多级抗干扰信号采集器的制作方法

1.本实用新型属于信号采集技术领域，具体涉及多级抗干扰信号采集器。


背景技术：

2.信号采集器，这是一种具有现场实时数据采集、处理功能的自动化设备，具备实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理、自动传输功能。而既然作为工业上的采集设备，不仅要保证在混乱的现场保证输出的无损性，具备极强的抗干扰能力和环境适应性，同时要在有限的工作空间下，尽可能的保证多输入和多输出的运行，这也是其中一大难点；为了解决上述问题，本技术提出了一种具有4路输入和输出的多级抗干扰信号采集器。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供多级抗干扰信号采集器，克服了现有技术的不足，设计4路模拟量输入和4路开关量输入的形式，4路开关量的输出，尽大可能的在有限的空间下做到最大限度的集成化。
4.为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案如下：
5.多级抗干扰信号采集器，包括4路数字量输入电路、4路模拟量输入电路、时钟监控电路、电压监控电路、mcu处理器、电源输入电路、4路数字量输出电路、wifi模块以及rs485电路；
6.所述4路数字量输入电路的输入端连接外部信号源，且其输出端连接mcu处理器，用于传输接收的数字量信号，所述4路模拟量输入电路的输入端连接外部信号源，且其输出端连接mcu处理器，用于传输接收的模拟量信号，所述时钟监控电路的输出端与mcu处理器连接，用于输出时钟信号，所述电源输入电路的输入端连接12-36v电压，经过内部稳压和降压给mcu处理器供电以及其他芯片供电；所述电压监控电路的输出端与mcu处理器连接，用于监控各个电路的电压，所述4路数字量输出电压电路的一端与mcu处理器相连，另一端与外部端口相连，用于传输处理的信息；所述rs485电路的一端与mcu处理器相连，另一端与外部端口相连。
7.进一步，所述电源输入电路包括用于保障电路抗干扰性能的输入电压隔离电路、用于输入电压降级转换的24v转5v电压转换电路、用于转换电压为指示灯供电的24v转4v电压转换电路和用于提升滤波性能的5v转3.3v电压转化电路。
8.进一步，所述输入电压隔离电路由一个压敏电阻,一个自恢复保险丝，一个保险丝，一个共轭线圈，两个肖特基二极管，一个电解电容，两个电容和一个电阻组成，所述压敏电阻并联在电压输入端口两端，所述自恢复保险丝与电压输入端口串联，所述共轭线圈分别与自恢复保险丝、电压输入端口以及两个肖特基二极管连接，所述保险丝、电解电容、电容和电阻分别并联在电源输入端口与pe之间。
9.进一步，所述24v转5v电压转换电路包括一个mp2457芯片，三个电阻，五个电容以及一个电解电容，且mp2457芯片的输入输出处均并联有电容。
10.进一步，所述4路数字量输入电路包括4路数字量输入的光耦隔离电路和用于干接点和湿接点的选择电路。
11.进一步，所述光耦隔离电路包括四路数字量输入端口di，瞬态抑制二极管tvs，串联电阻，并联电阻，光电耦合器354t组成，所述数字量输入端口分别为di1、di2、di3、di4，所述瞬态抑制二极管tvs并联在数字量输入端口与gdi1端口，所述串联电阻由输入电阻rdi2、rdi5、rdi8、rdi11与输出电阻rdi1、rdi4、rdi7、rdi10组成，输入电阻rdi2、rdi5、rdi8、rdi11一端与gdi1端口相连，另外一端与光电耦合器1端口相连，输出电阻rdi1、rdi4、rdi7、rdi10一端与3.3v电压相连，另外一端与光电耦合器4端口相连，并联电阻为rdi3、rdi6、rdi9、rdi12，并联在光电耦合器1端口与2端口之间，光电耦合器4端口与mcu4相连，3端口与gnd相连。
12.进一步，所述选择电路由排针p1、p2与跳线帽组成，所述排针p1端com与gdi1相连形成湿节点，所述排针p2端1.3相连，2.4相连，形成干接点。
13.进一步，所述4路模拟量输入电路由电压电阻、电容、瞬态抑制二极管tvs、调节电阻组成、跳线端口p7、静电保护二极管和运算放大器组成。
14.进一步，所述4路数字量输出电路由继电器驱动电路、继电器隔离电路、继电器输出电路和继电器输出状态指示灯电路组成。
