一種信號檢測系統的製作方法
2023-08-04 16:07:31 1
一種信號檢測系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種信號檢測系統，包括：所述信號採集模塊，採集待處理的檢測的信號；所述信號測量模塊，與所述信號採集模塊電連接，測量所述信號採集模塊採集信號的大小；所述信號數據處理模塊，與所述信號測量模塊電連接，根據所述信號測量模塊測量的信號進行調整處理，控制信號檢測系統的正常運行。本實用新型使被測電壓保持在一個合理的範圍內，從而提高被測值的精度和測量的範圍。
【專利說明】
_種信號檢測系統
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及工業檢測控制領域，尤指一種信號檢測系統。
【背景技術】
[0002]在工業檢測控制領域對於信號的檢測是重中之重，特別是在預防火災信號檢測方面；目前的多數設備在對溫度、電流、電阻值、溼度等進行測量時，通常將該模擬信號轉換為電壓值，再經由AD轉換變為控制器處理的數位訊號，再有控制器計算出相應的溫度、電流、電阻值。一般情況下，AD轉換晶片具有最小轉換電壓或在一定的電壓範圍內才能保證轉換的精度。
[0003]目前，多數設備在將模擬信號轉換為電壓信號的過程中，使用單一的分壓電阻，如果模擬信號範圍波動較大，可能造成被轉換的電壓Vo不在AD轉換的最佳電壓範圍，從而造成信號無法測量或者測量精度較低。
[0004]基於以上問題，本實用信息提供一種新的解決方案。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種信號檢測系統，目的是提高檢測精度，進一步使檢測系統更加靈活多變。
[0006]本實用新型提供的技術方案如下:
[0007]—種信號檢測系統，包括:
[0008]信號採集模塊，採集待處理的檢測的信號；
[0009]信號測量模塊，與所述信號採集模塊電連接，測量所述信號採集模塊採集信號的大小；
[0010]信號數據處理模塊，分別與所述信號測量模塊、所述信號採集模塊電連接，根據所述信號測量模塊測量的信號進行調整處理，控制信號檢測系統的正常運行。
[0011]進一步優選的，
[0012]所述信號測量模塊還包括:電流型測量模塊，和/或電壓型測量模塊。
[0013]進一步優選的，
[0014]所述電流型測量模塊包括4個電流選通電路；
[0015]每個所述電流選通電路由I個開關管、I個繼電器、I個採樣電阻組成。
[0016]進一步優選的，
[0017]所述電流選通電路中:
[0018]所述開關管的基極與所述信號數據處理模塊電連接；
[0019]所述開關管發射極與公共端GND電連接；
[0020]所述開關管的集電極與所述繼電器的觸點轉換的一端電連接；
[0021]所述繼電器的觸點轉換另一端與供電電壓電連接；
[0022]所述繼電器的常開觸點兩端與所述採樣電阻兩端並列電連接，並形成第一公共端和第二公共端。
[0023]進一步優選的，
[0024]在4個所述電流選通電路中:
[0025]所述第一電流選通電路的第一公共端分別與所述信號採集模塊採集的電流輸出端、第一檢測信號電連接；
[0026]所述第一電流選通電路的第二公共端與所述第二電流選通電路第一公共端電連接；
[0027]所述第二電流選通電路的第二公共端與所述第三電流選通電路第一公共端電連接；
[0028]所述第三電流選通電路的第二公共端與所述第四電流選通電路第一公共端電連接；
[0029]所述第四電流選通電路的第二公共端與所述公共端GND電連接。
[0030]進一步優選的，
[0031 ]所述電壓型測量模塊包括4個電壓選通電路；
[0032]每個所述電壓選通電路由I個開關管、I個繼電器、I個採樣電阻組成。
[0033]進一步優選的，
[0034]所述電壓選通電路中:
[0035]所述開關管的基極與所述信號數據處理模塊電連接；
[0036]所述開關管發射極與公共端GND電連接；
[0037]所述開關管的集電極與所述繼電器的觸點轉換的一端電連接；
[0038]所述繼電器的觸點轉換另一端與供電電壓電連接；
[0039]所述繼電器的常開觸點兩端與所述採樣電阻兩端並列電連接，並形成第一公共端和第二公共端。
[0040]進一步優選的，包括:
[0041 ]在4個所述電壓選通電路中:
[0042]所述第一電壓選通電路的第一公共端分別與所述信號採集模塊採集的檢測電阻的一端、所述第二檢測信號電連接；
