一种基于数据采集卡的数据采集及控制电路板论文和设计-缪杰

全文摘要

本实用新型为一种基于数据采集卡的数据采集及控制电路板，包括数据采集卡、PCB板、设置在PCB板上的连接器和设置在PCB板上的数据采集及控制电路，数据采集及控制电路包括供电选择电路、模拟信号采集电路、模拟信号输出电路、数字信号采集电路和数字信号输出电路，数据采集卡通过连接器分别与数据采集及控制电路相连，数据采集及控制电路通过连接器与外部电源、外部信号接收端和外部信号输出端相连。本实用新型的优点是：占用空间小，使用方便；采用集成电路元器件，相比于轨道式电子元器件所需成本低；接线便捷、布线清晰便于整理；在数字信号采集及输出电路中设有发光二极管，便于观察电路是否正常工作；采用不用规格的连接器，能够防止接头插错。

主设计要求

1.一种基于数据采集卡的数据采集及控制电路板，其特征是：包括数据采集卡（1）、PCB板、设置在PCB板上的连接器和设置在PCB板上的数据采集及控制电路，所述数据采集及控制电路包括供电选择电路（2）、模拟信号采集电路（3）、模拟信号输出电路（4）、数字信号采集电路（5）和数字信号输出电路（6），所述数据采集卡通过连接器分别与模拟信号采集电路、模拟信号输出电路、数字信号采集电路和数字信号输出电路相连，所述供电选择电路输出端通过连接器与数字信号输出电路相连，供电选择电路输入端通过连接器与外部电源（20）相连，所述模拟信号采集电路和数字信号采集电路通过连接器分别与外部模拟信号输出端（7）及外部数字信号输出端（8）相连，所述模拟信号输出电路和数字信号输出电路通过连接器分别与外部模拟信号接收端（9）及外部数字信号接收端（10）相连。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种基于数据采集卡的数据采集及控制电路板，其特征是：所述的连接器包括数据采集卡连接器（11）、数字信号输入连接器（12）、数字信号输出连接器（13）、模拟信号输入连接器（14）、模拟信号输出连接器（15）、第一供电接收连接器（16）、第二供电接收连接器（17）、供电选择连接器（18）和跳线连接器（19）。

3.根据权利要求2所述的一种基于数据采集卡的数据采集及控制电路板，其特征是：所述的模拟信号采集电路包括电容C22和C26，外部模拟信号输出端通过模拟信号输入连接器分别与电容C22第一端、电容C26第一端相连，电容C22第二端和电容C26第二端均接地GND，外部模拟信号输出端还通过模拟信号输入连接器及数据采集卡连接器与数据采集卡的模拟信号输入端相连。

4.根据权利要求2所述的一种基于数据采集卡的数据采集及控制电路板，其特征是：所述的模拟信号输出电路包括电容C21、C30、电阻R21、R22和运放芯片U1，所述数据采集卡模拟信号输出端通过数据采集卡连接器分别与电容C30第一端和运放芯片U1的正相输入端相连，电容C30第二端接地GND，运放U1的反相输入端分别与电阻R22第一端和电阻R21第一端相连，电阻R22第二端接地GND，运放芯片U1的输出端分别与电阻R21第二端、电容C21第一端相连，运放芯片U1输出端还通过模拟信号输出连接器与外部模拟信号接收端相连。

5.根据权利要求2所述的一种基于数据采集卡的数据采集及控制电路板，其特征是：所述数字信号采集电路包括电阻R23、R27、R29、电容C40、C43和发光二极管D22，外部数字信号输出端通过数字信号输入连接器分别与电容C43第一端、发光二极管D22阴极、电阻R27第一端相连，电容C43第二端接地GND，发光二极管D22阳极接电阻R29第一端，电阻R29第二端接+5V电源，电阻R27第二端接电阻R23第一端，电阻R23第二端与电容C40第一端相连，电容C40第二端接地GND，电阻R23第二端还通过数据采集卡连接器与数据采集卡数字信号输入端相连。

6.根据权利要求2所述的一种基于数据采集卡的数据采集及控制电路板，其特征是：所述数字信号输出电路包括电阻R1、R6、电容C1、C6、二极管D6、发光二极管D1和继电器K1，数据采集卡数字信号输出端通过数据采集卡连接器分别与电阻R1第一端和电容C1第一端相连，电容C1第二端接地GND，电阻R1第二端与继电器K1第二管脚相连，继电器K1第一端接+5V电压，继电器K1第四管脚与第六管脚相连，继电器K1第五管脚与供电选择电路输出端相连，继电器K1第六管脚分别与电阻R6第一端、二极管D6阴极和电容C6第一端相连，电阻R6第二端与发光二极管D1阳极相连，发光二极管D2阴极、二极管D6阳极和电容C6第二端均接地，继电器K1第六管脚还通过数字信号输出连接器与外部数字信号接收端相连。

