一种多路直流模拟量采集装置的制作方法

1.本实用新型涉及电气仪表技术领域，具体涉及一种多路直流模拟量采集装置。


背景技术：

2.在工业控制领域通常将一些物理参量转换为4
‑
20ma的直流电流信号进行传输采集，比如压力、温度、电压、电流等物理参量。随着现代监控系统的需要，需要将某些物理量再次采集并传输到系统主站上。现有的采集设备通常为匹配250欧姆电阻，将4
‑
20ma的直流电流信号转换为1
‑
5v电压信号后再进行ad采样量化。多路采集时需进行隔离设计，为了不影响原有控制系统，在增加采集设备时，需要在原采样系统中增加直流模拟量隔离器，将原有的直流电流信号一扩二后，一路给控制系统，另一路给新的采集系统。此方法成本高，不利于工程实践中的推广应用。


技术实现要素：

3.本实用新型提出了一种多路直流模拟量采集装置，其目的是：克服现有技术的弊端，实现多路隔离采集的同时降低成本。
4.本实用新型技术方案如下：
5.一种多路直流模拟量采集装置，包括电源单元、多个直流采样单元和mcu单元，所述电源单元用于将交流电转换为直流电，输出直流电源vcc为所述多个直流采样单元和mcu单元供电，所述多个直流采样单元分别与所述mcu单元相连接，所述直流采样单元包括隔离电源模块、采样模块和隔离通讯模块，所述采样模块通过所述隔离通讯模块与所述mcu单元相连接，所述隔离电源模块与所述电源单元相连接，用于输出与所述直流电源vcc相互隔离的直流电源avcc，所述直流电源vcc和直流电源avcc分别用于为所述隔离通讯模块的隔离前端和隔离后端供电，所述直流电源avcc还用于为所述采样模块供电。
6.进一步地，所述采样模块包括采样电阻和电能计量芯片，被测直流电流信号的两端通过所述采样电阻与所述电能计量芯片的两个直流采样引脚相连接，所述采样电阻和电能计量芯片的两个直流采样引脚之间设有抗混叠电路。
7.进一步地，所述隔离电源模块包括推挽电源芯片d2和推挽变压器d3，所述推挽电源芯片d2的输入引脚与直流电源vcc以及推挽变压器d3的第二输入端相连接，所述推挽电源芯片d2的两个输出引脚分别与推挽变压器d3的第一输入端和第三输入端相连接，推挽电源芯片d2的接地引脚连接至接地端gnd；推挽变压器d3的第一输出端通过二极管v1与直流电源avcc相连接，二极管v1的电流导通方向为由推挽变压器d3的第一输出端指向直流电源avcc，推挽变压器d3的第二输出端连接至接地端agnd，推挽变压器d3的第三输出端通过二极管v3与直流电源avcc相连接，二极管v3的电流导通方向为由推挽变压器d3的第三输出端指向直流电源avcc，所述直流电源avcc通过电容连接至接地端agnd。
8.进一步地，所述隔离通讯模块包括与第一光耦e1和第二光耦e2，第一光耦e1的阳极与直流电源avcc相连接，第一光耦e1的阴极通过电阻r3与采样模块的发送端相连接，第
一光耦e1的集电极与所述mcu单元的接收端相连接，第一光耦e1的集电极还通过上拉电阻r1与直流电源vcc相连接，第一光耦e1的发射极连接至接地端gnd；第二光耦e2的阳极与直流电源vcc相连接，第二光耦e2的阴极通过电阻r10与mcu单元的发送端相连接，第二光耦e2的集电极与采样模块的接收端相连接，第二光耦e2的集电极还通过上拉电阻r7与直流电源avcc相连接，第二光耦e2的发射极连接至接地端agnd，第二光耦e2的集电极和发射极之间还连接有电容c13。
9.相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