15.本实用新型与现有技术相比较，具有以下有益效果：
16.1、本实用新型设计4路模拟量输入和4路开关量输入的形式，4路开关量的输出，尽大可能的在有限的空间下做到最大限度的集成化。
17.2、本实用新型在电源输入、模拟量输入、数字量输入、数字量输出的模块中均设置了多级抗干扰保护，实现了防浪涌、防过压、防过流、的功能，抗干扰能力强，保证了输入信号的稳定性。
18.3、本实用新型在模拟量输入电路引入跳线帽的方式实现了模拟电压和模拟电流的输入方式切换；在数字量输入电路中引入跳线帽的方式实现了干湿节点的切换，在保证多路输入输出的前提下，在有限的空间内做大最大化的集成，减小产品尺寸，易于使用。
附图说明
19.图1为多级抗干扰信号采集器的结构示意图。
20.图2为电源输入电路中输入电压隔离电路的电路图。
21.图3为电源输入电路中24v转5v电压转换电路的电路图。
22.图4为电源输入电路中24v转4v电压转换电路的电路图。
23.图5为电源输入电路中5v转3.3v电压转化电路的电路图。
24.图6为4路数字量输入电路中光耦隔离电路的电路图。
25.图7为4路数字量输入电路中选择电路的原理图。
26.图8为4路模拟量输入电路的电路图。
27.图9为4路数字量输出电路中继电器驱动电路的电路图。
28.图10为4路数字量输出电路中继电器隔离电路的电路图。
29.图11为4路数字量输出电路中继电器输出电路的电路图。
30.图12为4路数字量输出电路中输出状态指示灯电路的电路图。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.如图1所示，本实用新型所述多级抗干扰信号采集器，包括4路数字量输入电路、4路模拟量输入电路、时钟监控电路、电压监控电路、mcu处理器、电源输入电路、4路数字量输出电路、wifi模块以及rs485电路；
33.4路数字量输入电路的输入端连接外部信号源，且其输出端连接mcu处理器，用于传输接收的数字量信号，4路模拟量输入电路的输入端连接外部信号源，且其输出端连接mcu处理器，用于传输接收的模拟量信号，时钟监控电路的输出端与mcu处理器连接，用于输出时钟信号，电源输入电路的输入端连接12-36v电压，经过内部稳压和降压给mcu处理器供电以及其他芯片供电；电压监控电路的输出端与mcu处理器连接，用于监控各个电路的电压，4路数字量输出电压电路的一端与mcu处理器相连，另一端与外部端口相连，用于传输处理的信息；rs485电路的一端与mcu处理器相连，另一端与外部端口相连。
34.电源输入电路包括用于保障电路抗干扰性能的输入电压隔离电路、用于输入电压降级转换的24v转5v电压转换电路、用于转换电压为指示灯供电的24v转4v电压转换电路和用于提升滤波性能的5v转3.3v电压转化电路。
35.如图2所示，输入电压隔离电路由一个压敏电阻,一个自恢复保险丝，一个保险丝，一个共轭线圈，两个肖特基二极管，一个电解电容，两个电容和一个电阻组成；压敏电阻vsr1并联在电压输入端口vin 和vin-两端，其在电路中的主要作用就是防雷、过压保护、防浪涌，从而保证电路的抗干扰能力；自恢复保险丝pptc1与电压输入端口vin 串联，使其形成过流过热保护，当电路电流大于一定阈值时，自动断开，从而起到保护作用；共轭线圈接口3与自恢复保险丝pptc1相连，接口4与vin-相连，其在电路中起到的作用为当工作电流流过两个绕向相反线圈时，产生两个相互抵消的磁场h1、h2，此时工作电流主要受线圈欧姆电阻以及可忽略不计的工作频率下小漏电感的阻尼；如果有干扰信号流过线圈时，线圈即呈现出高阻抗，产生很强的阻尼效果，达到衰减干扰信号作用；共轭线圈的接口1和接口2分别与两个肖特基二极管串联，其作用为消除了在电压输入端口的反接操作影响；pe连接金属外壳，一个保险丝、两个电容、一个电阻分别并联在电源输入端口vin-与pe之间，起到滤波的作用。
36.因此在电压接入时，该电路主要对输入电压起到防过流、防过压、防反接、防干扰、防浪涌的功能。
37.如图3所示，24v转5v电压转换电路包括一个mp2457芯片，三个电阻，五个电容以及一个电解电容；该电路主要通过mp2457芯片实现24v转5v的电压转换，在mp2457电压芯片各输入输出处并联多个电容，形成多层滤波的作用，通过调节r01与r02阻值的关系，从而实现输入电压的降级转换。
