一種信號調理設備的製作方法
2023-06-11 05:30:31
專利名稱：一種信號調理設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及數據採集和半物理仿真測試領域，尤其是涉及ー種信號調理設備。
背景技術：
現有的信號調理設備在數據採集和半物理仿真領域的應用起著橋梁的作用，它既負責將被測設備的信號轉換成採集端能接受的信號，又能將採集端發出的激勵信號調理成被測設備能接受的信號。在實際應用中，需要對至少兩個物理信號的類型進行調理，針對不同的信號需要用不同的調理電路。同時，由於對這些信號進行的電氣隔離，是單向的，因此根據輸入信號的方向不同，隔離電路也會不同。現有的信號調理設備大多採用可插拔式的板卡形式，每種信號對應ー塊調理板卡，所以調理板卡通過導軌固定插在ー塊背板上。若被測調理信號類型改變，則要更換相應 的調理板卡或調整板卡的某種參數。若系統中的信號經常改變，則原有的調理設備將不適用。需要重新設計調理設備中調理板卡的調理電路或手動對調理電路進行調整以滿足新的調理需求，這就給設計、安裝與調試帶來很多不便，無法實現快速便捷的對信號進行調理的目的。
發明內容
有鑑於此，本發明提供ー種信號調理設備，可以通過計算機靈活配置信號調理板卡的參數和工作模式，其具體方案如下一種信號調理設備,包括控制計算機，與所述控制計算機相連的主控制器模塊，至少兩個調理模塊，所述主控制器模塊與所述調理模塊設置於背板的槽位上，所述主控制器模塊通過控制總線分別與所述至少兩個調理模塊相連，其中，所述控制計算機用於將用戶下發的調理指令發送給所述主控制器模塊，所述調理指令包含信號調理類型；所述主控制器模塊用於接收所述調理指令，根據所述信號調理類型，通過所述控制總線，將所述調理指令發送給預先配置好的，與所述調理指令相對應的所述調理模塊；與調理指令對應的所述調理模塊用於接收所述調理指令，並進行相應的信號調理。所述至少兩個調理模塊分別包括與所述信號調理類型相對應的調理板卡。所述主控制器還用於接收所述控制計算機發送的自檢指令，通過所述控制總線，將所述自檢指令分別發送給所述至少兩個調理模塊中的每個調理模塊；所述至少兩個調理模塊還用於根據所述自檢指令採集其對應槽位上的調理板卡信息，並通過所述控制總線和所述主控制器模塊上傳至所述控制計算機；所述控制計算機還用於根據所述調理板卡信息對相應的調理模塊進行配置。所述調理板卡信息包括
該槽位是否插調理板卡；所插調理板卡類型；所插調理板卡的工作狀態。所述各調理模塊分別包括並聯設置的輸入調理子模塊和輸出調理子模塊。所述輸入調理子模塊包括輸入切換電路和與所述輸入切換電路相連的第一調理電路；所述輸出調理子模塊包括輸出切換電路和與所述輸出切換電路相連的第二調理電路；所述輸入切換電路包括第一繼電器，所述第一繼電器包括，與信號輸出端相連的第一動觸點、與所述第一調理電路的輸入端相連的第二動觸點、與所述第一調理電路的輸 出端相連的第一靜觸點以及與信號輸入端相連的第二靜觸點；所述輸出切換電路包括第二繼電器，所述第二繼電器包括，與信號輸入端相連的第三動觸點、與所述第二調理電路的輸出端相連的第四動觸點、與所述第二調理電路的輸入端相連的第三靜觸點以及與信號輸出端相連的第四靜觸點；所述第一繼電器與所述第二繼電器通過互斥方式進行切換，當所述第一繼電器的第一動觸點與第二動觸點同時閉合時，所述輸入調理子模塊導通，當所述第二繼電器的第三動觸點與第四動觸點同時閉合時，所述輸出調理子模塊導通。當所述調理模塊為電壓或電流閾值可控模塊時，所述第一調理電路包括第一電阻、第一比較器、第二電阻和第一可編程電阻，所述第一電阻的一端連接所述第一繼電器的第二動觸點，另一端連接所述第一比較器的正向輸入端，所述第二電阻的一端連接電源電壓Vcc，另一端連接所述第一比較器的負向輸入端，所述第一比較器的負向輸入端同時連接所述第一可編程電阻的一端，所述第一比較器的輸出端連接所述第一繼電器的第一靜觸點，所述第一可編程電阻另一端接地。