[发明专利]基于现场总线的多功能测控模块

权利要求书

1.基于现场总线的多功能测控模块，由多路选择模块、信号调理模块、隔离放大模块、A/D转换和控制器依次连接组成，其特征在于，信号调理模块由阻抗变换器R1、R2、R3、R4、R5和电子开关S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆组成，当检测电压信号时，信号从A1、A2两端输入，开关S4、S5、S6闭合，电子开关S1、S2、S3断开，信号通过阻抗变换器R3、R4后到B1、B2，进入信号隔离放大模块；当检测电流信号时，信号从A1、A2进入，电子开关S4、S5、S6、S1、S3闭合，使阻抗变换器R2接入，开关S2断开，电流信号在R2上转变为电压，经阻抗变换器R3、R4后到B1、B2端，进入隔离放大模块；当检测热电阻信号时，采用三线制检测，热电阻的A、B两端分别连接A1、A2，热电阻的C端连接A3，电子开关S1、S3、S4断开、电子开关S2、S5、S6闭合，电压源U_ref在热电阻及其导线上形成的电压经阻抗变换器R3、R4、R5后到B1、B2、B3端，进入隔离放大模块。

2.根据权利要求1所述的基于现场总线的多功能测控模块，其特征在于，隔离放大模块由电子开关Kc₁₁、Kc₁₂、Kc₂₁、Kc₂₂、电容C1、C2、放大器U2、电阻网络U3组成，电子开关Kc₁₁、Kc₁₂、Kc₂₁、Kc₂₂以固定的高速频率在输入和输出之间切换，当检测电压、电流信号时，信号由B1、B2进入，电子开关Kc₁₁、Kc₁₂切换到输入时，信号给电容C1充电，开关Kc₁₁、Kc₁₂切换到输出时，信号传输给放大器，实现了传感器电路与放大电路的隔离；当检测热电阻信号时，热电阻的电压信号从B1、B2进入，给电容C1充电，导线的电压信号从B2、B3进入，给电容C2充电，由于电子开关Kc21的输出接放大器的地，使电容C1上的电压和电容C2上的电压相减，抵消了部分导线对热电阻的影响，提高了热电阻的检测精度，也实现了传感器电路与放大电路的隔离；针对不同的传感器，控制器控制电阻网络U3，与放大器U2共同实现不同信号的放大。

3.根据权利要求1或2所述的基于现场总线的多功能测控模块，其特征在于，A/D转换和控制器包括A/D转换器、参考电源、控制器、温度传感器、网络接口和存储器，参考电源选用高精度电源，参考电源与A/D转换器连接，A/D转换器通过数据总线DB1和地址总线AB1与控制器连接；控制器一端通过数据总线DB₂和地址总线AB₂与带现场总线功能的网络接口连接，一端通过数据总线DB₃和地址总线AB₃与存储器连接；温度传感器与控制器连接，用于测量热电偶冷端环境温度和冷端自动补偿或测其他处温度；A/D转换器接收U2放大器的输出信号V_out，A/D转换器根据规定要求设有高精度参考电源，供模数转换使用。

4.根据权利要求1或2所述的基于现场总线的多功能测控模块，其特征在于，所述的多功能测控模块即可应用于现场作为采集模块，也可通过工业局域网由上位机控制。

5.根据权利要求4所述的基于现场总线的多功能测控模块，其特征在于，所述的多功能测控模块具有直接或现场总线控制功能，采集信号由带有Modbush或Profibus-DP现场总线功能的通信接口输出或直接输出。