7.根据权利要求1或6所述的一种基于数据采集卡的数据采集及控制电路板，其特征是：所述供电选择电路设有三个输入端和一个输出端，每个输入端分别与一个第一供电接收连接器输出端相连，每个第一供电接收连接器输入端分别与不同电压的外部电源相连，每个输入端上分别串联有一个保险丝，每个保险丝的另一端分别与一个供电选择连接器输入端相连，输出端通过第二供电接收连接器与数字信号输出电路相连，第二供电连接器通过跳线连接器与一个供电选择连接器输出端相连。

8.根据权利要求6所述的一种基于数据采集卡的数据采集及控制电路板，其特征是：所述继电器K1为VO14642AABTR继电器。

9.根据权利要求2或3或4或5或6所述的一种基于数据采集卡的数据采集及控制电路板，其特征是：所述电路板设有八个模拟信号采集电路、两个模拟信号输出电路、两个数字信号采集电路、十个数字信号输出电路和一个供电选择电路。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及数据采集领域，尤其是涉及一种基于数据采集卡的数据采集及控制电路板。

背景技术

在车辆的ECM（发动机控制模块）、天然气混合器、连续流量阀、截止阀、废气旁通控制阀、节气门等产品开发和生产的过程中，需要对产品进行开发试验、生产验证试验，确保产品满足各项设计要求。在上述产品设计验证的过程中，需要搭建基于DAQ USB-6009数据采集卡的测试设备来对产品进行验证。在搭建测试设备时往往采用轨道式的连接方式，各个元器件之间均用导线连接。但这种连接方式需要占用较大的空间，且因接线复杂往往需要对照电路图来进行连接，需要投入大量的时间去搭建测试设备，而且容易出错而导致试验数据不准确或测试设备零件损坏等问题。在测试时，数据采集卡往往处于悬空状态，完全依靠导线悬在测试环境中，存在导线从数据采集卡上脱落导致断路影响测试结果的问题。此外这类测试设备需要各种元器件成本较高，在搭建或拆卸测试设备时容易发生原器件接线脚损坏的情况。

发明内容

本实用新型主要是解决上述问题，提供了一种连接便捷、占用空间小的基于数据采集卡的数据采集及控制电路板。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于数据采集卡的数据采集及控制电路板，包括数据采集卡、PCB板、设置在PCB板上的连接器和设置在PCB板上的数据采集及控制电路，所述数据采集及控制电路包括供电选择电路、模拟信号采集电路、模拟信号输出电路、数字信号采集电路和数字信号输出电路，所述数据采集卡通过连接器分别与模拟信号采集电路、模拟信号输出电路、数字信号采集电路和数字信号输出电路相连，所述供电选择电路通过连接器与数字信号输出电路相连，所述模拟信号采集电路和数字信号采集电路通过连接器分别与外部模拟信号输出端及外部数字信号输出端相连，所述模拟信号输出电路和数字信号输出电路通过连接器分别与外部模拟信号接收端及外部数字信号接收端相连。模拟信号采集电路、模拟信号输出电路、数字信号采集电路和数字信号输出电路均设置在PCB板上，在使用该电路板测试时，无需连接电路，使用便捷；利用连接器连接数据采集卡和数据采集及控制电路，便于数据采集卡更换，避免了因数据采集卡损坏导致整个电路板无法使用的情况发生，利用连接器连接数据采集及控制电路和外部信号输入输出端，测试设备搭建方便，减少了接线错误发生的可能性及因接线错误或脱落导致的一系列问题。