所述第二調理電路包括 第三電阻、第二比較器、第四電阻和第二可編程電阻，所述第三電阻的一端連接所述第二繼電器的第三靜觸點，另一端連接所述第二比較器的正向輸入端，所述第四電阻的一端連接電源電壓Vcc，另一端連接所述第二比較器的負向輸入端，所述第二比較器的負向輸入端同時連接所述第二可編程電阻的一端，所述第二比較器的輸出端連接所述第二繼電器的第四動觸點，所述第二可編程電阻另一端接地。當所述調理模塊為模擬量調理模塊時，所述第一調理電路包括第一可編程模擬信號調理晶片和第一隔離放大器，所述第一可編程模擬信號調理晶片的一端連接所述第一繼電器的第二動觸點，另一端連接所述第一隔離放大器的一端，所述第一隔離放大器的另一端連接所述第一繼電器的第一靜觸點。所述第二調理電路包括第二可編程模擬信號調理晶片和第二隔離放大器，所述第二可編程模擬信號調理晶片的一端連接所述第二繼電器的第三靜觸點，另一端連接所述第二隔離放大器的一端，所述第二隔離放大器的另一端連接所述第二繼電器的第四動觸點。上述信號調理設備帶來的有益效果是可以通過計算機根據實際需要對信號調理板卡實時進行模式切換和參數設置，從而可以在不斷電的情況下，實現動態的信號調理功能，方便系統的調試；更進ー步地，該信號調理設備還可以通過控制計算機發送的自檢指令，隨時了解各調理模塊的工作狀態，使得信號調理設備更具有可維護性。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發明實施例公開的ー種信號調理設備的基本結構圖；圖2為本發明實施例公開的ー種信號調理設備的流程圖；圖3為本發明實施例公開的ー種信號調理設備預先配置的工作流程圖； 圖4為本發明實施例公開的ー種調理板卡實現可配置功能的電路圖；圖5為本發明實施例公開的ー種單刀雙擲繼電器的基本結構圖；圖6為本發明實施例公開的ー種第一調理電路的電路圖；圖7為本發明實施例公開的ー種第二調理電路的電路圖；圖8為本發明實施例公開的又ー種第一調理電路的電路圖；圖9為本發明實施例公開的又ー種第二調理電路的電路圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。本發明公開的ー種信號調理設備的基本結構如圖I所示，包括控制計算機11、主控制器模塊12、調理模塊13、調理板卡14、背板15、控制總線16。其中所述主控制器模塊12與所述控制計算機11相連，所述調理模塊13至少兩個，每個調理模塊13分別用於實現不同類型的信號調理，所述調理板卡14分別設置在對應的信號調理類型的調理模塊13內，所述主控制器模塊12與所述調理模塊13通過插拔式的方式設置於背板15的槽位上，所述背板15上還設置有控制總線16，所述主控制器模塊12通過所述控制總線16分別與所述至少兩個調理模塊13相連。圖2為本發明中上述實施例的操作流程圖，包括步驟S21、所述控制計算機接收用戶下發的調理指令，所述調理指令包含信號調理類型；步驟S22、所述控制計算機將所述調理指令發送給主控制器模塊；步驟S23、所述主控制器模塊接收所述調理指令；步驟S24、所述主控制器模塊根據所述信號調理類型，將所述調理指令通過控制總線發送給預先配置好的，與所述調理指令相對應的所述調理模塊；步驟S25、與調理指令對應的所述調理模塊接收所述調理指令；步驟S26、與調理指令對應的所述調理模塊進行相應的信號調理。
進ー步的，可以在步驟S23之後増加一個步驟主控制器模塊對接收到的調理指令進行解析。本實施例公開的信號調理設備，ー個調理電路對應至少兩個調理板卡類型，通過控制計算機根據實際的需要對信號調理板卡實時進行模式的切換和參數的設置，使該信號調理設備可以在不斷電的情況下，實現動態的信號調理功能，即使信號多次改變，設備也適用，不需要更換調理電路，方便了系統的調試。