一種基于通用a/d檢測范圍自適應(yīng)的模擬量檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電力電子技術(shù)中的模擬量檢測領(lǐng)域，具體是指一種基于通用A/D檢測范圍自適應(yīng)的模擬量檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展，集成電路的使用已遍布各個(gè)領(lǐng)域，尤其是對信號(hào)的采集和檢測，在工業(yè)生產(chǎn)管理中，常常需要測量溫度、電流、電壓、電阻等多種模擬量，并通過輸入傳送至控制器。傳輸過程中，模擬量信號(hào)可以是連續(xù)變化的電壓、電流信號(hào)，其與數(shù)字量有本質(zhì)上的區(qū)別，模擬量信號(hào)需要放大、濾波、線性化、信號(hào)轉(zhuǎn)換等一系列電路的處理，把檢測到的模擬量電壓、電流信息轉(zhuǎn)換為合適的電壓信號(hào)，通過A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)成相應(yīng)的數(shù)字量才能輸入計(jì)算機(jī)處理。
[0003]其中，現(xiàn)有的對輸入至模擬量輸入模塊模擬信號(hào)的檢測，采用的檢測裝置系統(tǒng)功耗高，精度浪費(fèi)大。如對于既要滿足0~5v模擬量輸入，也要滿足-10v~+10v模擬量輸入的場合，常用的模擬量檢測方案是設(shè)計(jì)輸入模擬量范圍為-10v~+10v，根據(jù)最小分辨率公式，在應(yīng)用于0~5v的場合就會(huì)浪費(fèi)掉75%精度。
[0004]基于此設(shè)計(jì)缺陷，研宄并設(shè)計(jì)了一種基于通用A/D檢測范圍自適應(yīng)的模擬量檢測
目.ο
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于通用A/D檢測范圍自適應(yīng)的模擬量檢測裝置，采用A/D轉(zhuǎn)換芯片，通過算法自動(dòng)識(shí)別模擬量輸入模塊輸入當(dāng)前模擬量，自適應(yīng)調(diào)節(jié)到使系統(tǒng)精度最高的檢測范圍，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)精度的模擬量檢測。
[0006]本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種基于通用A/D檢測范圍自適應(yīng)的模擬量檢測裝置，包括依次連接的模擬量輸入模塊、運(yùn)放及濾波電路模塊、MUX多路選通器、A/D轉(zhuǎn)換芯片和MCU處理器，所述MCU處理器與MUX多路選通器通過電信號(hào)連接。
[0007]本實(shí)用新型中模擬量輸入模塊為將工業(yè)現(xiàn)場或其他場合的模擬量信號(hào)進(jìn)行采集并轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所需的數(shù)字量信號(hào)。系統(tǒng)可以為計(jì)算機(jī)或嵌入式系統(tǒng)，其中輸入至模擬量輸入模塊的模擬量表示在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化的任意取值，跟數(shù)字量是相對立的一個(gè)狀態(tài)表示，模擬量用于采集和表示事物的電流電壓或者頻率等參數(shù)。
[0008]本實(shí)用新型中模擬量輸入模塊可以采集的模擬量，如電壓、電流、熱電偶、熱電阻、
溫度等數(shù)值。
[0009]本實(shí)用新型中的運(yùn)放及濾波模塊的主要作用是對輸入的模擬量進(jìn)行放大或縮小的同時(shí)進(jìn)行濾波，排除外界干擾。
[0010]本實(shí)用新型中的MUX多路選通器是在MCU處理器的控制作用下選擇模擬量輸入的最佳通道，從而獲取精確的輸入值。
[0011]本實(shí)用新型中A/D轉(zhuǎn)換芯片的作用是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為信息基本相同的數(shù)字信號(hào)，即模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)傳輸給MCU處理器。
[0012]本實(shí)用新型中MCU處理器為單片機(jī)或DSP器件或FPGA器件或CPLD器件等處理器。其主要作用是在檢測時(shí)控制多路選通器選擇最大輸入范圍，獲得模擬量的初值，從而判定初值適用的最佳輸入范圍及對應(yīng)的通道；控制多路選通器選擇確定最佳通道，并獲取更精確的輸入值；同時(shí)接收A/D轉(zhuǎn)換芯片傳輸過來的數(shù)字信號(hào)并進(jìn)行處理。
[0013]進(jìn)一步地，為了更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，還具有以下技術(shù)特征，所述運(yùn)放及濾波電路模塊包括至少N個(gè)運(yùn)放及濾波電路，其中N為自然數(shù)。這里對運(yùn)放及濾波電路模塊進(jìn)行限定，運(yùn)放及濾波電路模塊可包括多個(gè)運(yùn)放及濾波電路，即為多路運(yùn)放及濾波電路，不同的運(yùn)放及濾波電路對輸入的模擬量進(jìn)行不同的放大或縮小，通過A/D轉(zhuǎn)換芯片將輸入的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并輸送至MCU處理器。
[0014]進(jìn)一步地，為了更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，還具有以下技術(shù)特征，所述運(yùn)放及濾波電路包括運(yùn)放電路和濾波電路，濾波電路與運(yùn)放電路為一體結(jié)構(gòu)，即運(yùn)放及濾波電路在對輸入的模擬量進(jìn)行放大或縮小的同時(shí)對輸入的模擬量進(jìn)行濾波處理，排除外界干擾。
