有关信号采集功能中的信号调理的电路设计

翁盛煜

【摘要】目前在实际生活中，有许多种的物理信号是要进行深层次的检测，这样就可以实施计量以及掌控。本文在保持元硬件的前提下，采取一种全新的设计理念、方法，运用相关软件来实施一些简洁的设定，透过单片机来完成对光继电器的控制及数字电位器的调节，从而实现对不同信号的采集的功能。

【关键词】信号采集；单片机；信号调理电路

1.硬件设计

LTC1043CN是通过电容完成电压的传输，使电压由差分输入变为单端输入，并起到了很好的信号隔离作无线机车信号系统是用无线信道方式代替轨道电路，传输行车信息的新型铁路信号系统。它实现了列车与地面之间的双向通信，列车可将其位置、速度等信息传给车站，同时车站也可将行车信号和命令传给列车，实现了对列车的闭环控制，不间断地跟踪、监控列车运行，提高了列车运行的安全性。无线机车信号系统可分为2种类型：①列车从一个车站到另一个车站的整个运行过程中都有机车信号显示，称为连续式无线机车信号，用GSM-R无线传输方式实现；②列车从一个车站到另一个车站运行时，只有在临近车站地区才有机车信号，称为接近连续式无线机车信号，用普通数传电台即可实现。青藏铁路就采用了接近连续式无线机车信号。用在本设计中双电容的巧妙接法解决了热电阻的三线制输入问题。

放大电路由运放LT1013和数字电位器X9241M组成，放大增益由数字电位器X9241中三个数字电位器决定，使输入信号经过放大后均变为0～500mV的电压信号，满足模数转换器允许的电压输入范围。本部分电路仅完成信号输入，是我们研制网络化智能仪表的一部分，对于输入信号模数转换、数据处理、显示则由其它模块完成。S4、S5、S6是控制一路输入的光继电器，采集该路信号时同时合上，其他电路是所有通道信号输入的公共电路，只是根据输入信号的不同，单片机改变其余光继电器的状态，形成不同的输入电路。具体可分为以下几种情况：

（1）采集1～5V电压信号时：继电器CH合上，P11、SI、P37断开，通过电阻R2、R4实现分压后变为0.25～1.25V的电压信号加在数字电位器X9241的0号电位器V0的两端，经过软件实现对该电位器的调节，令其滑动端的数值为25，按25J63（电位器内共有63个电阻单元组成的阵列）这样比例继续分压变为约100～500mV信号，加LTC1043CN的电容CS上，此时数字电位器X9241的其它3个电位器形成的放大倍数应为1，才能保证在运放LT1013的输出端最大电压不超过500mV；具体如何设置这3个电位器滑动端的数值见后面软件部分。

２．软件设计

在设计中，电压、电流、热电偶、热电阻等多种类型的输入信号，完成了对各种输入信号以及多种输入范围的高精度测量。设计中器件传输信号的线性度与信号高、低端的测量是关键，它们影响着测量的精度，在小信号测量时注意提升电位，大信号测量时注意电源的供给要留有余量。通过选择精密的元器件，在软件上做一些算法修正，这个信号调理电路的线性度很好，而且通过自校正算法克服了零漂。[科]

【参考文献】

［１］乔巍，杜爱玲，陈春，叶芃生.高速数据采集系统信号调理电路的设计[J]．电子技术，2003，（04）．

［２］应秀华，徐兵.一种光电编码器数字滤波电路的误计数原因探讨[J]．机床与液压，2002，（04）．

［３］胡东源.GSM-R/CTCS在中国铁路的应用与发展战略[J].铁道通信信号，2003（1）.