[实用新型]一种自适应数据采集系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及数据采集技术领域,具体地说是一种自适应数据采集系统。

背景技术

数据采集系统是从数据源收集、识别和选取数据的过程，在智能控制中，数据采集系统作为测控系统不可缺少的部分,数据采集的性能特点直接影响到整个系统。在采集信号时，信号变化往往变化范围比较大，然而现有的采集系统的放大增益固定，造成小信号采样无法放大到合适区间的问题。

在现成应用中，供电端受外界电压波动、电源杂波、负载变化等因素，影响采样精度。

实用新型内容

为克服上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种自适应数据采集系统，广泛应用于温度、压力、流量和湿度等前端传感器采集。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自适应数据采集系统，其特征是：包括电源电路、CPU电路、校准电路、粗调放大电路、滤波电路、细调放大电路、AD转换电路、预测电路和通信电路，所述电源电路为系统供电，采集的数据信号依次经过校准电路、粗调放大电路、滤波电路、细调放大电路和AD转换电路，AD转换电路与CPU电路用SPI总线连接，所述细调放大电路同时将信号传给预测电路，预测电路连接CPU电路，CPU电路分别连接校准电路、粗调放大电路、细调放大电路和预测电路对信号进行反馈，控制校准电路、粗调放大电路、细调放大电路和预测电路相应支路的选通，重复调节，CPU电路将最终采集结果发送给通信电路。

优选地，所述电源电路提供+5V、-5V、+3.3V、+5V四路电压，所述校准电路包括电子开关，电子开关的通断受CPU电路控制，所述粗调放大电路包括对输入信号实现1、4、16、64、256倍的放大的四级独立放大电路，所述滤波电路包括无源二阶滤波电路和有源压控带通滤波电路，所述细调放大电路包括衰减倍数为1、2、4、8、16的电阻网络衰减电路，用以对信号进行细调，所述预测电路包括可电控变换运放电路、比较电路和门电路，所述AD转换电路采用16位高精度4通道AD芯片U20，U20的型号为AD7175，所述CPU电路采用单片机U4，型号为STM32，所述通信电路包括收发器U6，型号为SP485。

优选地，所述电源电路包括第一电压产生电路、第二电压产生电路、第三电压产生电路和第四电压产生电路；

所述第一电压产生电路包括第一滤波电路、耗能元件R2和稳压芯片U1，所述第一滤波电路包括滤波电容C3～C11、滤波电感L3和第一二阶LC滤波电路，第一二阶LC滤波电路包括电感线圈L1和L2、电容C1和C2，所述电容C9的一端接地，另一端分别连接电源、电阻R2、电感线圈L1，电感线圈L1的另一端分别连接电容C1和电感线圈L2，电感线圈L2的另一端连接电容C2、电容C10、电容C3和稳压芯片U1的IN管脚，电阻R2、电容C1、电容C2、电容C10、电容C3的另一端以及稳压芯片U1的GND管脚均接地，稳压芯片U1的OUT管脚分别连接电容C4和电感线圈L3，电感线圈L3的另一端分别连接电容C5～C8、电容C11的一端，电容C4～C8、电容C11的另一端均接地，所述电容C11的一端输出+5V控制电压；

所述第二电压产生电路包括稳压芯片U2、第二滤波电路和指示电路，所述第二滤波电路包括滤波电容C12～C14，所述指示电路包括耗能电阻R1和发光二极管D1，所述电感线圈L3的另一端还连接所述稳压芯片U2的Vin管脚，稳压芯片的GND管脚接地，Vout管脚分别连接电容C12～C14和电阻R1的一端，电容C12～C14的另一端均接地，电阻R1的另一端通过发光二极管D1接地，所述电容C14的一端输出3.3V控制电压；

所述第三电压产生电路包括电压可调的功率放大电路和第三滤波电路，所述第三滤波电路包括滤波电容C17～C20，所述电压可调的功率放大电路包括稳压芯片U5和电阻R7、R9,还包括肖特基二极管D5，所述肖特基二极管的一端连接8V输入电压，另一端分别连接电容C17、C18的一端以及稳压芯片U5的IN管脚，电容C17、C18的另一端均接地，稳压芯片U5的OUT管脚分别连接电容C19、C20、电阻R7的一端，ADJ管脚分别连接电阻R7的另一端、电阻R9的一端，电阻R9、电容C19、C20的另一端接地，所述电容C20的一端输出+5V控制电压；