测量卡分别插入主机的5个槽位中的任意两个，并将电流信号连接至通道卡的某一通道。然后，打开主机电源，主机启动并开始自检和槽位的子卡扫描，主机正常启动后，已经插入子卡的槽位指示灯会亮起，标识槽位的子卡已经插入并可以正常工作。接着，通过主机的前面板建立通道测量任务，即打开通道卡的电流信号输入的通道并进行测量，此时数字主控卡将指令通过背板的数字通信总线发送到通道卡的处理器，然后通道卡的处理器将根据接收到的主机指令进行接通相应电流测量通道的相关操作。此时电流信号会通过子卡通道流向背板模拟总线，电流信号流过测量卡的采样电阻R，产生采样电压Vx。主机向测量卡发送测量指令，测量卡测量采样电压，并将测量值返回给主机控制单元，主机获取测量结果后，将测量数据显示在前面板的显示屏上。以上为正常工作时的一个信号的测量操作过程。在进行电流测量时，当万用表卡拔出后，由于电流无法流过万用表的采样电阻R，则电流总线上的电压Vx会增大，如果没有钳位电路，则非常可能损坏被测器件或设备。针对这种情况，本专利技术实施例在背板总线上设置钳位电路，以在出现以上情况时对电流总线上的电压进行钳位保护，限制电流总线上的电压，保护被测装置。本专利技术实施例提供的电流总线上的电压钳位电路可以将电流总线上的电压控制在一个固定安全的范围。主要可以防止如下几个方面的故障：(1)电流通道输入高压信号的防护；(2)电流通道过流保护。以下描述本专利技术实施例的钳位电路的各种变形实施方式。实施例1：图2为本专利技术实施例1的背板电流总线的钳位电路结构示意图。如图2所示，背板保护电路由电流保险丝F和两个反向放置的二极管D1、D2组成。电流保险丝F串联在电流总线上，用于对电流总线的过流保护；两个反向放置二极管D1和D2并联在电流总线上，用于对电流总线的过压保护，D1管在电流总线为负压时可以对总线电压进行钳位动作，D2管在电流总线为正压时可以对总线电压进行钳位动作。电流保险丝的位置需置于二极管之前。其中，电流保险丝F可以使用可自恢复保险丝替代。图中LO端是万用表卡电压测量的功能端(与HI端对应)，电流测量时，万用表卡切换功能，并与其共用此端。以下说明图2所示钳位电路的工作过程：1、对于电流信号I，当电流总线上的电压Vx＝R×I小于200mV且大于0V时，此电压范围为万用表的正常测量范围，保护电路不动作。2、对于电流信号I，当电流总线上的电压Vx＝R×I大于200mV后，D2导通，将电流总线上的钳位电压钳制在0.9V以下，D1管不导通，电流经过D2管分流。3、对于电流信号I，当电流信号大于500mA后，电流总线上的保险丝F动作，保险丝熔断，保护钳位二极管和后级电路。4、对于电流信号I，当电流总线上的电压Vx＝R×I大于-200mV且小于0V时，此电压范围为万用表的正常测量范围，保护电路不动作。5、对于电流信号I，当电流总线上的电压Vx＝R×I小于-200mV后，D1导通，将电流总线上的钳位电压钳制在-0.9V以上，D2管不导通，电流经过D1管分流。6、对于电流信号I，当电流信号小于-500mA后，电流总线上的保险丝F动作，保护钳位二极管和后级电路。图2所示的钳位电路由于D1和D2的漏电流，导致该钳位电路对电流总线上的信号有一定的影响，但电路结构简单，成本低。该钳位电路可以实现正负电压的钳位功能，适合应用在钳位电压小，精度要求不高的场合。实施例2：图3为本专利技术实施例2的背板电流总线的钳位电路结构示意图。如图3所示，背板保护电路由电流保险丝F和稳压二极管D3组成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种总线结构的数据采集装置，其特征在于，所述数据采集装置包括：主控单元、背板单元和模块卡，所述主控单元通过所述背板单元与所述模块卡相连接；所述背板单元的电流总线上设置有保护电路。

【技术特征摘要】
1.一种总线结构的数据采集装置，其特征在于，所述数据采集装置包括：主控单元、背板单元和模块卡，所述主控单元通过所述背板单元与所述模块卡相连接；所述背板单元的电流总线上设置有保护电路，所述保护电路包括过压保护电路，所述过压保护电路包括：具有对称的正负钳位电压的钳位电路，或者具有不对称的正负钳位电压的钳位电路。2.根据权利要求1所述的数据采集装置，其特征在于，所述过压保护电路包括：二极管D1、D2、D3和D4，电阻R1，电阻R2和运算放大器U1；二极管D1、D2、D3、D4组成整流桥电路，整流桥电路的二极管D1的阳极与二极管D2的阴极连接至电流总线的输入信号线，二极管D3的阳极与二极管D4的阴极连接至电流总线的输出信号线，运算放大器U1的输出端连接至运算放大器U1的第一输入端构成电压跟随电路，运算放大器U1的第二输入端通过电阻R1连接至所述电流总线的输入信号线，电阻R2一侧连接二极管D1、D3的阴极和二极管D2、D4的阳极，另一侧连接运算放大器U1的输出端。3.根据权利要求1所述的数据采集装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞忠，王悦，王铁军，李维森，
申请(专利权)人：北京普源精电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：