[发明专利]具有断电自保护功能的数据采集装置和数据采集卡

说明书

技术领域

本发明涉及测量、测试技术领域，特别是涉及一种具有断电自保护功能的数据采集装置和数据采集卡。

背景技术

数据采集装置是一种具有总线结构的标准化模块仪器，包括控制模块、电源模块、背板模块、开关卡和数据采集卡。总线设置在背板模块上，控制模块和电源模块分别与背板模块上的总线连接；背板模块上设有插槽，数据采集卡和开关卡分别可以通过插槽拔插，当数据采集卡和开关卡通过插槽插入，便与总线连接。开关卡用来连接被测装置，并可以将被测装置产生的被测外部信号通过背板单元上的总线传输给数据采集卡；数据采集卡从被测外部信号中自动采集信息，可以采集直流电压、交流电压、直流电流、交流电流、频率、温度、压力等信息，并将信息通过总线传输给控制模块。

下面介绍一种具有总线结构的数据采集装置100，参考图1，包括控制模块101、电源模块102、背板模块103、开关矩阵104和数据采集卡105等部分。

结合参考图2，数据采集卡105包括输入端口201、测量单元202、输出端口203和第一供电单元204，输入端口201、测量单元202和输出端口203串联连接。

开关矩阵104包括有开关卡1、开关卡2……开关卡N-1、开关卡N。

背板模块103上设有信号总线1031、控制总线1032和电源总线1033等。

控制模块101通过控制总线1032连接到数据采集卡105的输出端口203和各个开关卡。控制模块101控制各个开关卡和数据采集卡105完成输入信号切换和数据采集。

电源模块102通过电源总线1033连接到数据采集卡105的第一供电单元204和各个开关卡。电源模块102向电源总线1033供电，数据采集卡105的第一供电单元204和开关卡可以从电源总线1033上获得电源。

数据采集装置100通过开关卡接受被测外部信号输入，而开关卡通过信号总线1031连接到数据采集卡105的输入端口201。开关卡接受和解析通过控制总线1032传输来的由控制模块101发出的控制命令，并根据控制命令将被测外部信号输入到信号总线1031上。

数据采集卡105接受和解析通过控制总线1032传输来的由控制模块101发出的控制命令，并根据控制命令对信号总线1031上的信号进行数据采集，并将采集到的数据通过控制总线1032传输到控制模块101。

在进行数据采集时，控制模块101首先通过控制总线1032发送控制命令到开关矩阵104中的开关卡，开关卡根据命令将被测外部信号输入中的一路或多路传输到信号总线1031上；然后控制模块101通过控制总线1032发送控制命令到数据采集卡105，数据采集卡105中的测量单元202通过输入端口201对信号总线1031中的数据进行采集；采集完成后，再通过数据采集卡105的输出端口203和控制总线1032将数据返回控制模块101，整个数据采集过程完成。

由上所述，开关矩阵104中的开关卡仅仅是将被测外部信号耦合到信号总线1031中，数据采集卡105通过测量单元202实现对被测外部信号的数据采集。因此，在被测外部信号超出测量单元202的允许输入范围时，需要对测量单元202进行保护。

结合参考图3，现有的对测量单元202进行保护的方法是在输入端口201和测量单元202之间设置一个输入过载保护电路205。在被测外部信号超出测量单元202的测量范围时，例如过流、过压、过功率等，将输入到测量单元202的信号限制到允许的范围内，或者切断输入端口201和测量单元202之间的信号耦合，达到保护测量单元202的目的。

结合参考图4，一种输入过载保护电路205，包括依次串联的气体放电管E41、电感L41和冲击吸收网络，而冲击吸收网络由电容C41、压敏电阻RV41和普通电阻R41并联而成。当HI端子和LO端子之间的电压超出气体放电管E41的击穿电压后，气体放电管E41导通，气体放电管E41两端压降变低，HI端子和LO端子之间的电压大部分都集中在冲击吸收网络两端；当冲击吸收网络两端的电压超过压敏电阻RV41的击穿电压后，压敏电阻RV41有电流流过，发热吸收掉冲击能量。由于气体放电管E41和压敏电阻RV41击穿导通后流过的电流比较大，如果负载内阻较大的话，HI端子和LO端子之间的电压会被钳制在气体放电管E41和压敏电阻RV41的动作击穿范围内，从而达到保护的目的。