专利名称：离子色谱数据采集装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及离子色谱仪的数据采集，确切地说是一种离子色谱数据采集装置。
背景技术：
目前色谱数据采集装置，是根据输入条件的不同，采用单通道A或单通道B工作， 或者同时选用A、B双通道的工作模式来实现不同的采样控制。由于数据采集卡芯片自身通 道数是固定的，数据采集卡与传感器的接口数量受到限制。当模数转换芯片自身的通道数 小于模拟传感器的数量时，则不能满足需要更多模拟传感器接入的要求。另外，现有技术只 有一种模拟传感器的切入速度，也不能满足多只模拟传感器不同切入速度的要求。
发明内容本实用新型就是为了克服现有技术中的缺陷，提出在原有模拟转换芯片二通道的 基础上，即可扩展通道数量，实现多模拟量传感器的接入，又可满足多只模拟传感器不同切 入速度的要求；也就是说是一种能够实现高速同时兼顾多路低速转换要求的离子色谱数据 采集装置。本实用新型的技术问题是由以下技术方案实现的一种离子色谱数据采集装置， 包括模拟传感器组，单片机系统，模拟转换部分由电源、24位模数转换芯片U1、数控模拟开 关U2组成；24位模数转换芯片Ul自身二个通道之一与时间要求最高的一路模拟传感器信 号相连，另一个通道通过数控模拟开关U2与其余8路模拟传感器信号相连，24位模数转换 芯片Ul的输出端通过SPI总线连接单片机系统。通过在模拟传感器组与模数转换芯片之间新增数控模拟开关芯片，使得在原有模 拟转换芯片二通道的基础上，将二个通道之一，作为一个高速通道，与时间要求最高的一路 模拟传感器相连，实现一个通道高速的转换，将24位模拟转换芯片的另一个通道与数控模 拟开关相连，通过数控模拟开关将其余8路模拟传感器信号分时切换给24位模拟转换芯片 的通道上，再进行模数转换。扩展为8路通道低速转换(切换模拟开关需要延时一定时间， 以达到稳定状态后再进行模数转换)，从而满足多只模拟传感器不同的切入速度的要求。最 后，将模数转换芯片转换的数字量数据通过SPI总线传送给单片机系统进行后期处理和发 送工作。在此，一路信号为二端输入，即正负极为一路。一般无特殊要求或性能时，负极通 常接地。模拟转换部分的电源是+1. 5V +5. OV的普通供电电源和基准电源。电源为各个 电路部分供电，一般常用为+5V或+3. 3V电源。具体电源可依据对应的电路来制作和连接。 基准电源为模数转换芯片提供基准电压值，其具体数值由模数转换芯片决定。单片机系统内的看门狗电路、复位电路、按键电路、显示电路、指示电路、存储电 路、时间电路、打印电路、通信电路、译码电路通过地址总线、控制总线、数据总线连接和组织；单片机系统与工作站连接。工作站将数据采集卡处理后的结果在其上进行最终处理、显 示和分析。包括各种运算和形成报表等信息量的处理。工作站与数据采集装置的连接采用标准RS232C接口形式进行硬件连接。优选的24位模数转换芯片Ul的型号是AD7710，封装为PDIP塑料双插直列式，也 可以是表面贴装的形式，转换后的数字信号通过Ul的信号线SDATA、DRDY, RFS, TFS, AO、 SCLK传送给单片机系统。24位模数转换芯片Ul用来将模拟量传感器信号转换成数字信号， 再将转换后的数字信号通过24位模数转换芯片Ul的信号线，配合一定的时序，传送给单片 机系统进行后期处理及发送。24位模数转换芯片Ul的信号线组成数据总线和控制总线，其 主要实现24位模数转换芯片Ul与单片机系统的命令发送、数据回传以及状态应答等功能。 优选的数控模拟开关U2是双8选一型开关1 (I/O) 0-1 (I/O) 7为一路，与模拟传感 器信号的接线端子Jl的2、4、6、8、10、12、14、16这8个偶数接线端子连接，2(1/0)0-2(1/ 0)7为另一路，与模拟传感器信号的接线端子Jl的1、3、5、7、9、11、13、15这8个奇数接线端 子相连，接线端子Jl的奇、偶引脚分别连接接模拟传感器的正、负端。