[0015]進(jìn)一步地，為了更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，還具有以下技術(shù)特征，所述運(yùn)放電路物精密運(yùn)算放大電路。
[0016]進(jìn)一步地，為了更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，還具有以下技術(shù)特征，所述MCU處理器為cortex-m3 內(nèi)核的 STM32F103VET6 芯片。
[0017]進(jìn)一步地，為了更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，還具有以下技術(shù)特征，所述MUX多路選通器為多通道模擬開關(guān)，MUX多路選通器的型號(hào)可以為TS3A4751，此處對MUX多路選通器型號(hào)的作優(yōu)選，表示MUX多路選通器可以選用的一種結(jié)構(gòu)，并非對MUX多路選通器的類型作具體限定，任何能夠達(dá)到在MCU處理器的控制作用下選擇模擬量輸入的最佳通道的結(jié)構(gòu)或MUX多路選通器的其他同類型型號(hào)的結(jié)構(gòu)均為本實(shí)用新型中MUX多路選通器的等效技術(shù)特征，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。MUX多路選通器的結(jié)構(gòu)為所屬領(lǐng)域的公知常識(shí)，如型號(hào)為TS3A4751，具有四路單刀雙擲模擬開關(guān)，在使用時(shí)可以將COM端并聯(lián)，并控制模擬開關(guān)將需要的通道選通即可。
[0018]進(jìn)一步地，為了更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，還具有以下技術(shù)特征，所述MUX多路選通器為8通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)⑶4051。
[0019]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0020](I)本實(shí)用新型中運(yùn)放及濾波電路模塊包括至少一個(gè)運(yùn)放及濾波電路，且運(yùn)放及濾波電路包括一體結(jié)構(gòu)的運(yùn)放電路和濾波電路，運(yùn)放及濾波電路模塊的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)對模擬量進(jìn)行不同的放大或縮小，從而配合A/D轉(zhuǎn)換芯片的輸入范圍形成不同的輸入檢測范圍。
[0021](2)本實(shí)用新型中的MUX多路選通器，是在MUX處理器的控制作用下，選擇確定最佳通道，從而獲取精確的輸入值。
[0022](3)本實(shí)用新型通過模擬量輸入模塊輸入模擬量，經(jīng)過運(yùn)放及濾波電路對模擬量進(jìn)入不同的放大或縮小，配合A/D轉(zhuǎn)換芯片的輸入范圍形成不同的輸入檢測范圍，在檢測時(shí)首先控制MUX多路選通器選擇最大輸入范圍，獲得模擬量的初值，從而確定初值適用的最佳輸入范圍及對應(yīng)通道，然后控制多路選通選擇確定最佳通道，獲得精確輸入值，避免精度浪費(fèi)。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0024]圖2為本實(shí)用新型中MUX多路選通器結(jié)構(gòu)原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0026]實(shí)施例1:
[0027]如圖1，一種基于通用A/D檢測范圍自適應(yīng)的模擬量檢測裝置，包括依次連接的模擬量輸入模塊、運(yùn)放及濾波電路模塊、MUX多路選通器、A/D轉(zhuǎn)換芯片和MCU處理器，所述MCU處理器與MUX多路選通器通過電信號(hào)連接。
[0028]本實(shí)用新型中模擬量輸入模塊為將工業(yè)現(xiàn)場或其他場合的模擬量信號(hào)進(jìn)行采集并轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所需的數(shù)字量信號(hào)。系統(tǒng)可以為計(jì)算機(jī)或嵌入式系統(tǒng)，其中輸入值模擬量輸入模塊的模擬量表示在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化的任意取值，跟數(shù)字量是相對立的一個(gè)狀態(tài)表示，模擬量用于采集和表示事物的電流電壓或者頻率等參數(shù)。
[0029]本實(shí)用新型中模擬量輸入模塊可以采集模擬量，如電壓、電流、熱電偶、熱電阻、溫度等數(shù)值，并經(jīng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量供系統(tǒng)使用。
[0030]本實(shí)用新型中的運(yùn)放及濾波模塊的主要作用是對輸入的模擬量進(jìn)行放大或縮小的同時(shí)進(jìn)行濾波，排除外界干擾。
[0031]本實(shí)用新型中的MUX多路選通器是在MCU處理器的控制作用下選擇模擬量輸入的最佳通道，獲取精確的輸入值。
[0032]本實(shí)用新型中A/D轉(zhuǎn)換芯片的作用是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為信息相同的數(shù)字信號(hào)，即模擬