38.如图4所示，24v转4v电压转换电路包括一个mp2457芯片，三个电阻，五个电容以及一个电解电容，该电路主要通过mp2457芯片实现24v转4v的电压转换，在mp2457电压芯片各输入输出处并联多个电容，形成多层滤波的作用，通过调节r03与r04阻值的关系，从而实现
输入电压的降级转换；在该电路中引入4v的电压主要是给led工作指示灯单独供电，便于在电路发生故障时，通过电平输入进行初步排查。
39.如图5所示，5v转3.3v电压转换电路包括一个sgm2036芯片，3个电容，该电路通过sgm2036电压芯片将24v转5v电压转换电路形成的5v电压转换成3.3v，在sgm2036电压芯片的输入输出端口并联多个电容，起到滤波的作用。
40.4路数字量输入电路包括4路数字量输入的光耦隔离电路和用于干接点和湿接点的选择电路。
41.如图6所示，光耦隔离电路包括四路数字量输入端口di，瞬态抑制二极管tvs，串联电阻，并联电阻，光电耦合器354t组成；数字量输入端口分别为di1、di2、di3、di4，瞬态抑制二极管tvs并联在数字量输入端口与gdi1端口，起到防过压与防浪涌的作用。串联电阻主要由输入电阻rdi2、rdi5、rdi8、rdi11与输出电阻rdi1、rdi4、rdi7、rdi10，串联电阻的作用为在闭合回路中的完整性。输入电阻rdi2、rdi5、rdi8、rdi11一端与gdi1端口相连，另外一端与光电耦合器1端口相连。输出电阻rdi1、rdi4、rdi7、rdi10一端与3.3v电压相连，另外一端与光电耦合器4端口相连。并联电阻为rdi3、rdi6、rdi9、rdi12，并联在光电耦合器1端口与2端口之间，起到防过压的作用。光电耦合器4端口与mcu4相连，3端口与gnd相连。
42.如图7所示，选择电路由排针p1、p2与跳线帽组成，排针p1端com与gdi1相连形成湿节点，排针p2端1.3相连，2.4相连，形成干接点；干湿节点的最大区别在于是否数字量输入时是否伴随有外部电压的输入，引入干湿节点的概念极大限度的增强了数字量输入的工作范围与功能。
43.如图8所示，4路模拟量输入电路由电压电阻、电容、瞬态抑制二极管tvs、调节电阻组成、跳线端口p7、静电保护二极管和运算放大器组成。
44.路数字量输出电路由继电器驱动电路、继电器隔离电路、继电器输出电路和继电器输出状态指示灯电路组成。
45.如图9所示，继电器驱动电路包括snh54h573驱动芯片和串联电阻组成，串联电阻一端分别串联在snh54h573驱动芯片1端口、11端口，另外一端与电容连接，电容另外一端与gnd相连；snh54h573的2.3.4.5端口与mcu4相连，16.17.18.19端口为输出端口，20端口与vcc相连，10端口与gnd相连；snh54h573驱动芯片的作用为把mcu4输入的弱电信号放大，从而驱动继电器。
46.如图10所示，继电器隔离电路主要包括串联电阻、并联电容与光电耦合器tlp521组成；串联电阻保证了电路回路的完整性，光电耦合器tlp521主要起到防止信号干扰的作用，在tlp521的端口3为光耦隔离电路的输出端，并联电容起到起到滤波的作用。
47.如图11所示，继电器输出电路包括达林顿驱动芯片2803、继电器hf46f、整流二极管组成；将继电器隔离电路的输出端与达林顿驱动芯片2803输入端相连，达林顿驱动芯片2803输出端与继电器hf46f相连；在继电器二端并联整流二极管，其功能为吸收继电器线圈在断开时的自感电压；继电器hf46f3.4端口为信号采集器的输出端口。
48.如图12所示，继电器输出状态指示灯电路主要由三极管、继电器状态指示灯led灯与串联电阻组成；继电器状态指示灯led灯一端与串联电阻连接，另外一端与三极管连接，三极管另外一端与gnd相连，通过mcu的高低电平控制三极管的导通状态，从而实现对继电器状态指示灯led灯的控制。
49.本实用新型通过设计4路模拟量输入和4路开关量输入的形式，4路开关量的输出，尽大可能的在有限的空间下做到最大限度的集成化。
50.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。