24位模数转换芯片UI的Aim (+)和Aim (-)引脚直接与模拟传感器信号的接线 端子J2连接。接线端子J2为一路模拟传感器信号接入端子，将需要进行高采样率进行转 换的模拟量信号直接传送到24位模数转换芯片Ul的引脚上，实现对J2路模拟量传感器信 号进行的高速转换。24位模数转换芯片Ul与IMHz 12MHz的晶振Yl连接。晶振Yl为24位模数转 换芯片Ul正常采样时所必须有的晶振。其频率数值的选择可依据具体的采样要求来定。数控模拟开关U2的INH(第13脚)为数据控制端。当其为高电平时，不选通任何 一路信号，当其为低电平时，AO、Al、A2三端的选通信号才有效。数控模拟开关U2的A0、A1、A2为通道选通端。本实用新型的优点是由于将模数转换芯片的一个通道与模拟转换开关相连，实 现一个多模拟量输入的扩展；在功能上既实现一个多个模拟量传感器的接入，又实现了高 速同时兼顾多路低速转换的要求。
图1是本实用新型的工作流程图；图2是本实用新型的结构图；图3是本实用新型的通道选通真值表。
具体实施方式
图1中箭头方向为信号流方向。所示的“模拟量1”的信号源与24位模数转换芯 片直接相连，可以实现对此路模拟信号进行高频率的处理及发送。如要求50毫秒内必须采 集且处理后发送出去，就必须与24位转换工芯片自身的通道直接相连，以缩短信号切换时 间。图1中所示的“模拟量2—一模拟量9”信号源与数控模拟开关直接相连，实现一 些没有时间要求但信号又多的模拟量输入场合。单片机系统为现有技术，包括看门狗电路、复位电路、按键电路、显示电路、指示电路、存储电路、时间电路、打印电路、通信电路、译码电路等通过三总线(地址总线、控制总 线、数据总线)进行连接和组织。工作站将数据采集卡处理后的结果在其上进行最终处理、 显示和分析。包括各种运算和形成报表等信息量的处理。工作站与数据采集装置的连接采 用标准RS232C接口形式进行硬件连接。软件协议可自定。电源也为现有技术，为电路的各个芯片提供供电。图2中提供的电源为+5V。图2中的Ul为24位模数转换芯片，具体型号为AD7710ANZ，封装为PDIP塑料双插 直列式，也可以是表面贴装的形式。Ul的信号线包括SDATA、DRDY、RFS、AO、SCLK，组成 数据总线和控制总线，其主要实现Ul与单片机系统的命令发送、数据回传以及状态应答等 功能。U2为数控模拟开关，为双8选一型开关。1 (I/O) 0-1 (I/O) 7为一路，接模拟传感 器信号的插座连接端的偶数端，即与Jl的2、4、6、8、10、12、14、16这8个接线端子。2(1/ 0)0-2(1/0)7为另一路，接模拟传感器信号的插座连接端的奇数端，即与Jl的1、3、5、7、9、 11、13、15这8个接线端子相连。Jl的1和2脚接一路模拟传感器信号正负端，其中Jl的1 脚接一路模拟传感器的负端，Jl的2脚接其传感器信号的正端。其余引脚也为此接法。即 Jl的3和4接一路，一直到Jl的15和16引脚，均为奇数引脚接模拟传感器的负端，偶数端 接模拟传感器的正极端。U2的INH(第13脚)为数据控制端，当其为高电平时，不选通任何 一路信号.当其为低电平时，A0、A1、A2三端的选通信号才有效。U2的A0、A1、A2为通道选 通端。J2为一路模拟传感器信号接入端子.其实现将需要进行高采样率进行转换的模 拟量信号直接传送到Ui的Aim (+)和Aim (-)引脚上，实现对J2路模拟量传感器信号进 行高速转换.Yl为Ul正常采样时所必须有的晶振，其频率数值是4MHz，也可依据具体的采样要 求来定。图3是具体的通道选通真值表，真值表中的导通通道对应于图2中的硬件连接。 