[0043]所述檢測電阻的另一端與所述供電電壓電連接；
[0044]所述第一電壓選通電路的第二公共端與所述第二電壓選通電路第一公共端電連接；
[0045]所述第二電壓選通電路的第二公共端與所述第三電壓選通電路第一公共端電連接；
[0046]所述第三電壓選通電路的第二公共端與所述第四電壓選通電路第一公共端電連接；
[0047]所述第四電壓選通電路的第二公共端與所述公共端GND電連接。
[0048]進一步優選的，還包括:
[0049]與所述信號測量模塊電連接的信號濾波模塊；
[0050]與所述信號濾波模塊電連接的信號保護模塊；
[0051 ]所述信號濾波模塊由3個放大器組成；
[0052]所述信號保護模塊由光電隔離器組成。
[0053]進一步優選的，
[0054]所述信號保護模塊輸出的檢測信號進一步與所述信號數據處理模塊的數字處理晶片電連接;所述數字處理晶片型號為stm32fl03。
[0055]技術效果
[0056]通過本實用新型提供的一種信號檢測系統，能夠帶來以下至少一種有益效果:
[0057]1、本實用新型中將現有技術單一的信號檢測方法中分壓電阻可能引起的無法測量或者測量精度較差的問題，對其進一步的改進。本實用新型提出一種可在線改變分壓電阻的分級採樣方法，在分壓電路中串入多個不同阻值的分壓電阻，並在每個採樣電阻兩端併入繼電器的觸點。在單片機或控制器中對電壓進行採集時，根據採集的電壓值，來選擇繼電器是否吸合，相應的分壓電阻是否接入;通過不同分壓電阻的接入，使被測電壓保持在一個合理的範圍內，從而提高被測值的精度和測量的範圍。
[0058]2、本實用新型的改進方案可以解決漏電電流值較小造成的無法測量無測量精度低的問題，可以提高電纜絕緣值較大較小時的測量精度。
【附圖說明】
[0059]下面將以明確易懂的方式，結合【附圖說明】優選實施方式，對一種信號檢測系統的上述特性、技術特徵、優點及其實現方式予以進一步說明。
[0060]圖1是本實用新型一種信號檢測系統的第一實施例圖；
[0061 ]圖2是本實用新型一種信號檢測系統的第二實施例圖；
[0062]圖3是本實用新型一種信號檢測系統的第三實施例圖；
[0063]圖4是本實用新型一種信號檢測系統的第四實施例圖；
[0064]圖5是本實用新型一種信號檢測系統的第五實施例圖；
[0065]圖6是本實用新型一種信號檢測系統的電流檢測圖；
[0066]圖7是本實用新型一種信號檢測系統的電阻檢測圖。
【具體實施方式】
[0067]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對照【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，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，並獲得其他的實施方式。
[0068]為使圖面簡潔，各圖中的只示意性地表示出了與本實用新型相關的部分，它們並不代表其作為產品的實際結構。另外，以使圖面簡潔便於理解，在有些圖中具有相同結構或功能的部件，僅示意性地繪示了其中的一個，或僅標出了其中的一個。在本文中，「一個」不僅表示「僅此一個」，也可以表示「多於一個」的情形。
[0069]本實用新型的檢測系統的改進適用於將各種模擬信號轉換為電壓信號，並對該電壓信號進行AD轉換的數據處理系統，例如電氣火災檢測系統對溫度、漏電流、電纜對地絕緣值的測量。
[0070]實施例一:
[0071]本實用新型提供一種信號檢測系統，參考圖1所示;信號採集模塊I，採集待處理的檢測的信號；將採集的檢測信號傳輸給與之電連接的信號測量模塊2，測量信號採集模塊I採集信號的大小;將該信號值發送給數據信息處理模塊5中的數字處理晶片，進而調節信號測量模塊中的採樣電阻的匹配關係。
[0072]實施例二:
[0073]本實用新型提供一種信號檢測系統，參考圖2所示;信號採集模塊I，採集待處理的檢測的信號；將採集的檢測信號傳輸給與之電連接的信號測量模塊2，測量信號採集模塊I採集信號的大小;將檢測信號經過由放大器以及電阻、電容組成的信號濾波模塊3;進一步濾除幹擾信號，將其穩定在系統設定的範圍內，將該檢測信號再通過由光電隔離器組成信號保護模塊4後輸出至與信號數據處理模塊5中的數字處理晶片型號為stm32fl03設定的管腳電連接;數字晶片根據檢測信號值的信息，進而調節信號測量模塊中的採樣電阻的匹配關係;進一步控制信號測量模塊2的選通電路中其中某一路開關的關斷。