本發明公開的ー種信號調理設備預先配置的工作流程如圖3所示，包括步驟S31、控制計算機向主控制器模塊發送自檢指令；步驟S32、所述主控制器模塊接收所述控制計算機發送的自檢指令；步驟S33、所述主控制器模塊解析所述自檢指令；步驟S34、所述主控制器模塊將解析後的自檢指令，通過控制總線發送給各調理模 塊；步驟S35、所述各調理模塊接收所述自檢指令；步驟S36、所述各調理模塊採集對應的槽位上的調理板卡信息；步驟S37、所述主控制器模塊將所述調理板卡信息上傳至所述控制計算機；步驟S38、所述控制計算機根據各調理板卡的信息對各調理模塊進行配置。進ー步的，設備工作過程中，所述控制計算機向所述各調理模塊發送自檢指令，獲取所述各調理模塊的工作狀態。優選的，所述各調理模塊收集的所述調理板卡信息包括各調理模塊的槽位中是否插調理板卡；若插了調理板卡，所插調理板卡的類型；若插了調理板卡，所插調理板卡的工作狀態。本實施例公開的信號調理設備的預先配置過程，通過控制計算機發送自檢指令，來獲得各調理模塊對應的調理板卡信息，根據各調理板卡信息對各調理模塊進行配置，從而可以在所述主控制器模塊接收到調理指令後，直接將調理指令發送給配置好的調理模塊，節省了對調理指令進行配置的時間，可以在不掉電的情況下改變信號調理類型。本發明公開的ー種調理板卡實現可配置功能的電路圖如圖4所示，包括並聯設置的輸入調理子模塊41和輸出調理子模塊42。其中，輸入調理子模塊41包括輸入切換電路和與所述輸入切換電路相連的第一調理電路；輸出調理子模塊42包括輸出切換電路和與所述輸出切換電路相連的第二調理電路。所述輸入切換電路包括第一繼電器EK1，所述第一繼電器EKl包括，第一動觸點415、第二動觸點414、第一靜觸點416以及第二靜觸點413。其中，第一動觸點415與信號輸出端相連,第二動觸點414與所述第一調理電路的輸入端相連，第一靜觸點416與所述第一調理電路的輸出端相連,第二靜觸點413與信號輸入端相連。所述輸出切換電路包括第二繼電器EK2，所述第二繼電器EK2包括，第三動觸點425、第四動觸點424、第三靜觸點426以及第四靜觸點423。其中，第三動觸點425與信號輸入端相連，第四動觸點424與所述第二調理電路的輸出端相連，第三靜觸點426與所述第二調理電路的輸入端相連，第四靜觸點423與信號輸出端相連。其中，所述第一繼電器EKl與所述第二繼電器EK2通過互斥的方式進行切換，當所述第一繼電器EKl的第一動觸點415與第二動觸點414同時閉合時,所述輸入調理子模塊導通；當所述第二繼電器EK2的第三動觸點425與第四動觸點424同時閉合時，所述輸出調理子模塊導通。 本說明書實施例中，所使用的繼電器為單刀雙擲繼電器，其基本結構如圖5所示。在本說明書實施例中，還可採用其他類型的繼電器，如雙刀雙擲繼電器。因此，本發明實施例將不會被限制於本文所提到的繼電器，而是要符合與本文所公開的原理相一致的最寬的範圍。本實施例公開的ー種對信號調理板卡實現可配置的電路，通過繼電器EK1、EK2實現信號調理板卡的可配置功能，通過ー個調理電路同時實現數字量輸入和數字量輸出兩種，簡化了電路，使信號調理實現起來更方便。本發明公開的ー種第一調理電路的電路圖如圖6所示，包括第一調理電路包括第一電阻R61、第一比較器K61、第二電阻R62和第一可編程電阻RP61，所述第一電阻R61的一端連接所述第一繼電器EKl的第二動觸點，另一端連接所述第一比較器K61的正向輸入端，所述第二電阻R62的一端連接電源電壓Vcc，另一端連接所述第一比較器K61的負向輸入端，所述第一比較器K61的負向輸入端同時連接所述第一可編程電阻RP61的一端,所述第一比較器K61的輸出端連接所述第一繼電器EKl的第一靜觸點，所述第一可編程電阻RP61另一端接地。另外的，第二調理電路如圖7所示，包括第三電阻R73、第二比較器K72、第四電阻R74和第二可編程電阻RP72，所述第三電阻R73的一端連接所述第二繼電器EK2的第三靜觸點，另一端連接所述第二比較器K72的正向輸入端，所述第四電阻R74的一端連接電源電壓Vcc，另一端連接所述第二比較器K72的負向輸入端，所述第二比較器K72的負向輸入端同時連接所述第二可編程電阻RP72的一端，所述第二比較器K72的輸出端連接所述第二繼電器EK2的第四動觸點，所述第二可編程電阻RP72另一端接地。