即导通通道0对应1 (1/0)0和2(1/0)0端。当真值表中的导通通道0打开时，就是说1 (I/ 0)0和2(1/0)0 二端均同步打开，再通过U2的1和17脚分别与Ul的AIN2 (+)和AIN2 (-) 脚相连。从而实现，当程序通过AO、Al、A2三个选通脚发来选通信号后，在INH信号的作用 下，即打开所选的通道，将所选通通道的模拟传感器信号切换到Ul的AIN2(+)和AIN2(_) 引脚上。使Ul对所选通的模拟量进行数字转换工作，转换为数字信号后，再通过Ul的信号 线在一定时序的配合下传送给单片机系统，进行后期处理。
权利要求一种离子色谱数据采集装置，包括模拟传感器组，单片机系统，其特征在于模拟转换部分由电源、24位模数转换芯片U1、数控模拟开关U2组成；24位模数转换芯片U1自身二个通道之一与时间要求最高的一路模拟传感器信号相连，另一个通道通过数控模拟开关U2与其余8路模拟传感器信号相连，24位模数转换芯片U1的输出端通过SPI连接单片机系统。
2.根据权利要求1所述的离子色谱数据采集装置，其特征在于模拟转换部分的电源是 +1. 5V +5. OV的普通供电电源和基准电源。
3.根据权利要求1所述的离子色谱数据采集装置，其特征在于单片机系统内的看门狗 电路、复位电路、按键电路、显示电路、指示电路、存储电路、时间电路、打印电路、通信电路、 译码电路通过地址总线、控制总线、数据总线连接和组织；单片机系统与工作站连接。
4.根据权利要求1所述的离子色谱数据采集装置，其特征在于24位模数转换芯片Ul 的型号是AD7710，封装为双插直列式，也可以是表面贴装的形式，转换后的数字信号通过 Ul的信号线SDATA、DRDY、RFS.TFSTAO, SCLK传送给单片机系统。
5.根据权利要求1所述的离子色谱数据采集装置，其特征在于数控模拟开关U2是双8 选一型开关1 (I/O) 0-1 (I/O) 7为一路，与模拟传感器信号的接线端子Jl的2、4、6、8、10、12、 14、16这8个偶数接线端子连接，2 (I/O) 0-2 (I/O) 7为另一路，与模拟传感器信号的接线端 子Jl的1、3、5、7、9、11、13、15这8个奇数接线端子相连，接线端子Jl的奇数引脚接模拟传 感器的负端，偶数端接模拟传感器的正极端；接线端子Jl的奇、偶引脚分别连接接模拟传 感器的正、负端。
6.根据权利要求4所述的离子色谱数据采集装置，其特征在于24位模数转换芯片Ul 的AIN1(+)和AINl(-)引脚直接与模拟传感器信号的接线端子J2连接。
7.根据权利要求4所述的离子色谱数据采集装置，其特征在于24位模数转换芯片Ul 与IMHz 12MHz的晶振Yl连接。
8.根据权利要求5所述的离子色谱数据采集装置，其特征在于数控模拟开关U2的INH 脚为数据控制端。
9.根据权利要求5所述的离子色谱数据采集装置，其特征在于数控模拟开关U2的AO、 Al、A2为通道选通端。
专利摘要一种离子色谱数据采集装置，包括模拟传感器组，单片机系统，模拟转换部分由电源、24位模数转换芯片U1、数控模拟开关U2组成；24位模数转换芯片U1自身二个通道之一与时间要求最高的一路模拟传感器信号相连，另一个通道通过数控模拟开关U2与其余8路模拟传感器信号相连，24位模数转换芯片U1的输出端通过SPI总线连接单片机系统。由于将模数转换芯片的一个通道与模拟转换开关相连，实现一个多模拟量输入的扩展；在功能上既实现一个多个模拟量传感器的接入，又实现了高速同时兼顾多路低速转换的要求。
文档编号G01N30/00GK201589769SQ20092035293
公开日2010年9月22日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者王钧 申请人:青岛盛瀚色谱技术有限公司