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数据采集器简介
2016-08-03    点击:

  数据采集技术在工业、航天、军事等方面具有很强的实用性,随着现代科技发展,数据采集技术在众多领域得到了广泛的应用和发展。同时对数据采集器的精度、抗干扰能力、安全和通信兼容等方面提出了更高的要求。基于上述要求提出了一种基于STM32F101的数据采集器的设计方案,该数据采集器使用 MODBUS协议作为RS485通信标准规约,信号调理电路与STM32F101的AD采样通道之间均采用硬件隔离保护,可同时采样3路DC0-5V电压信号、3路DC4-20mA电流信号和6路开关量输入信号,实验证明本数据采集器具有较高的测量精度,符合工业现场应用需求。

  信号采集主要包括电压信号、电流信号、频率信号以及开关量信号,随着现代技术的发展,传感器主要输出标准的电压电流信号,而传感器是将外部的非电量信号转换成标准的电信号进行输出,本课题所设计的数据采集器可以同时采集电压、电流、开关量输入输出信号,且每个部分独立工作,硬件调理电路中均采用信号隔离技术,数据采集器与上位机采用RS485通信,使用MODBUS协议作为通信规约,便于数据采集器与其他工业设备实现数据共享。

  数据采集器,使用性价比较高的STM32F101作为核心处理器,时钟倍频后处理速度可达36MHz;内部自带12位AD转换通道,保证数据采样和处理的速度和精度。

  数据采集器工作原理

  数据采集器具有标准的电压、电流以及开关量输入信号采样接口。模拟量信号采样接口电路,使用HCNR201线性光耦进行信号隔离。电压信号接口可输入 DC0-5V信号,输入的电压信号经过电压信号调理电路对信号进行滤波、隔离和限幅后送入STM32F101的AD采样通道;电流信号接口可输入 4-20mA信号,输入的电流信号通过精密采样电阻,将电流信号转换成电压信号,然后再将转换的电压信号送入电压信号调理电路进行处理,最后再送入AD采样通道;开关量输入接口采用光耦进行隔离,实现光电转换和隔离保护。STM32F101将采样的数据进行软件处理后,再通过RS485通信接口将数据上传至上位机或者其他设备,完成数据采集处理和通信的功能。