本實施例公開的可編程電阻實現電壓或電流閾值可控的調理電路，通過一個調理電路實現電壓或電流閾值的輸入和輸出的控制，使電路得到簡化，操作更方便。本發明公開的又ー種第一調理電路的電路如圖8所示，包括第一可編程模擬信號調理晶片81和第一隔離放大器82。其中，所述第一可編程模擬信號調理晶片81的一端連接所述第一繼電器EKl的第二動觸點，另一端連接所述第一隔離放大器82的一端，所述第一隔離放大器82的另一端連接所述第一繼電器EKl的第一靜觸點。另外的，第二調理電路如圖9所示，包括第二可編程模擬信號調理晶片91和第二隔離放大器92，所述第二可編程模擬信號調理晶片91的一端連接所述第二繼電器EK2的第三靜觸點，另一端連接所述第二隔離放大器92的一端，所述第二隔離放大器92的另一端連接所述第二繼電器EK2的第四動觸點。本實施例公開的通過可編程器件實現模擬量可編程調理的電路，將模擬量的輸入和輸出兩種調理置於ー塊調理板卡上，通過編程決定是模擬量的輸入調理還是模擬量的輸出調理，還能通過編程決定模擬量的放大倍數，使系統的操作更方便。
本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對於實施例公開的裝置而言，由於其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。專業人員還可以進ー步意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的単元及算法步驟，能夠以電子硬體、計算機軟體或者二者的結合來實現，為了清楚地說明硬體和軟體的可互換性，在上述說明中已經按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬體還是軟體方式來執行，取決於技術方案的特定應用和設計約束條件。專業技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現所描述的功能，但是這種實現不應認為超出本發明的範圍。結合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬體、處理器執行的軟體模塊，或者二者的結合來實施。軟體模塊可以置於隨機存儲器(RAM)、內存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬碟、可移動磁碟、CD-ROM、或技術領域內所公知的任意其它形式的存儲介質中。 對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求
1.ー種信號調理設備，其特徵在於，包括 控制計算機，與所述控制計算機相連的主控制器模塊，至少兩個調理模塊，所述主控制器模塊與所述調理模塊設置於背板的槽位上，所述主控制器模塊通過控制總線分別與所述至少兩個調理模塊相連，其中， 所述控制計算機用於將用戶下發的調理指令發送給所述主控制器模塊，所述調理指令包含信號調理類型； 所述主控制器模塊用於接收所述調理指令，根據所述信號調理類型，通過所述控制總線，將所述調理指令發送給預先配置好的，與所述調理指令相對應的所述調理模塊； 與調理指令對應的所述調理模塊用於接收所述調理指令，並進行相應的信號調理。
2.根據權利要求I所述的信號調理設備，其特徵在於，所述至少兩個調理模塊分別包括與所述信號調理類型相對應的調理板卡。
3.根據權利要求2所述的信號調理設備，其特徵在幹， 所述主控制器模塊還用於接收所述控制計算機發送的自檢指令，通過所述控制總線，將所述自檢指令分別發送給所述至少兩個調理模塊中的每ー個調理模塊； 所述至少兩個調理模塊還用於根據所述自檢指令採集其對應槽位上的調理板卡信息，並通過所述控制總線和所述主控制器模塊上傳至所述控制計算機； 所述控制計算機還用於根據所述調理板卡信息對相應的調理模塊進行配置。