[0074]實施例三:
[0075]本實用新型還提供一種信號檢測系統中測量模塊的信號測量電路，在本實施例中為電流型測量模塊;參考圖3所示;在本實施例中電流型測量模塊包括4個電流選通電路;根據工程中需求可以設置多個選通電路，電阻值也可以進行適應性的調整。每個所述電流選通電路由I個開關管、I個繼電器、I個採樣電阻組成。
[0076]開關管QI的E端與公共端GND電連接;QI的C端與繼電器KI的觸點轉換的一端電連接;Kl的觸點轉換另一端與供電電壓VCC電連接;Kl的常開觸點兩端與Rl並連。並聯後的一端分別與採集電流信號Il電連接，輸入採集的信號；與檢測信號Vo，將其調整後的Vo輸出至如圖5所示的濾波電路;本實施例中的提供的4個電流選通電路串聯；
[0077]其工作原理如下:
[0078]圖3中電流信號11、12可以接入電流互感器的二次側，也可以接入輸出4_20mA的傳感器。電流經過電壓採集電路轉換為採樣電壓Vo，以AD轉換電壓在(0.5V-2V)為例，當採集到的Vo電壓大於2V時，由於輸入電流信號Il不變，4個電阻全部串入，繼電器全部為斷開的狀態，數字控制晶片(單片機stm32f 103)通過控制三極體Q4的B端，使其導通，控制繼電器K4吸合，使採樣電阻R4不能接入採樣電路，再次檢測採樣電壓Vo，若仍大於2V，則控制繼電器K3、K4吸合，再檢測Vo，若仍大於2V，則吸合繼電器K2、K3、K4。再檢測Vo，若仍大於2V，則吸合繼電器K1、K2、K3、K4;如果檢測的電壓過小，那麼增加選通電路，和/或調節採樣電阻R1、R2、R3、R4的阻值大小。
[0079]實施例四:
[0080]本實用新型還提供一種信號檢測系統中測量模塊的信號測量電路，在本實施例中為電壓型測量模塊;參考圖4所示;在本實施例中電壓型測量模塊包括4個電壓選通電路;根據工程中需求可以設置多個選通電路，電阻值也可以進行適應性的調整。每個所述電壓選通電路由I個開關管、I個繼電器、I個採樣電阻組成。
[0081 ]在圖4中，開關管Ql的E端與公共端GND電連接;Ql的C端與繼電器Kl的觸點轉換的一端電連接;Kl的觸點轉換另一端與供電電壓VCC電連接;Kl的常開觸點兩端與Rl並連。並聯後的一端分別與檢測電阻RX電連接，與檢測信號Vo電連接，將其調整後的Vo輸出至如圖5所示的濾波電路;本實施例中的提供的4個電壓選通電路串聯。
[0082]其工作原理如下:
[0083]如圖4所示，圖中被測電阻RX為電纜的對地絕緣值。電阻經過分壓電路轉換為採樣電壓Vo，以AD轉換電壓在(0.5V-2V)為例，當採集到的Vo電壓小於0.5V時，以同樣實施三同樣的方式控制繼電器K4吸合，使採樣電阻R4不能接入採樣電路，再次檢測採樣電壓Vo，若仍小於0.5V，則控制繼電器K3、K4吸合，再檢測Vo，若仍小於0.5V，則吸合繼電器Κ2、Κ3、Κ4。再檢測Vo，若仍小於0.5V，則吸合繼電器K1、Κ2、Κ3、Κ4。
[0084]反之，當在某一時刻，採集的電壓Vo大於2V時，則控制相應的繼電器斷開，接入該級的採樣電阻，直到Vo在合適的範圍。需要根據實際的測量對象來計算各級採樣電阻R1、R2、R3、R4的阻值。
[0085]實施例五:
[0086]在本實施例中結合圖3、圖4、圖5所示；
[0087]當檢測電路信號時結合圖2所示，如實施例三;如檢測電阻時(電壓型)參考實施例四；
[0088]採集轉後的採樣電壓Vo，Vo經過兩級有源濾波電路如圖5所示，再經過光耦隔離後，得到AD採樣的電壓AD1，AD1接入stm32fl03的AD轉換引腳，經過stm32fl03內部的AD轉換器將模擬電壓轉換為單片機的處理數位訊號，經過程序換算得到被採集電壓Vo的值。當Vo的值不在0.5-2V範圍時，程序根據需要控制引腳輸入腳的高低電平來操作繼電器的開關，進而決定不同的採樣電阻的接入。
[0089]改進的分壓電路可以提高測量的範圍和精度。例如:在測量電流互感器的電流時，圖6的電流型測量電路中將R為10 Ω，AD轉換的最小電壓為25mv，圖6隻能測量大於25mA的電流信號，當電流小於25mA時無法測量，而圖3，當電壓小於25ma時，可以接入R2、R3，使採樣電壓到達25mV以上，能夠獲取較為準確的電流值。
