模擬量輸入裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種模擬量輸入裝置，包括供電電路、CPU模塊、通信電路和通道采集電路，所述供電電路用于給整個(gè)AI模塊供電，所述通道采集電路用于將現(xiàn)場信號傳遞給CPU模塊，所述CPU模塊用于通過通信電路與DCS系統(tǒng)的控制站進(jìn)行通訊，所述通道采集電路設(shè)有帶高輸入阻抗和共模抑制能力的共模抑制電路，所述共模抑制電路用于對現(xiàn)場信號進(jìn)行差模放大，同時(shí)實(shí)現(xiàn)共模抑制。通過本實(shí)用新型的帶共模抑制的共模抑制電路可以只對差模進(jìn)行放大，而對共模進(jìn)行抑制，解決DCS系統(tǒng)中AI模塊中抗共模干擾能力不太強(qiáng)的問題。
【專利說明】
模擬量輸入裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及DCS控制系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是涉及一種模擬量輸入裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在DCS控制系統(tǒng)中，Al模擬量輸入模塊使用是很普及的。在現(xiàn)場中經(jīng)常遇到由于現(xiàn)場環(huán)境不太好，傳輸信號線上耦合了共模信號，當(dāng)共模信號比較大時(shí)對信號的影響很大，導(dǎo)致信號檢測不準(zhǔn)?，F(xiàn)在一般采用的方法是輸入端加一個(gè)電壓跟隨放大器進(jìn)行信號采集，但是該電壓跟隨放大器是不能對共模信號進(jìn)行抑制，同時(shí)因其輸入電阻很低并且對電路中的電阻比值匹配度要求很高，所以共模抑制能力不是很強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種模擬量輸入裝置，通過本實(shí)用新型的共模抑制電路可以只對差模進(jìn)行放大，而對共模進(jìn)行抑制，解決DCS系統(tǒng)中Al模塊中抗共模干擾能力不太強(qiáng)的問題。
[0004]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種模擬量輸入裝置，包括供電電路、CPU模塊、通信電路和通道采集電路，所述供電電路用于給整個(gè)Al模塊供電，所述通道采集電路用于采集現(xiàn)場設(shè)備的信號，并傳遞給(PU模塊，所述CPU模塊用于通過通信電路與DCS系統(tǒng)的控制站正確進(jìn)行通訊，所述通道采集電路設(shè)有帶高輸入阻抗的共模抑制電路，所述共模抑制電路用于對現(xiàn)場信號進(jìn)行差模放大，同時(shí)實(shí)現(xiàn)共模抑制。共模抑制電路的輸入端為本模擬量輸入模塊的信號輸入端。
[0005]所述共模抑制電路包括第一運(yùn)放VC1A、第二運(yùn)放VC1C、第三運(yùn)放VClD以及若干電阻，所述第二運(yùn)放VClC的同相輸入端用于與現(xiàn)場設(shè)備的第一信號輸出端連接，所述第二運(yùn)放VClC的反相輸入端分別與第五電阻R5的一端、第七電阻RG的一端連接，所述第五電阻R5的另一端與第二運(yùn)放VClC的輸出端連接，所述第七電阻RG的另一端分別與第六電阻R6的一端、第三運(yùn)放VClD的反相輸入端連接，所述第六電阻R6的另一端與第三運(yùn)放VClD的輸出端連接，所述第二運(yùn)放VClC的輸出端與第一電阻Rl的一端連接，第一電阻Rl的另一端分別與第二電阻R2的一端、第一運(yùn)放VCl A的同相輸入端連接，第二電阻R2的另一端與第一運(yùn)放VClA的輸出端連接，所述第一運(yùn)放VClA的輸出端與通道采集電路連接，所述第三運(yùn)放VClD的同相輸入端用于與現(xiàn)場設(shè)備的第二信號輸出端連接，第三運(yùn)放VClD的輸出端與第三電阻R3的一端連接，第三電阻R3的另一端分別與第四電阻R4的一端、第一運(yùn)放VCl A的反相輸入端連接，第四電阻R4的另一端接地。本實(shí)用新型的共模抑制電路共模抑制能力很強(qiáng)，比如1-5V輸入信號，使用傳統(tǒng)差模電路，只能保證<20mV的共模電壓不會對精度產(chǎn)生影響，而使用本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的共模抑制電路，可以在〈IV共模信號下對精度無影響。且本實(shí)用新型的共模抑制電路有增大輸入阻抗的作用，正負(fù)兩端輸入阻抗都特別大，大于18歐姆，輸入阻抗高對信號影響小。
[0006]所述第一運(yùn)放VCl A、第二運(yùn)放VCl C、第三運(yùn)放VClD采用型號為LM324A的集成運(yùn)放。