4.根據權利要求3所述的信號調理設備，其特徵在於，所述調理板卡信息包括 該槽位是否插調理板卡； 所插調理板卡類型； 所插調理板卡的工作狀態。
5.根據權利要求I所述的信號調理設備，其特徵在於，所述各調理模塊分別包括並聯設置的輸入調理子模塊和輸出調理子模塊。
6.根據權利要求5所述的信號調理設備，其特徵在於，所述輸入調理子模塊包括輸入切換電路和與所述輸入切換電路相連的第一調理電路； 所述輸出調理子模塊包括輸出切換電路和與所述輸出切換電路相連的第二調理電路； 所述輸入切換電路包括第一繼電器，所述第一繼電器包括，與信號輸出端相連的第一動觸點、與所述第一調理電路的輸入端相連的第二動觸點、與所述第一調理電路的輸出端相連的第一靜觸點以及與信號輸入端相連的第二靜觸點； 所述輸出切換電路包括第二繼電器，所述第二繼電器包括，與信號輸入端相連的第三動觸點、與所述第二調理電路的輸出端相連的第四動觸點、與所述第二調理電路的輸入端相連的第三靜觸點以及與信號輸出端相連的第四靜觸點； 所述第一繼電器與所述第二繼電器通過互斥方式進行切換，當所述第一繼電器的第一動觸點與第二動觸點同時閉合時，所述輸入調理子模塊導通，當所述第二繼電器的第三動觸點與第四動觸點同時閉合時，所述輸出調理子模塊導通。
7.根據權利要求6所述的信號調理設備，其特徵在幹，當所述調理模塊為電壓或電流閾值可控模塊時，所述第一調理電路包括 第一電阻、第一比較器、第二電阻和第一可編程電阻，所述第一電阻的一端連接所述第一繼電器的第二動觸點，另一端連接所述第一比較器的正向輸入端，所述第二電阻的一端連接電源電壓Vcc，另一端連接所述第一比較器的負向輸入端，所述第一比較器的負向輸入端同時連接所述第一可編程電阻的一端，所述第一比較器的輸出端連接所述第一繼電器的第一靜觸點，所述第一可編程電阻另一端接地。
8.根據權利要求7所述的信號調理設備，其特徵在於，所述第二調理電路包括 第三電阻、第二比較器、第四電阻和第二可編程電阻，所述第三電阻的一端連接所述第ニ繼電器的第三靜觸點，另一端連接所述第二比較器的正向輸入端，所述第四電阻的一端連接電源電壓Vcc，另一端連接所述第二比較器的負向輸入端，所述第二比較器的負向輸入端同時連接所述第二可編程電阻的一端，所述第二比較器的輸出端連接所述第二繼電器的第四動觸點，所述第二可編程電阻另一端接地。
9.根據權利要求6所述的信號調理設備，其特徵在幹，當所述調理模塊為模擬量調理模塊時，所述第一調理電路包括 第一可編程模擬信號調理晶片和第一隔離放大器，所述第一可編程模擬信號調理晶片的一端連接所述第一繼電器的第二動觸點，另一端連接所述第一隔離放大器的一端，所述第一隔離放大器的另一端連接所述第一繼電器的第一靜觸點。
10.根據權利要求9所述的信號調理設備，其特徵在於，所述第二調理電路包括 第二可編程模擬信號調理晶片和第二隔離放大器，所述第二可編程模擬信號調理晶片的一端連接所述第二繼電器的第三靜觸點，另一端連接所述第二隔離放大器的一端，所述第二隔離放大器的另一端連接所述第二繼電器的第四動觸點。
全文摘要
本發明公開了一種信號調理設備，包括控制計算機，與控制計算機相連的主控制器模塊，至少兩個調理模塊，調理模塊內對應不同信號調理類型的調理板卡，所述主控制器模塊與所述調理模塊設置於背板上，背板上還設置有控制總線，主控制器模塊通過控制總線與至少兩個調理模塊相連。所述控制計算機接收用戶下發的調理指令，發送給主控制器模塊，主控制器模塊接收並解析所述調理指令，發送給預先配置好的與所述調理指令相對應的調理模塊，該調理模塊接收調理指令，並進行相應的信號調理。本發明中，計算機根據實際需要對信號調理板卡實時進行模式切換和參數設置，實現了在設備不斷電的情況下實現動態的信號調理功能。
文檔編號G05B17/02GK102799114SQ20121030365
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月23日 優先權日2012年8月23日
發明者孫建軍 申請人:北京經緯恆潤科技有限公司