作为一种优选方案，所述的连接器包括数据采集卡连接器、数字信号输入连接器、数字信号输出连接器、模拟信号输入连接器、模拟信号输出连接器、第一供电接收连接器、第二供电接收连接器、供电选择连接器和跳线连接器。数据采集卡连接器用于连接数据采集卡和数据采集及控制电路,数字信号输入连接器用于连接外部数字信号输出端和数字信号采集电路,数字信号输出连接器用于连接外部数字信号接收端和数字信号输出电路，模拟信号输入连接器用于连接外部模拟信号输出端和模拟信号采集电路，模拟信号输出连接器用于连接外部模拟信号输入端和模拟信号采集电路、第一供电接收连接器连接外部电源、第二供电接收连接器通过条形连接器与供电选择连接器相连，为数字信号输出电路中的继电器供电。数字信号输入连接器、数字信号输出连接器、模拟信号输入连接器和模拟信号输出连接器的规格均不相同，能够在连接待测设备和电路板时避免接头插错。

作为一种优选方案，所述的模拟信号采集电路包括电容C22和C26，外部模拟信号输出端通过模拟信号输入连接器分别与电容C22第一端、电容C26第一端相连，电容C22第二端和电容C26第二端均接地GND，外部模拟信号输出端还通过模拟信号输入连接器及数据采集卡连接器与数据采集卡DAQ1的模拟信号输入端相连。电容C22和电容C26用于滤波和消除ESD。

作为一种优选方案，所述的模拟信号输出电路包括电容C21、C30、电阻R21、R22和运放芯片U1，所述数据采集卡模拟信号输出端通过数据采集卡连接器分别与电容C30第一端和运放芯片U1的正相输入端相连，电容C30第二端接地GND，运放U1的反相输入端分别与电阻R22第一端和电阻R21第一端相连，电阻R22第二端接地GND，运放U1的输出端分别与电阻R21第二端、电容C21第一端相连，运放U1输出端还通过模拟信号输出连接器与外部模拟信号接收端相连。运放用于放大模拟量输出，电容C21和电容C30用于滤波和消除ESD。

作为一种优选方案，所述数字信号采集电路包括电阻R23、R27、R29、电容C40、C43和发光二极管D22，外部数字信号输出端通过数字信号输入连接器分别与电容C43第一端、发光二极管D22阴极、电阻R27第一端相连，电容C43第二端接地GND，发光二极管D22阳极接电阻R29第一端，电阻R29第二端接+5V电源，电阻R27第二端接电阻R23第一端，电阻R23第二端与电容C40第一端相连，电容C40第二端接地GND，电阻R23第二端还通过数据采集卡连接器与数据采集卡数字信号输入端相连。电容C40和电容C43用于消除ESD，发光二极管D22用做输入指示灯，便于观察数字信号采集电路是否有数字信号输入。

作为一种优选方案，所述数字信号输出电路包括电阻R1、R6、电容C1、C6、二极管D6、发光二极管D1和继电器K1，数据采集卡数字信号输出端通过数据采集卡连接器分别与电阻R1第一端和电容C1第一端相连，电容C1第二端接地GND，电阻R1第二端与继电器K1第二管脚相连，继电器K1第一端接+5V电源，继电器K1第四管脚与第六管脚相连，继电器K1第五管脚与供电选择电路输出端相连，继电器K1第六管脚分别与电阻R6第一端、二极管D6阴极和电容C6第一端相连，电阻R6第二端与发光二极管D1阳极相连，发光二极管D2阴极、二极管D6阳极和电容C6第二端均接地，继电器K1第六管脚还通过数字信号输出连接器与外部数字信号接收端相连。电容C1、C6用于消除ESD，二极管D6用于阻挡反向电动势，能够保护继电器K1，延长继电器寿命，发光二极管D1用做输出指示灯，便于观察数字信号输出电路是否有数字信号输出。

作为一种优选方案，所述供电选择电路设有三个输入端和一个输出端，每个输入端分别与一个第一供电接收连接器输出端相连，每个第一供电接收连接器输入端分别与不同电压的外部电源相连，每个输入端上分别串联有一个保险丝，每个保险丝的另一端分别与一个供电选择连接器输入端相连，输出端通过第二供电接收连接器与数字信号输出电路相连，第二供电连接器通过跳线连接器与一个供电选择连接器输出端相连。通过改变跳线连接器连接不同的供电选择连接器实现供电选择电路不同的电压输出。

作为一种优选方案，所述继电器K1为VO14642AABTR继电器，可驱动开发验证及生产验证过程中大部分需要使用的元器件。

作为一种优选方案，所述电路板设有八个模拟信号采集电路、两个模拟信号输出电路、两个数字信号采集电路、十个数字信号输出电路和一个供电选择电路。

本实用新型的优点是：将所需元器件集成在电路板中，占用空间小，使用方便；采用集成电路元器件，相比于轨道式电子元器件所需成本低；利用连接器连接相应的元器件，接线便捷、布线清晰便于整理；在数字信号采集及输出电路中设有发光二极管，便于观察电路是否正常工作；采用不同规格的连接器，能够防止接头插错。

