基于多通道数字信号采集系统的数字信号集线器的制作方法

1.本实用新型涉及一种数字信号采集器，具体是一种基于多通道数字信号采集系统的数字信号集线器，适用于管道检测器的多通道数字信号采集系统的信号采集前端，属于管道检测技术领域。


背景技术：

2.目前，管道检测器的多通道数字信号采集系统采集复合探头数据的时候，复合探头个数较多。如果每个探头都单独接到采集系统里面，这样的话进仓线会很多。通过后续连接法兰的时候，导致法兰上接插件过大、过密，使得连接接插件的时候增加难度，同时法兰上接插件过大、过密，影响管道检测器的机械性能，可能会导致舱体本身的抗水压能力减弱。
3.现有信号采集探头没有专用的信号转换和集线设备，进仓线很多，导致检测器线缆部分过于复杂，数字采集系统接口设计困难。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种基于多通道数字信号采集系统的数字信号集线器，解决了多通道数字信号采集系统前端与探头连接的进仓线缆过多、过密，造成线缆部分过于复杂，容易发生电缆损坏和短路问题，以及接插件接口设计困难，影响管道检测器接口法兰机械性能的问题，将多组复合探头及传输信号进行汇总，并将汇总的信号一起发送给采集系统，并实现输入输出的隔离及电源的隔离。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供一种基于多通道数字信号采集系统的数字信号集线器，包括信号集线器本体，信号集线器本体内置电源转换单元，信号集线器本体用于连接检测器探头的信号输入端口和用于连接采集系统的信号输出端口，电源转换单元包括用于将输入电源电压转换为信号集线器本体使用电压的抗磁干扰电源转换芯片，电源转换单元输入前端接有用于过滤线缆传输干扰的电源输入滤波电容，电源转换单元输出后端接有屏蔽电感；
6.信号集线器本体还包括：触发信号隔离单元、探头信号切换单元、探头信号隔离单元和探头电源短路保护单元；
7.触发信号隔离单元通过电源转换单元供电，触发信号通过触发信号隔离单元的输入端输入，触发信号隔离单元的输出端分别对应连接若干个检测器探头；触发信号隔离单元设置的工作频率为触发信号开关频率的5万倍，使触发信号的输入端与输出端隔离；
8.探头信号切换单元通过电源转换单元供电，若干个检测器探头将探头返回信号传动至探头信号切换单元的探头信号切换单元的输入端，并在探头信号切换单元与探头返回信号之间设置探头信号隔离单元，探头信号切换单元为用于将多个返回信号进行重新排列，并通过公用的数据线将多个检测器探头的返回信号进行输出至采集系统；
9.探头信号隔离保护单元设置的工作频率要为返回信号开关频率的20倍，探头信号
隔离单元的输入端与信号集线器本体的信号输出端隔离；
10.探头电源短路保护单元设置有用于将信号集线器本体电源输入端与电源输出端隔离的电源隔离保护芯片，在一路探头电源与地短路时，切断该探头的供电，不会影响信号集线器本体及其它路探头供电。
11.本实用新型工作时，经转换为信号集线器本体使用的电压，经过探头电源短路保护单元接外部的检测器探头，然后触发切换选择信号，将通道切换到对应通道，触发信号经触发信号隔离单元传输到对应检测器探头，对应检测器探头接收到触发信号后，将采集的数据发送回信号集线器本体，返回数据依次通过信号集线器本体的探头信号隔离单元和探头信号切换单元，传送给采集系统，然后依次切换下一探头通道，依次将后续检测器探头数据全部传送给采集系统。
12.电源转换芯片型号为sy8386a，并在电源转换芯片的输入端连接电解电容，以过滤掉从探头检测器电子系统到信号集线器传输过程中线缆传输产生的干扰；由于本信号集线器本体使用在漏磁检测器及涡流检测器中，因此在电源转换芯片及外围电路设置有较强的抗磁干扰及较强的抗电磁干扰电路，电源转换芯片的输出端连接的电感为屏蔽功率电感。
13.触发信号隔离芯片的型号为sn74lvc1g17，探头信号切换单元的型号为sn74cb3t3257，探头信号隔离芯片的型号为74vhc245，电源隔离保护芯片的型号为tps259631。
14.与现有技术相比，本实用新型由于采用了抗磁干扰和过滤功能的电源转换单元，以及触发信号隔离单元、探头信号切换单元、探头信号隔离单元和探头电源短路单元相结合组成的信号集线器本体，因此其能够具有电源保护机制和功能，通过多个探头切换返回信号的工作模式，避免了多通道数字信号采集系统前端与探头连接的进仓线缆过多、过密，造成线缆部分过于复杂，容易发生电缆损坏和短路的缺陷，不影响管道检测器接口法兰机械性能，将多组复合探头及传输信号进行汇总，并将汇总的信号一起发送给采集系统，并实现输入输出的隔离及电源的隔离，明显减少了进仓线的数量，改善了检测器的品质。
附图说明
15.图1为本实用新型的原理同框图。
具体实施方式
16.下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
