一种高速高精度的多通道直流电压电流采集器论文和设计-汤智育

全文摘要

本实用新型公开了一种高速高精度的多通道直流电压电流采集器，包括：至少一组电流电压采集模块；所述电流电压采集模块包括电压取样模块、电流取样模块、AD芯片；所述AD芯片为双通道24位AD，在AD芯片内的数据计算周期进行动态设置；所述电压取样模块、电流取样模块并联连接于AD芯片；该采集器采用24位AD芯片测量精度高，通过动态调节增益放大可实现五万分之一的测量分辨率，可替代高精度的电压电流功率表实现多台表同步采样测量的功能；且能够实现被测信号的2档测量量程切换；通道之间的电气隔离提高了多通道同时测量的抗干扰性，避免了通道之间的串扰；可以实现信号的交直流通用采集测量。

主设计要求

1.一种高速高精度的多通道直流电压电流采集器，其特征在于，包括：至少一组电流电压采集模块；所述电流电压采集模块包括电压取样模块、电流取样模块、AD芯片；所述AD芯片为双通道24位AD；所述电压取样模块、电流取样模块采用共公共端的方式接入AD芯片。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种高速高精度的多通道直流电压电流采集器，其特征在于，所述电流电压采集模块还包括滤波电路、隔离单元；所述电压取样模块、电流取样模块采用共公共端的方式接入滤波电路；所述滤波电路分别以电流信号及电压信号连接到AD芯片；所述AD芯片电连接到隔离单元。

3.根据权利要求1所述的一种高速高精度的多通道直流电压电流采集器，其特征在于，还包括MCU处理器、通讯模块、电源模块、储存模块；所述MCU处理器电连接于电流电压采集模块；所述电源模块电连接于MCU处理器及电流电压采集模块；所述MCU处理器电连接于通讯模块；所述储存模块连接于MCU处理器。

4.根据权利要求1所述的一种高速高精度的多通道直流电压电流采集器，其特征在于，所述电压取样模块包括分压电阻、电压取样电阻；所述分压电阻、电压取样电阻并联连接于滤波电路。

5.根据权利要求1所述的一种高速高精度的多通道直流电压电流采集器，其特征在于，所述电流取样模块包括电流取样电阻，所述电流取样电阻采用高精度低温漂的合金电阻。

6.根据权利要求2所述的一种高速高精度的多通道直流电压电流采集器，其特征在于，所述隔离单元包括隔离电源和隔离芯片。

7.根据权利要求6所述的一种高速高精度的多通道直流电压电流采集器，其特征在于，所述隔离芯片采用包括并不限于ADUM1411磁耦隔离芯片。

8.根据权利要求1所述的一种高速高精度的多通道直流电压电流采集器，其特征在于，所述AD芯片采用包括并不限于CS5550或CS5463。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电力采集领域，特别是涉及一种高速高精度的多通道直流电压电流采集器。

背景技术

在生产自动化检测领域随着人工智能的兴起，用机器替代人工的检测手段也呼着而出，由于机器化的生产检测就需要检测的效率高，除了机器部分的速度其次就是前端的信号采集器，现有市场产品采集多通道速度较慢，多采用轮循采集，导致采样速度慢，没有实现采样同样；现有产品多路测量为共地方式，通道之间没有电气隔离，抗干扰能力差；不能实现量程的2档切换功能，测量精度不高，线性动态范围最理想的只能达到千分之一，不能实现五分之一的线性动态范围；无法满足多通道高速测量的要求。

实用新型内容

本实用新型公开了一种高速高精度的多通道直流电压电流采集器，每个通道电路模块化设计，实现多通道信号采集的同步采样；利用AD芯片的5倍增益放大功能，实现被测信号的2档测量量程切换，并对AD芯片内的数据计算周期进行动态设置，实现了同步采样数据更新时间的设置；该采集器实现了高速高精度的多通道直流电压电流采集；且该采集器设置有隔离单元，实现电气上的信号隔离，防止采集的电信号数据受影响。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种高速高精度的多通道直流电压电流采集器，包括：至少一组电流电压采集模块；所述电流电压采集模块包括电压取样模块、电流取样模块、AD芯片；所述AD芯片为双通道24位AD，在AD芯片内的数据计算周期进行动态设置；所述电压取样模块、电流取样模块采用共公共端的方式接入AD芯片；如此设置，利用AD芯片的5倍增益放大功能，实现被测信号的2档测量量程切换，可广范围测量；且在AD芯片内的数据计算周期进行动态设置，实现了同步采样数据更新时间的设置；一个通道采集电压,一个通道采集电流,电压与电流采用共公共端的方式减少电流的接线，被测电压信号采用电阻分压方式后，经差分式RC滤波电路进入芯片AD端口。

