多通道直流模擬量檢測裝置的制造方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領域:
本發(fā)明涉及一種檢測裝置，特別是涉及一種多通道直流模擬量檢測裝置。
[0002]【背景技術(shù)】:
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)監(jiān)控、檢測技術(shù)應用的越來越廣泛，相應的一些自動化監(jiān)控、檢測設備上都需要監(jiān)測多路的環(huán)境信息，而一些環(huán)境傳感探頭變送器的輸出模式采用的大部分是4~20mA的直流模擬量輸出，所以這些監(jiān)控設備上要支持不止一路4~20mA的直流模擬量接口，需要支持十幾路甚至幾十路的4~20mA直流模擬量的檢測，所以如果每一路都采用獨立的光耦隔離、運算放大電路等采樣電路的話，這樣線性光耦和運放集成電路要用很多，元器件成本會很高，而且布板的面積也會很大，也不利于安裝。所以為了降低成本，本專利提出一種更實用、更簡潔的多通道直流模擬量檢測裝置，能夠輕松應對多路4~20mA直流模擬量的檢測，降低開發(fā)和生產(chǎn)成本，提高工作效率，同時也提高了工業(yè)監(jiān)控、環(huán)境檢測的智能化水平。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用74HC4051模擬多路選擇器配合高速線性光耦的組合方式實現(xiàn)多路4~20mA的直流模擬量的輸入檢測功能，同時也保證直流模擬量輸入部分和主控板檢測模塊的電氣安全和模擬量采樣精確度，提高設備抗干擾能力的多通道直流模擬量檢測裝置。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種多通道直流模擬量檢測裝置，所述多通道直流模擬量檢測裝置的硬件電路包括電流輸入接口保護電路、供電電源接口電路、電流采樣電路、八通道模擬多路選擇電路、運放電路、線性光耦隔離電路、主控MCU接口電路、存儲電路、電源電路、時鐘電路、顯示電路、主控電路、防浪涌保護電路，所述多通道直流模擬量檢測裝置的軟件程序包括主控程序、通訊接口程序、測量程序、校準程序、存儲程序、時鐘讀寫程序、數(shù)字量輸入程序、數(shù)字量輸出程序、模擬量輸入程序、模擬量輸出程序、顯不程序、掉電處理程序、光電轉(zhuǎn)換程序。
[0005]4~20mA電流的輸入接口電路，接入的模擬電流信號經(jīng)過初級的接口保護后，就要進入電流采樣電路，把電流信號通過高精度的采樣電阻轉(zhuǎn)換成電壓信號。
[0006]八路直流模擬量輸入電路，每一路都是采用相同原理的保護電路和采樣電路，而后，這八路直流模擬量輸入的電流信號由采樣電阻轉(zhuǎn)換成電壓信號，而這些電壓信號再分別連接到八通道模擬多路選擇器/多路分配器74HC4051的八路輸入通道上，然后通過主控板的MCU的I/O來控制74HC4051的八選一的通道選擇，控制每一路分時導通，導通過來的電壓信號通過運放電路和線性光耦隔離電路，傳輸?shù)街骺匕宓腗CU，由MCU完成每一個通道的電壓值采集功能。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明采用74HC4051模擬多路選擇器配合高速線性光耦的組合方式實現(xiàn)多路4~20mA的直流模擬量的輸入檢測功能，同時也保證了直流模擬量輸入部分和主控板檢測模塊的電氣安全和模擬量采樣精確度，提高了設備抗干擾能力。
[0008]2、本發(fā)明從功能上能夠滿足多路直流模擬量檢測的功能，在電磁兼容設計方面采用了電氣隔離、運算放大、防浪涌保護器件，提高了設備的抗干擾能力和測量精確度，同時又節(jié)約了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。
[0009]3、本發(fā)明與傳統(tǒng)的技術(shù)相比節(jié)省了線性光耦和運放電路元器件，把運放電路和線性光耦隔離電路合8為1，實現(xiàn)了該部分電路的通道共享，大大減少了設備生產(chǎn)成本。
[0010]4、本發(fā)明所有和主控板的信號連接都是電氣隔離的，包括控制八通道模擬多路選擇器的片選信號，還有模擬電壓信號都是通過光耦隔離，而且供電電源也是相互獨立的，夠提尚對核心版的保護，提尚了整個系統(tǒng)的可靠性。
[0011]【附圖說明】:
圖1為運放電路及線性光耦隔離電路電路圖。
[0012]圖2為八通道模擬多路選擇電路電路圖。
[0013]圖3為電流輸入接口保護電路部分電路圖。
[0014]圖4為電流采樣電路電路圖。
[0015]圖5為供電電源接口電路電路圖。
[0016]圖6為主控MCU的接口電路電路圖。
[0017]【具體實施方式】:
實施例:參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6。
[0018]多通道直流模擬量檢測裝置，多通道直流模擬量檢測裝置的硬件電路包括電流輸入接口保護電路、供電電源接口電路、電流采樣電路、八通道模擬多路選擇電路、運放電路、線性光耦隔離電路、主控MCU接口電路、存儲電路、電源電路、時鐘電路、顯示電路、主控電路、防浪涌保護電路。
[0019]多通道直流模擬量檢測裝置的軟件程序包括主控程序、通訊接口程序、測量程序、校準程序、存儲程序、時鐘讀寫程序、數(shù)字量輸入程序、數(shù)字量輸出程序、模擬量輸入程序、模擬量輸出程序、顯示程序、掉電處理程序、光電轉(zhuǎn)換程序。
[0020]插座Jl接入1~8路4~20mA直流模擬量電路，經(jīng)過每一路上的接口保護和抗干擾電路進行自恢復熔絲和防靜電、防浪涌保護，然后采樣電路，把每一路4~20mA直流電流信號通過采樣電阻轉(zhuǎn)換成0.4V-2V的直流模擬電壓信號，每一路的電壓信號接到模擬多路選擇器74HC4051 (U26)的8個輸入通道上來實現(xiàn)對八路模擬電壓輸入的8到I的切換，由主控MCU接口電路過來的信號CS_A、CS_B和CS_C分時切換某一通道，模擬量檢測電路在這里實現(xiàn)了八合一的功能，8路信號歸為單路信號，信號經(jīng)過采用運算放大集成電路Ul(MCP604)以及U3 (MCP601)配合高速精密線性模擬光電耦合器U2 (HCNR200)組成的電氣隔離電路，信號進入U3(MCP601)后電壓信號通過接插件J2接到了主控板的MCU，通過MCU內(nèi)的嵌入式程序控制實現(xiàn)模擬量的采集。
[0021]供電電源接口電路:電源采用由外部供給12V直流電源輸入，然后通過LM2596開關電源模塊轉(zhuǎn)變?yōu)镈C5V，給該裝置獨立供電，完成和主控板的電源隔離；
電流輸入接口保護電路:4~20mA電流