10.（1）通过多路直流采样单元设计的隔离电源模块、采样模块和隔离通讯模块相配合，实现了多路直流模拟电流的隔离采集，无需额外增加直流模拟量隔离器，降低了成本；
11.（2）采样模块的输入阻抗低，使得多路直流采样单元可以直接接入到原有的线路中，不影响原设备的使用，改动小，生产简便。
附图说明
12.图1为本实用新型的结构示意图；
13.图2为采样模块的电路图；
14.图3为隔离电源模块的电路图；
15.图4为隔离通讯模块的电路图。
具体实施方式
16.下面结合附图详细说明本实用新型的技术方案：
17.如图1，一种多路直流模拟量采集装置，包括电源单元1、多个直流采样单元3和mcu单元2，所述电源单元1用于将交流电转换为直流电，输出直流电源vcc为所述多个直流采样单元3和mcu单元2供电，所述多个直流采样单元3分别与所述mcu单元2相连接。所述直流采样单元3包括隔离电源模块、采样模块和隔离通讯模块，所述采样模块通过所述隔离通讯模块与所述mcu单元2相连接，所述隔离电源模块与所述电源单元1相连接，用于输出与所述直流电源vcc相互隔离的直流电源avcc，所述直流电源vcc和直流电源avcc分别用于为所述隔离通讯模块的隔离前端和隔离后端供电，所述直流电源avcc还用于为所述采样模块供电。
18.如图2，所述采样模块包括采样电阻和电能计量芯片，被测直流电流信号的两端通过所述采样电阻与所述电能计量芯片的两个直流采样引脚相连接，所述采样电阻和电能计量芯片的两个直流采样引脚之间设有抗混叠电路。本实施例中电能计量芯片的型号为ht7017，直流电流信号经采样电阻r4、r6、r8转换为mv值电压信号后，经r5、r9、c6、c12组成的抗混叠网络后进入ht7017进行采集。由于ht7017为高线性度采样，可以在8000:1范围内实现0.1%的精度测量，该电路可以无需校准，使用默认校准系数即可实现4
‑
20ma输入范围内0.1%精度级别的采集。设计时r4、r6、r8三个电阻的阻值之和约为10欧姆左右，这样使得设备的输入阻抗非常低，可以直接串接入原来的线路中，不影响原系统的使用。
19.如图3，所述隔离电源模块包括推挽电源芯片d2和推挽变压器d3，所述推挽电源芯片d2的输入引脚与直流电源vcc以及推挽变压器d3的第二输入端相连接，所述推挽电源芯片d2的两个输出引脚分别与推挽变压器d3的第一输入端和第三输入端相连接，推挽电源芯片d2的接地引脚连接至接地端gnd；推挽变压器d3的第一输出端通过二极管v1与直流电源
avcc相连接，二极管v1的电流导通方向为由推挽变压器d3的第一输出端指向直流电源avcc，推挽变压器d3的第二输出端连接至接地端agnd，推挽变压器d3的第三输出端通过二极管v3与直流电源avcc相连接，二极管v3的电流导通方向为由推挽变压器d3的第三输出端指向直流电源avcc，所述直流电源avcc通过电容连接至接地端agnd。本实施例中所述推挽电源芯片d2的型号为scm1201a。
20.如图4，所述隔离通讯模块包括与第一光耦e1和第二光耦e2，第一光耦e1的阳极与直流电源avcc相连接，第一光耦e1的阴极通过电阻r3与采样模块的发送端相连接，第一光耦e1的集电极与所述mcu单元2的接收端相连接，第一光耦e1的集电极还通过上拉电阻r1与直流电源vcc相连接，第一光耦e1的发射极连接至接地端gnd；第二光耦e2的阳极与直流电源vcc相连接，第二光耦e2的阴极通过电阻r10与mcu单元2的发送端相连接，第二光耦e2的集电极与采样模块的接收端相连接，第二光耦e2的集电极还通过上拉电阻r7与直流电源avcc相连接，第二光耦e2的发射极连接至接地端agnd，第二光耦e2的集电极和发射极之间还连接有电容c13。