[0007]所述通道采集電路還包括濾波電路和采樣電路，所述濾波電路和采樣電路設(shè)置在共模抑制電路與CPU模塊之間，所述共模抑制電路的輸入端用于接收現(xiàn)場信號，所述共模抑制電路的輸出端與濾波電路的輸入端連接，所述濾波電路的輸出端與采樣電路的輸入端連接，所述采樣電路的輸出端與CHJ模塊連接。采樣電路一般情況是AD轉(zhuǎn)換電路。若CPU模塊自帶AD轉(zhuǎn)換功能，則本實(shí)用新型的通道采集電路無需設(shè)置AD轉(zhuǎn)換電路。濾波電路是濾掉信號中的噪聲等干擾。
[0008]所述CPU模塊與通道采集電路之間設(shè)有第一隔離電路。
[0009]所述CPU模塊與通信電路之間設(shè)有第二隔離電路。
[0010]由于采用了上述方案，由于本實(shí)用新型的通道采集電路設(shè)有帶高輸入阻抗的共模抑制電路，所述共模抑制電路用于對現(xiàn)場信號進(jìn)行差模放大，對共模進(jìn)行抑制。通過本實(shí)用新型的共模抑制電路可以只對差模進(jìn)行放大對共模進(jìn)行抑制，采用了本電路的Al輸入模塊共模抑制比很高，且輸入阻抗很大。
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的模擬量輸入裝置的原理框圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型的共模抑制電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]參見圖1，一種模擬量輸入裝置，包括供電電路、CPU模塊、通信電路和通道采集電路，所述供電電路用于給整個(gè)Al模塊供電，所述通道采集電路用于采集現(xiàn)場信號，并將現(xiàn)場信號傳遞給CHJ模塊。所述通道采集電路設(shè)有帶高輸入阻抗的共模抑制電路，所述共模抑制電路用于對現(xiàn)場信號進(jìn)行差模放大，同時(shí)實(shí)現(xiàn)共模抑制。共模抑制電路的輸入端為本模擬量輸入模塊的信號輸入端。所述通道采集電路還包括濾波電路和采樣電路，所述濾波電路和采樣電路設(shè)置在共模抑制電路與CPU模塊之間，所述共模抑制電路的輸入端用于接收現(xiàn)場信號，所述共模抑制電路的輸出端與濾波電路的輸入端連接，所述濾波電路的輸出端與采樣電路的輸入端連接，所述采樣電路的輸出端與CHJ模塊連接。采樣電路一般情況是AD轉(zhuǎn)換電路。若CPU模塊自帶AD轉(zhuǎn)換功能，則本實(shí)用新型的通道采集電路無需設(shè)置AD轉(zhuǎn)換電路。濾波電路是濾掉信號中的噪聲等干擾。所述CPU模塊連接EEPROM存取電路，可以保存一些設(shè)置參數(shù)。所述CPU模塊與通道采集電路之間設(shè)有第一隔離電路。所述CPU模塊用于通過通信電路與DCS系統(tǒng)的控制站進(jìn)行通訊。所述CPU模塊與通信電路之間設(shè)有第二隔離電路。通信電路是進(jìn)彳丁通?目的電路。通過通?目電路，CRJ可以和控制站進(jìn)彳丁通彳目。通彳目電路的核心是米用的通信芯片，比如SP485等。它一邊接外邊的485總線，一邊接上邊的隔離電路。
[0015]參見圖2，所述共模抑制電路包括第一運(yùn)放VC1A、第二運(yùn)放VC1C、第三運(yùn)放VClD以及若干電阻，所述第二運(yùn)放VClC的同相輸入端用于與現(xiàn)場設(shè)備的第一信號輸出端連接，所述第二運(yùn)放VClC的反相輸入端分別與第五電阻R5的一端、第七電阻RG的一端連接，所述第五電阻R5的另一端與第二運(yùn)放VClC的輸出端連接，所述第七電阻RG的另一端分別與第六電阻R6的一端、第三運(yùn)放VClD的反相輸入端連接，所述第六電阻R6的另一端與第三運(yùn)放VClD的輸出端連接，所述第二運(yùn)放VClC的輸出端與第一電阻Rl的一端連接，第一電阻Rl的另一端分別與第二電阻R2的一端、第一運(yùn)放VClA的同相輸入端連接，第二電阻R2的另一端與第一運(yùn)放VClA的輸出端連接，所述第一運(yùn)放VClA的輸出端與通道采集電路連接，所述第三運(yùn)放VClD的同相輸入端用于與現(xiàn)場設(shè)備的第二信號輸出端連接，第三運(yùn)放VClD的輸出端與第三電阻R3的一端連接，第三電阻R3的另一端分別與第四電阻R4的一端、第一運(yùn)放VClA的反相輸入端連接，第四電阻R4的另一端接地。所述第一運(yùn)放VC1A、第二運(yùn)放VC1C、第三運(yùn)放VClD采用型號為LM324A的集成運(yùn)放。本實(shí)用新型的共模抑制電路共模抑制能力很強(qiáng)，比如1-5V輸入信號，使用傳統(tǒng)差模電路，只能保證<20mV的共模電壓不會對精度產(chǎn)生影響，而使用本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的共模抑制電路，可以在〈IV共模信號下對精度無影響。且本實(shí)用新型的共模抑制電路有增大輸入阻抗的作用，正負(fù)兩端輸入阻抗都特別大，大于108.。
