模拟量采集装置和系统的制作方法

本申请涉及模拟量采集，尤其涉及模拟量采集装置和系统。

背景技术：

1、模拟量采集是工业自动化和物联网领域的核心基础功能之一，为技术分析和过程控制提供了依据，这个过程起到了物理世界与数字世界的桥梁作用，是实现智能化、自动化的前提。

2、目前，大多数的模拟量采集装置为了保证采集精度，功耗较大，因此，如何在保证模拟量采集装置的采集精度的前提下，降低功耗是本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、基于上述需求，本申请提出一种模拟量采集装置和系统，能够在保证模拟量采集装置的采集精度的前提下，降低功耗。

2、为实现上述目的，本申请提出如下技术方案：

3、根据本申请实施例的第一方面，提供了一种模拟量采集装置，包括：信号防护与调理模块、模数转换器、控制器和第一电源模块；

4、所述第一电源模块包括：直流-直流转换器和电荷泵；

5、所述信号防护与调理模块与所述模数转换器相连；

6、所述模数转换器与所述控制器相连；

7、所述直流-直流转换器与所述电荷泵相连；

8、所述直流-直流转换器和所述电荷泵分别与所述信号防护与调理模块相连；

9、所述直流-直流转换器连接第一电源，将所述第一电源转换为第一电压，并将所述第一电压提供给所述电荷泵和所述信号防护与调理模块，所述电荷泵接收所述第一电压，将所述第一电压转换为第二电压，并将所述第二电压提供给所述信号防护与调理模块；

10、所述信号防护与调理模块用于接收初始模拟量信号，并对所述初始模拟量信号进行处理后，输出目标模拟量信号；

11、所述模数转换器用于将所述目标模拟量信号转换为数字信号，并将所述数字信号传输给所述控制器。

12、可选的，所述直流-直流转换器包括：隔离dc/dc和非隔离dc/dc；

13、所述隔离dc/dc的输入端与第一电源相连，所述隔离dc/dc的输出端分别与所述电荷泵的输入端、所述非隔离dc/dc的输入端和所述信号防护与调理模块相连；

14、所述电荷泵的输出端与所述信号防护与调理模块相连；

15、所述非隔离dc/dc的输出端与所述模数转换器相连；

16、所述隔离dc/dc接收第一电源，将所述第一电源转换为第一电压，并将所述第一电压提供给所述电荷泵、所述非隔离dc/dc和所述信号防护与调理模块；

17、所述非隔离dc/dc将所述第一电压转换为第三电压，并将所述第三电压提供给所述模数转换器。

18、可选的，所述信号防护与调理模块，包括：瞬态电压抑制器、有源低通滤波器和抗混叠滤波器；

19、所述瞬态电压抑制器和所述抗混叠滤波器分别与所述有源低通滤波器相连；

20、所述抗混叠滤波器与所述模数转换器相连；

21、所述有源低通滤波器用于接收第一电压和第二电压；

22、所述瞬态电压抑制器用于接收所述初始模拟量信号，所述初始模拟量信号经过所述瞬态电压抑制器、所述有源低通滤波器和所述抗混叠滤波器的处理后，所述抗混叠滤波器输出目标模拟量信号。

23、可选的，模拟量采集装置还包括：隔离模块；

24、所述模数转换器通过所述隔离模块与所述控制器相连。

25、可选的，模拟量采集装置还包括：第二电源模块；

26、所述第二电源模块的输入端连接第二电源，所述第二电源模块的输出端与所述控制器相连；

27、所述第二电源模块用于向所述控制器提供第四电压。

28、可选的，模拟量采集装置还包括：误差校准模块；

29、所述误差校准模块与所述模数转换器相连；

30、所述误差校准模块用于根据输入电压与所述模数转换器采集到的电压，确定误差校准系数，并按照所述误差校准系数对所述信号防护与调理模块和所述模数转换器之间的偏置电压的误差进行误差校准。

31、可选的，所述模数转换器采用逐次逼近寄存器型模数转换器。

32、可选的，所述模数转换器和所述控制器均通过spi接口与所述隔离模块相连。

33、可选的，所述第一电压和所述第二电压为所述信号防护与调理模块提供双极性电源，所述第一电源为24v，所述第一电压为+15v，所述第二电压为-15v。

34、根据本申请实施例的第二方面，提供了一种模拟量采集系统，包括：第一电源、上位机和上述模拟量采集装置；

35、所述第一电源与所述模拟量采集装置中的第一电源模块相连；

36、所述上位机与所述模拟量采集装置中的控制器相连。

37、本申请提出的模拟量采集装置，包括：信号防护与调理模块、模数转换器、控制器和第一电源模块；第一电源模块包括：直流-直流转换器和电荷泵；信号防护与调理模块与模数转换器相连；模数转换器与控制器相连；直流-直流转换器与电荷泵相连；直流-直流转换器和电荷泵分别与信号防护与调理模块相连；直流-直流转换器连接第一电源，将第一电源转换为第一电压，并将第一电压提供给电荷泵和信号防护与调理模块，电荷泵接收第一电压，将第一电压转换为第二电压，并将第二电压提供给信号防护与调理模块；信号防护与调理模块用于接收初始模拟量信号，并对初始模拟量信号进行处理后，输出目标模拟量信号；模数转换模块用于将目标模拟量信号转换为数字信号，并将数字信号传输给控制器。采用本申请的技术方案，可以通过信号防护与调理模块对采集到的模拟量信号进行信号调理，提高采集精度，并且，采用直流-直流转换器和电荷泵对电源进行转换，能够提高电源转换效率，从而降低功耗。

1.一种模拟量采集装置，其特征在于，包括：信号防护与调理模块、模数转换器、控制器和第一电源模块；

2.根据权利要求1所述的模拟量采集装置，其特征在于，所述直流-直流转换器包括：隔离dc/dc和非隔离dc/dc；

3.根据权利要求1所述的模拟量采集装置，其特征在于，所述信号防护与调理模块，包括：瞬态电压抑制器、有源低通滤波器和抗混叠滤波器；

4.根据权利要求1所述的模拟量采集装置，其特征在于，还包括：隔离模块；

5.根据权利要求1所述的模拟量采集装置，其特征在于，还包括：第二电源模块；

6.根据权利要求1所述的模拟量采集装置，其特征在于，还包括：误差校准模块；

7.根据权利要求1所述的模拟量采集装置，其特征在于，所述模数转换器采用逐次逼近寄存器型模数转换器。

8.根据权利要求4所述的模拟量采集装置，其特征在于，所述模数转换器和所述控制器均通过spi接口与所述隔离模块相连。

9.根据权利要求1所述的模拟量采集装置，其特征在于，所述第一电压和所述第二电压为所述信号防护与调理模块提供双极性电源，所述第一电源为24v，所述第一电压为+15v，所述第二电压为-15v。

10.一种模拟量采集系统，其特征在于，包括：第一电源、上位机和如权利要求1-9任意一项所述的模拟量采集装置；