优选地，所述电流电压采集模块还包括滤波电路、隔离单元；所述电压取样模块、电流取样模块采用共公共端的方式接入滤波电路；所述滤波电路分别以电流信号及电压信号连接到AD芯片；所述AD芯片电连接到隔离单元；如此设置，锁住滤波电路可将采集的电流、电压进行滤波处理，使AD芯片得到更加清楚的信号；所述隔离单元，实现电气上的信号隔离，防止采集的电信号数据受影响其他通道影响。

优选地，还包括MCU处理器、通讯模块、电源模块、储存模块；所述MCU处理器电连接于电流电压采集模块；所述电源模块电连接于MCU处理器及电流电压采集模块；所述MCU处理器电连接于通讯模块；所述储存模块连接于MCU处理器；如此设置，将采集的电压电流信号计算处理后输出。

优选地，所述电压取样模块包括分压电阻、电压取样电阻；所述分压电阻、电压取样电阻并联连接于滤波电路；如此设置，被测电压信号采用电阻分压方式。

优选地，所述电流取样模块包括电流取样电阻，所述电流取样电阻采用高精度低温漂的合金电阻，如此设置，电阻温漂小于25ppm，保证电路不受大电流时发热导致的温度漂移影响。

优选地，所述隔离单元包括隔离电源和隔离芯片，如此设置，所述隔离电源实现输入输出端供电的隔离，所述隔离芯片进行通讯电路的电气隔离。

优选地，所述隔离芯片采用包括并不限于ADUM1411磁耦隔离芯片，如此设置，实现被测量端与内部主控电路和通道之间的隔离，减少信号间的相互串扰。

优选地，所述AD芯片采用包括并不限于CS5550或CS5463芯片，如此设置，所述AD芯片设有双通道24位AD，保证通道间的同步采样。

本实用新型所达到的有益效果是：一种高速高精度的多通道直流电压电流采集器，采用24位AD芯片测量精度高，通过动态调节增益放大可实现五万分之一的测量分辨率，可替代高精度的电压电流功率表实现多台表同步采样测量的功能；且能够实现被测信号的2档测量量程切换；通道之间的电气隔离提高了多通道同时测量的抗干扰性，避免了通道之间的串扰；可以实现信号的交直流通用采集测量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型所述种高速高精度的多通道直流电压电流采集器的电路示意图；

附图标记说明如下：

1、电流电压采集模块；2、MCU处理器；3、通讯模块；4、电源模块；5、储存模块；11、电压取样模块；12、电流取样模块；13、AD芯片；14、滤波电路；15、隔离单元；111、分压电阻；112、电压取样电阻；151隔离电源；152、隔离芯片。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

实施列1

如图一所示，一种高速高精度的多通道直流电压电流采集器，包括24组电流电压采集模块1、MCU处理器2、通讯模块3、电源模块4、储存模块5；24组电流电压采集模块1并联电连接于MCU处理器2；所述电源模块4一端连接于电源输入端，一端电连接于MCU处理器2及电流电压采集模块1的隔离单元15；所述MCU处理器2电连接于通讯模块3；所述储存模块5连接于MCU处理器2。

所述电流电压采集模块1包括电压取样模块11、电流取样模块12、AD芯片13、滤波电路14、隔离单元15；所述电压取样模块11采集电压信息；所述电流取样模块12采集电流信息；所述电压取样模块11、电流取样模块12采用共公共端的方式接入滤波电路14；所述滤波电路14分别以电流信号及电压信号连接到AD芯片13；所述AD芯片13分别电连接于隔离单元15的隔离电源151和隔离芯片152；

所述AD芯片13采用CS5550芯片

所述电压取样模块11包括分压电阻111、电压取样电阻112；所述分压电阻111、电压取样电阻112并联连接于滤波电路14。

实施列2

实施例2与实施例1的区别在于：该采集器设置10组电流电压采集模块1，所述10组电流电压采集模块1并联电连接于MCU处理器2；所述AD芯片13采用CS5463芯片。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

设计图

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