附图说明

图1为本实用新型的一种原理框图。

图2为本实用新型中数据采集卡的一种电路原理图。

图3为本实用新型中模拟信号采集电路的一种电路原理图。

图4为本实用新型中模拟信号输出电路的一种电路原理图。

图5为本实用新型中数字信号采集电路的一种电路原理图。

图6为本实用新型中数字信号输出电路的一种电路原理图。

图7为本实用新型中供电选择电路的一种电路原理图。

1-数据采集卡 2-供电选择电路 3-模拟信号采集电路4-模拟信号输出电路 5-数字信号采集电路 6-数字信号输出电路 7-外部模拟信号输出端 8-外部数字信号输出端9-外部模拟信号接收端 10-外部数字信号接收端 11-数据采集卡连接器 12-数字信号输入连接器 13-数字信号输出连接器 14-模拟信号输入连接器 15-模拟信号输出连接器16-第一供电接收连接器 17-第二供电接收连接器 18-供电选择连接器 19-跳线连接器20-外部电源。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的说明。

实施例：

本实施例一种基于数据采集卡的数据采集及控制电路板，如图1所示，包括数据采集卡1、PCB板、设置在PCB板上的连接器和设置在PCB板上的数据采集及控制电路，所述的连接器包括数据采集卡连接器11、数字信号输入连接器12、数字信号输出连接器13、模拟信号输入连接器14、模拟信号输出连接器15、第一供电接收连接器16、第二供电接收连接器17、供电选择连接器18和跳线连接器19。所述数据采集及控制电路包括供电选择电路2、模拟信号采集电路3、模拟信号输出电路4、数字信号采集电路5和数字信号输出电路6，所述数据采集卡通过数据采集卡连接器分别与模拟信号采集电路、模拟信号输出电路、数字信号采集电路和数字信号输出电路相连，所述供电选择电路输出端通过第二供电接收连接器与数字信号输出电路相连，供电选择电路输入端通过第一供电接收连接器与外部电源20相连，所述模拟信号采集电路通过模拟信号输入连接器与外部模拟信号输出端7相连，数字信号采集电路通过数字信号输入连接器与外部数字信号输出端8相连，所述模拟信号输出电路通过模拟信号输出连接器与外部模拟信号接收端9相连，数字信号输出电路通过数字信号输出连接器与外部数字信号接收端10相连。

如图2所示，数据采集卡连接器11共有8个，分别为连接器P23、P24、P25、P26、P33、P34、P35和P36，数据采集卡连接器焊接在PCB上，数据采集卡设置在数据采集卡连接器上，数据采集卡设置后，连接器P23第一管脚至第四管脚对应数据采集卡第一管脚至第四管脚，连接器P24第一管脚至第四管脚对应数据采集卡第五管脚至第八管脚，以此类推，连接器P36第一管脚至第四管脚对应数据采集卡第二十九管脚至第三十二管脚，数据采集卡第二管脚、第三管脚、第五管脚、第六管脚、第八管脚、第九管脚、第十一管脚和第十二管脚均连接有一个模拟信号采集电路，数据采集卡第十四管脚和第十五管脚均连接有一个模拟信号输出电路，数据采集卡第十七管脚和第十八管脚均连接有一个数字信号采集电路，数据采集卡第十九管脚至第二十八管脚均连接有一个数字信号输出电路。其中数据采集卡型号为USB-6009，数据采集卡连接器型号为MCV 1,5\/4-G-3,81。

电路板中模拟信号采集电路设有八个，如图3所示，模拟信号采集电路包括电容C22和C26，外部模拟信号输出端通过模拟信号输入连接器分别与电容C22第一端、电容C26第一端相连，电容C22第二端和电容C26第二端均接地GND，外部模拟信号输出端还通过模拟信号输入连接器及数据采集卡连接器与数据采集卡的模拟信号输入管脚相连。模拟信号输入连接器型号为MCV 1,5\/4-G-3,81。电容C22和电容C26用于滤波和消除ESD。