[0090]改進的分壓電路可以提高測量的範圍和精度。例如:在測量電阻時，參考圖7的電流型測量電路中將R為IkQ，AD轉換的最小電壓為25mv，VCC為5V，圖7中的電阻為1K，當外部的被測電阻值大於200K時，lk*5V/(lk+200k) = 24.8mV，電阻值將不能被精確測量，而改進後的電路圖4仍可以精確測量。
[0091]應當說明的是，上述實施例均可根據需要自由組合。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
【主權項】
1.一種信號檢測系統，其特徵在於，包括: 信號採集模塊，採集待處理的檢測的信號； 信號測量模塊，與所述信號採集模塊電連接，測量所述信號採集模塊採集信號的大小；信號數據處理模塊，分別與所述信號測量模塊、所述信號採集模塊電連接，根據所述信號測量模塊測量的信號進行調整處理，控制信號檢測系統的正常運行。2.根據權利要求1所述的信號檢測系統，其特徵在於， 所述信號測量模塊還包括:電流型測量模塊，和/或電壓型測量模塊。3.根據權利要求2所述的信號檢測系統，其特徵在於， 所述電流型測量模塊包括4個電流選通電路； 每個所述電流選通電路由I個開關管、I個繼電器、I個採樣電阻組成。4.根據權利要求3所述的信號檢測系統，其特徵在於， 所述電流選通電路中: 所述開關管的基極與所述信號數據處理模塊電連接； 所述開關管發射極與公共端GND電連接； 所述開關管的集電極與所述繼電器的觸點轉換的一端電連接； 所述繼電器的觸點轉換另一端與供電電壓電連接； 所述繼電器的常開觸點兩端與所述採樣電阻兩端並列電連接，並形成第一公共端和第二公共端。5.根據權利要求4所述的信號檢測系統，其特徵在於，包括: 在4個所述電流選通電路中: 第一電流選通電路的第一公共端分別與所述信號採集模塊採集的電流輸出端、第一檢測信號電連接； 所述第一電流選通電路的第二公共端與第二電流選通電路第一公共端電連接； 所述第二電流選通電路的第二公共端與第三電流選通電路第一公共端電連接； 所述第三電流選通電路的第二公共端與第四電流選通電路第一公共端電連接； 所述第四電流選通電路的第二公共端與所述公共端GND電連接。6.根據權利要求2所述的信號檢測系統，其特徵在於， 所述電壓型測量模塊包括4個電壓選通電路； 每個所述電壓選通電路由I個開關管、I個繼電器、I個採樣電阻組成。7.根據權利要求6所述的信號檢測系統，其特徵在於， 所述電壓選通電路中: 所述開關管的基極與所述信號數據處理模塊電連接； 所述開關管發射極與公共端GND電連接； 所述開關管的集電極與所述繼電器的觸點轉換的一端電連接； 所述繼電器的觸點轉換另一端與供電電壓電連接； 所述繼電器的常開觸點兩端與所述採樣電阻兩端並列電連接，並形成第一公共端和第二公共端。8.根據權利要求7所述的信號檢測系統，其特徵在於，包括: 在4個所述電壓選通電路中: 第一電壓選通電路的第一公共端分別與所述信號採集模塊的檢測電阻的一端、第二檢測信號電連接； 所述檢測電阻的另一端與所述供電電壓電連接； 第一電壓選通電路的第二公共端與第二電壓選通電路第一公共端電連接； 所述第二電壓選通電路的第二公共端與第三電壓選通電路第一公共端電連接； 所述第三電壓選通電路的第二公共端與第四電壓選通電路第一公共端電連接； 所述第四電壓選通電路的第二公共端與所述公共端GND電連接。9.根據權利要求1-8任一所述的信號檢測系統，其特徵在於，還包括: 與所述信號測量模塊電連接的信號濾波模塊； 與所述信號濾波模塊電連接的信號保護模塊； 所述信號濾波模塊由3個放大器組成； 所述信號保護模塊由光電隔離器組成。10.根據權利要求9所述的信號檢測系統，其特徵在於， 所述信號保護模塊輸出的檢測信號進一步與所述信號數據處理模塊的數字處理晶片電連接； 所述數字處理晶片型號為stm32fl03。
【文檔編號】G01R15/04GK205691645SQ201620497210
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年5月26日 公開號201620497210.0, CN 201620497210, CN 205691645 U, CN 205691645U, CN-U-205691645, CN201620497210, CN201620497210.0, CN205691645 U, CN205691645U
【發明人】陳劉偉, 餘龍山
【申請人】上海之立信息技術有限公司