50Hz工频同步的反积分A/D变换器制造技术

一种５０Ｈｚ工频同步的反积分Ａ／Ｄ变换器，包括交流输入的电源电路，５０Ｈｚ工频信号整形电路，被测信号可调比例积分放大电路，放电积分电压比较电路，单片机控制积分的５Ｖ／１２Ｖ电平变换电路，和一个单片机系统电路，其特征在于该Ａ／Ｄ变换器还包括一个５０Ｈｚ方波电平１２Ｖ／５Ｖ变换电路，一个５０Ｈｚ工频同步控制开关电路，一个被测信号保持电路，一个正半周过零时的被测信号与负半周过零时的被测信号加法器电路和一个恒流放电的反积分电路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及模拟量与数字量的转换，如温度传感器电信号的模拟量与数字量的转换，尤其涉及大面积多点集中的温度测量与控制。
技术介绍
50Hz工频同步A/D(模拟量转换数字量)变换器的专利技术，来自于《大型筒仓群中粮食温度检测系统的研究》项目的仓储粮温度检测系统的开发。是为了解决＝30次/秒(国家标准规定仓储粮温度检测速度)采集速度时的50Hz工频干扰而设计的，实现了仓储粮测温系统集中A/D变换的目的。同时也解决了现有仓储粮测温系统在使用维护中因A/D变换电路多、可调器件多，造成量化的一致性差，故障率高，维护困难的问题。在电子技术、计算机技术和传感器技术飞速发展的今天，能将很多条件的物理量信号通过传感技术变成模拟量的电信号，再把模拟量的电信号变成数字量电信号进行储存、传输和显示。其中，模拟量变成数字量(A/D变换)的方法有很多种，常用的就有逐次逼近型、电压比较型、双积分型、V/F计数型A/D变换器。仓储粮测温是大面积多点集中测温的一种，其特点就是点多、面大、环境恶劣，采用集中A/D变换时，模拟信号在传输中受50Hz工频磁场和其他杂散磁场干扰强烈。实践表明，集中A/D变换时，由于温度传感器到集中点的连线长短不一相互关联，其分布电容和连线电阻的差异加上干扰信号的影响致使A/D变换的重复误差无法满足要求。因此，为了解决速度与干扰之间的矛盾，目前的仓储粮测温系统都采用多个A/D变换器在现场同时变换的办法。多数系统采用的是双积分或V/F计数型A/D变换器。每个A/D变换器的周围都配有相关的功能电路，其中包括单片机电路、开关电路、放大电路、基准调节电路、通讯电路、电源电路等。因此，长期使用，会因可调器件和其他电子元器件的电参数变化，造成A/D变换失常和电子元器件的损坏等故障，给故障的排除带来困难。另外，由于环境条件的恶劣，系统的故障率和故障点将逐年增加，量化的一致性和精度也将逐年变差。随着数字温度传感器技术的成熟，已有一部分测温系统使用数字温度传感器。也就是说，温度信号的变化不需要其他电路就变成数字量，一定数量的温度传感器接在一根两芯的电缆上，只需配有通讯电路通过总线读取数据即可。其优点是，连线少，系统内可调元件少；缺点是，结点不集中，防腐困难；一个传感器的损坏会造成一个总线上的传感器工作失常，维修比较困难。
技术实现思路
本专利技术旨在用50Hz工频同步，将正半周过零时的被测信号进行保持与负半周过零时的被测信号相加，通过恒流放电积分(即反积分)电路和比较器电路将被测信号变成与被测信号幅度成正比的脉宽信号送给单片机计数的50次/秒的A/D变换器。用来解决大面积多点集中测温系统的集中A/D变换时，模拟信号在传输中受50Hz工频磁场和其他杂散磁场干扰的问题。同时解决目前仓储粮温度检测系统，因电子元件多、A/D变换电路多、可调器件多、靠程序运行的智能电路多，在现场的恶劣环境中工作而故障率高，维修、维护难度大的问题。本专利技术的技术解决方案是这样实现的一种靠50Hz工频同步和单片机控制的，对正半周过零时的被测信号进行保持与负半周过零时的被测信号相加，通过无残留反积分电路和比较器电路将被测信号变成与被测信号幅度成正比的脉宽信号送给单片机计数的50Hz工频同步的无残留反积分A/D变换器。