[发明专利]基于现场总线的多功能测控模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号采集模块，特别是涉及一种基于现场总线的多功能测控模块。

背景技术

数据采集技术是信息科学的一个重要分支，它与传感技术、信号处理技术、计算机技术、控制技术、现场总线和网络等技术共同构成现代测控技术的基础。它研究信息数据的调理、变换、采集、存储、处理、记录、显示、传输及控制，广泛用于测量、监测、监视、控制、诊断、科学试验及管理等领域中，在科学研究中，是获取科学奥秘的重要手段之一。随着科学技术的发展和数据采集系统的广泛应用，人们对数据采集的主要技术指标，如采样速率、分辨率、精度、输入电压范围、控制方式以及抗干扰能力等方面，都提出了越来越高的要求。

目前的采集技术普遍存在下列问题：1、精度不高，一般在1％左右，个别的仅达到0.5％左右。2、分辨率低。3、信号输入端与放大器隔离不好，造成抗干扰能力差。4、放大器发生零点漂移。5、不能适应多种信号输入，特别是不能适应直接接入传感器。6、不能自动进行温度补偿。7、不具有现场总线功能，更不同时具有多种现场总线功能。8、测控不兼备。上述存在的问题，导致了信号采集不够准确，影响了测量结果，且不能适应现代总线式信号采集和控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种设计合理，信号采集准确的基于现场总线的多功能测控模块。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案实现：

基于现场总线(Modbush和Profibus-DP)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。

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。