电路板中模拟信号输出电路设有两个，如图4所示，模拟信号输出电路包括电容C21、C30、电阻R21、R22和运放芯片U1，所述数据采集卡模拟信号输出端通过数据采集卡连接器分别与电容C30第一端和运放芯片U1的正相输入端相连，电容C30第二端接地GND，运放芯片U1的反相输入端分别与电阻R22第一端和电阻R21第一端相连，电阻R22第二端接地GND，运放芯片U1的输出端分别与电阻R21第二端、电容C21第一端相连，运放U1输出端还通过模拟信号输出连接器与外部模拟信号接收端相连。运放芯片U1为双运放芯片，型号为TCA0372BDWR2G，本实施例所述的电路板中共设有两个模拟信号输出电路，两个模拟信号输出电路共用一个运放芯片U1。模拟信号输出连接器型号为MSTBVA 2,5\/3-G-5,08。电容C21和电容C30用于滤波和消除ESD。

电路板中数字信号采集电路设有两个，如图5所示，数字信号采集电路包括电阻R23、R27、R29、电容C40、C43和发光二极管D22，外部数字信号输出端通过数字信号输入连接器分别与电容C43第一端、发光二极管D22阴极、电阻R27第一端相连，电容C43第二端接地GND，发光二极管D22阳极接电阻R29第一端，电阻R29第二端接+5V电压，电阻R27第二端接电阻R23第一端，电阻R23第二端与电容C40第一端相连，电容C40第二端接地GND，电阻R23第二端还通过数据采集卡连接器与数据采集卡数字信号输入端相连。数字信号输入连接器型号为MCV 1.5\/2-G-3.81。电容C40和电容C43用于消除ESD，发光二极管D22用做输入指示灯，便于观察数字信号采集电路是否有数字信号输入。

电路板中数字信号输出电路设有十个，如图6所示，数字信号输出电路包括电阻R1、R6、电容C1、C6、二极管D6、发光二极管D1和继电器K1，数据采集卡数字信号输出端通过数据采集卡连接器分别与电阻R1第一端和电容C1第一端相连，电容C1第二端接地GND，电阻R1第二端与继电器K1第二管脚相连，继电器K1第一端接+5V电压，继电器K1第四管脚与第六管脚相连，继电器K1第五管脚与供电选择电路输出端相连，继电器K1第六管脚分别与电阻R6第一端、二极管D6阴极和电容C6第一端相连，电阻R6第二端与发光二极管D1阳极相连，发光二极管D2阴极、二极管D6阳极和电容C6第二端均接地，继电器K1第六管脚还通过数字信号输出连接器与外部数字信号接收端相连。数字信号输出连接器型号为MSTBVA 2,5\/2-G-5,08，所述继电器K1为VO14642AABTR继电器。电容C1、C6用于消除ESD，二极管D6用于阻挡反向电动势，能够保护继电器K1，延长继电器寿命，发光二极管D1用做输出指示灯，便于观察数字信号输出电路是否有数字信号输出。

如图7所示，第一供电接收连接器共设有3个，分别为连接器P27、P28和P29，供电选择连接器共设有三个，分别为连接器P30、P31和P32，连接器P27与+24V外部电源相连，连接器P28与+12V外部电源相连，连接器P29与+5V外部电源相连，所述供电选择电路设有三个输入端和一个输出端，每个输入端分别与连接器P27、P28和P29输出端一一对应相连，每个输入端上分别串联有一个保险丝，每个保险丝的另一端分别与一个供电选择连接器输入端相连，输出端通过第二供电接收连接器与数字信号输出电路相连，第二供电连接器通过跳线连接器与一个供电选择连接器输出端相连。跳线连接器设有两个分别为第一跳线连接器和第二跳线连接器，两个跳线连接器之间通过导线相连，第一跳线连接器设于第二供电连接器上，第二跳线连接器设置在连接器P30、P31或P32上，通过将第二跳线连接器设置在不同的供电选择连接器上实现供电选择电路输出24V、12V或5V电压，第一供电接收连接器型号为MSTBVA 2,5\/2-g-5,05，供电选择连接器及第二供电连接器型号为MCV 1,5\/2-G-3,81，跳线连接器型号为MC 1,1,5\/2-ST-3,81。

本实施例中数字信号输入连接器、数字信号输出连接器、模拟信号输入连接器和模拟信号输出连接器的规格均不相同，能够在连接待测设备和电路板时避免接头差错。数据采集及控制电路中使用到的电阻、电容、二极管、连接器等均焊接在PCB板上。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

设计图

一种基于数据采集卡的数据采集及控制电路板论文和设计

一种基于数据采集卡的数据采集及控制电路板论文和设计-缪杰

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设计说明书

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