组成50Hz工频同步的反积分A/D变换器的功能电路有一个220V交流输入的电源电路，将220V交流电变压、整流、滤波、稳压为50Hz工频同步的反积分A/D变换器的功能电路供电；一个50Hz工频信号整形电路，将50Hz正弦波变成方波，输出的12V方波电平控制正半周过零时的被测信号保持开关使用；一个被测信号可调比例积分放大电路，将被测信号放大到一定幅度，同时消除高频杂散干扰；一个放电积分电压比较电路，用于将每个被测信号变成与信号幅度成正比的方波信号；一个单片机控制积分的5V/12V电平变换电路，用于将单片机输出的5V电平变换成12V电平，控制模拟开关对电容充电和放电积分；一个单片机系统电路，用于控制积分电容充电和放电积分的起始时间、测量被测信号方波宽度和保存方波宽度的数据；一个50Hz方波电平12V/5V变换电路，将50Hz工频信号整形电路输出的12V方波电平变换成5V方波电平供单片机使用； 一个50Hz工频同步控制开关电路，用于控制放大后的被测信号半周通过、半周截止；一个被测信号保持电路，用于开关电路关断后保持被测信号；一个正半周过零时的被测信号与负半周过零时的被测信号加法器电路，用于消除50Hz工频的干扰；一个恒流放电的反积分电路，用于放掉每个被测信号充在积分电容内的电荷。本专利技术的技术解决方案还包括所述的50Hz工频同步的反积分A/D变换器的220V交流输入的电源电路，其特征在于所述的220V交流输入的电源电路由220V电源变压器，二极管全波整流电路，低频滤波电容，高频滤波电容，+5V集成三端稳压芯片LM7805、+12V集成三端稳压芯片LM7812、-12V集成三端稳压芯片LM7912所组成，交流220V电压通过电源变压器变成双交流15V，经全波整流和滤波后送给+5V集成三端稳压芯片LM7805和+12V集成三端稳压芯片LM7812以及-12V集成三端稳压芯片LM7912进行稳压和高频滤波，输出+12V、-12V和+5V直流电压。所述的50Hz工频同步的反积分A/D变换器的50Hz工频信号整形电路，其特征在于所述的50Hz工频信号整形电路由一个限流电阻、两个限压二极管和一个电压比较器所组成。50Hz工频信号从电源变压器的二次绕组取出。通过电阻限流和二极管对地限压送给过零电压比较器输入端，通过比较器将50Hz正弦波变成方波输出，再分两路，一路控制被测信号在50Hz工频过零时的保持开关，一路通过电平变换器供单片机控制积分使用。所述的50Hz工频同步的反积分A/D变换器的被测信号可调比例积分放大电路，其特征在于所述的被测信号可调比例积分放大电路由运算放大器、输入分压电阻、比例调节电位器积分电容、输出滤波电容组成。其功能是放大被测信号和消除高频杂散干扰。运算放大器的输出分两路，一路通过电阻作为电阻加法器的一路信号，另一路通过模拟开关和保持电路作为加法器的另一路信号。所述的50Hz工频同步的反积分A/D变换器的放电积分电压比较电路，其特征在于所述的放电积分电压比较电路由集成芯片和输出上拉电阻组成。电压比较电路输出的方波送给单片机计数。所述的50Hz工频同步的反积分A/D变换器的单片机控制积分的5V/12V电平变换电路，其特征在于所述的单片机控制积分的5V/12V电平变换电路由三极管、三极管基极电阻、三极管集电极电阻组成。三极管的基极通过电阻与单片机相连，三极管的集电极通过电阻与12V电源相连，三极管的集电极输出与控制积分的模拟开关的控制端相连接。所述的50Hz工频同步的反积分A/D变换器的单片机系统电路，其特征在于所述的单片机系统电路由单片机和单片机外围电路以及数据存储器等电路组成。单片机通过I/O口读取50Hz工频过零信号，再根据过零信号定时发出巡检指令和定时控制模拟开关对积分电容充电和放电，并对每一次放电的时间进行计数量化和数据保存供上位机读取使用。所述的50Hz工频同步的反积分A/D变换器的50Hz方波电平12V/5V变换电路，其特征在于所述的50本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘恒东，
申请(专利权)人：大连大学，
类型：发明
国别省市：