[0016]參見圖2，設(shè)R1=R3，R2=R4, R5=R6.那么根據(jù)電路知識可以得到:Uout=-(Uin+-Uin-)(1+2R5/RG)R2/Ri。根據(jù)這個(gè)推倒公式，可以看到輸出電壓只和輸入電壓的差有關(guān)系。想把輸入的差放大多少倍就相應(yīng)的取值。其中的電阻R5,.Re R2,R1都是精密電阻可根據(jù)具體需要自己匹配，這樣的話，共模信號在本電路就被極大的抑制了。采用了本電路的Al輸入模塊共模抑制比很高。根據(jù)我們的Al模塊實(shí)測共模交流抑制電壓可以達(dá)到250V.Ac，共模直流可達(dá)IV，而改進(jìn)前分別為40V.ac.20mV.dcο
[0017]本實(shí)用新型不僅僅局限于上述實(shí)施例，在不背離本實(shí)用新型技術(shù)方案原則精神的情況下進(jìn)行些許改動的技術(shù)方案，應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種模擬量輸入裝置，其特征在于:包括供電電路、CPU模塊、通信電路和通道采集電路，所述供電電路用于給整個(gè)Al模塊供電，所述通道采集電路用于采集現(xiàn)場信號，并將現(xiàn)場信號傳遞給CHJ模塊，所述CPU模塊用于通過通信電路與DCS系統(tǒng)的控制站進(jìn)行通訊，所述通道采集電路設(shè)有帶高輸入阻抗的共模抑制電路，所述共模抑制電路用于對現(xiàn)場信號進(jìn)行差模放大，同時(shí)實(shí)現(xiàn)共模抑制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬量輸入裝置，其特征在于:所述共模抑制電路包括第一運(yùn)放(VClA)、第二運(yùn)放(VC1C)、第三運(yùn)放(VClD)以及若干電阻，所述第二運(yùn)放(VClC)的同相輸入端用于與現(xiàn)場設(shè)備的第一信號輸出端連接，所述第二運(yùn)放(VClC)的反相輸入端分別與第五電阻(R5)的一端、第七電阻(RG)的一端連接，所述第五電阻(R5)的另一端與第二運(yùn)放(VClC)的輸出端連接，所述第七電阻(RG)的另一端分別與第六電阻(R6)的一端、第三運(yùn)放(VClD)的反相輸入端連接，所述第六電阻(R6 )的另一端與第三運(yùn)放(VClD )的輸出端連接，所述第二運(yùn)放(VClC)的輸出端與第一電阻(Rl)的一端連接，第一電阻(Rl)的另一端分別與第二電阻(R2)的一端、第一運(yùn)放(VClA)的同相輸入端連接，第二電阻(R2)的另一端與第一運(yùn)放(VClA)的輸出端連接，所述第一運(yùn)放(VClA)的輸出端與通道采集電路連接，所述第三運(yùn)放(VClD)的同相輸入端用于與現(xiàn)場設(shè)備的第二信號輸出端連接，第三運(yùn)放(VClD)的輸出端與第三電阻(R3)的一端連接，第三電阻(R3)的另一端分別與第四電阻(R4)的一端、第一運(yùn)放(VClA)的反相輸入端連接，第四電阻(R4)的另一端接地。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬量輸入裝置，其特征在于:所述第一運(yùn)放(VClA)、第二運(yùn)放(VC1C)、第三運(yùn)放(VClD)采用型號為LM324A的集成運(yùn)放。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬量輸入裝置，其特征在于:所述通道采集電路還包括濾波電路和采樣電路，所述濾波電路和采樣電路設(shè)置在共模抑制電路與CHJ模塊之間，所述共模抑制電路的輸入端用于接收現(xiàn)場信號，所述共模抑制電路的輸出端與濾波電路的輸入端連接，所述濾波電路的輸出端與采樣電路的輸入端連接，所述采樣電路的輸出端與CHJ模塊連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的模擬量輸入裝置，其特征在于:所述CPU模塊與通道采集電路之間設(shè)有第一隔離電路。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬量輸入裝置，其特征在于:所述CPU模塊與通信電路之間設(shè)有第二隔尚電路。
【文檔編號】G05B19/418GK205540217SQ201521016989
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年12月9日
【發(fā)明人】潘云川, 文利
【申請人】重慶川儀自動化股份有限公司