17.如图1所示，一种基于多通道数字信号采集系统的数字信号集线器，包括信号集线器本体，信号集线器本体内置电源转换单元，信号集线器本体用于连接检测器探头的信号输入端口和用于连接采集系统的信号输出端口，电源转换单元包括用于将输入电源电压转换为信号集线器本体使用电压的抗磁干扰电源转换芯片，电源转换芯片型号为sy8386a，并在电源转换芯片的输入端连接电解电容，以过滤掉从探头检测器电子系统到信号集线器传输过程中线缆传输产生的干扰；由于本信号集线器本体使用在漏磁检测器及涡流检测器中，因此在电源转换芯片及外围电路设置有较强的抗磁干扰及较强的抗电磁干扰电路，电源转换芯片的输出端连接的电感为屏蔽功率电感。
18.信号集线器本体还包括：触发信号隔离单元、探头信号切换单元、探头信号隔离单
元和探头电源短路保护单元；
19.触发信号隔离单元通过电源转换单元供电，触发信号通过触发信号隔离单元的输入端输入，触发信号隔离单元的输出端分别对应连接若干个检测器探头；触发信号隔离单元设置有工作频率要远大于触发信号开关频率的触发信号隔离芯片，使触发信号的输入端与输出端隔离；触发信号隔离芯片的型号为sn74lvc1g17；
20.探头信号切换单元通过电源转换单元供电，若干个检测器探头将探头返回信号传动至探头信号切换单元的探头信号切换单元的输入端，并在探头信号切换单元与探头返回信号之间设置探头信号隔离单元，探头信号切换单元为用于将多个返回信号进行重新排列，并通过公用的数据线将多个检测器探头的返回信号进行输出至采集系统；，探头信号切换单元的型号为sn74cb3t3257；
21.探头信号隔离单元设置有工作频率要远大于返回信号开关频率的探头信号隔离芯片，探头信号隔离单元的输入端与信号集线器本体的信号输出端隔离；，探头信号隔离芯片的型号为74vhc245；
22.探头电源短路保护单元设置有用于将信号集线器本体电源输入端与电源输出端隔离的电源隔离保护芯片，在一路探头电源与地短路时，切断该探头的供电，不会影响信号集线器本体及其它路探头供电，电源隔离保护芯片的型号为tps259631。
23.实施例
24.一种基于多通道数字信号采集系统的数字信号集线器，包括用于连接检测器探头的信号输入端口和用于连接采集系统的信号输出端口的信号集线器本体，信号集线器本体主要包括电源转换单元、触发信号隔离单元、探头信号切换单元、探头信号隔离单元、探头电源短路保护单元，其中，电源转换单元的电源转换芯片可采用为市售的sy8386a型号，电源转换单元为本实用新型的基础，通过电源转换芯片将输入的7.2v电源转换成本信号集线器需要使用的的3.3v电源，其中设计要点为：1、输入的时候需要接一个大的电解电容，以过滤掉从探头检测器电子系统到信号集线器传输过程中线缆传输产生的干扰；2、由于本集线器使用在漏磁检测器及涡流检测器中，因此电源转换芯片及外围电路设置有较强的抗磁干扰及较强的抗电磁干扰电路。其中电源转换单元输出后端所接电感为屏蔽功率电感，该电感不会受到环境磁场所影响；3、通过合适的布局使得电源的输出的3.3v信号有较小的纹波。由于该电源转换单元给信号集线器本体内各芯片供电，因此如果电源部分不稳定的话会导致集线器的输出信号产生错误。
25.触发信号隔离单元设置有工作频率要远大于触发信号开关频率的触发隔离芯片，可采用市售的sn74lvc1g17型号，触发信号输入端与输出端隔离，将多个触发信号的输入与输出隔开，避免因探头，线缆损坏，导致电源与触发信号连接到一起，烧坏集线器的部件及采集系统的部件。同时，隔离的芯片的工作频率要远大于触发信号的开关频率。
26.探头信号切换单元为用于将多个返回信号进行重新排列通过公用的数据线将多个探头的返回信号进行输出，可以采用市售的信号切换芯片sn74cb3t3257型号，将多个返回信号进行重新排列通过公用的数据线将多个探头的返回信号进行输出。
27.探头信号隔离单元：设置有工作频率要远大于返回信号开关频率的信号隔离芯片，可采用市售的74vhc245型号，探头返回信号的输入端与信号集线器本体的信号输出端隔离，将多个探头返回信号的输入与集线器的输出隔开，避免因探头，线缆损坏，导致电源
与探头信号连接到一起，烧坏集线器的部件及采集系统的部件。同时，隔离的芯片的工作频率要远大于返回信号的开关频率。
28.探头电源短路保护单元，设置有用于将集线器电源输入端与电源输出端隔离的电源隔离芯片，可以采用市售的tps259631型号，在一路探头电源与地短路时，切断该探头的供电，不会影响集线器及其他路探头供电，将集线器的输入输出电源隔开，避免因探头，线缆损坏，导致电源电路对集线器的影响。假如探头的电源和地短路，这一路的电源隔离保护会切断该路探头的供电，但是不会影响集线器及其他路探头的供电及工作。
29.具体工作原理：
30.电源转换单元为信号集线器本体中各单元部分提供电能，将进入信号集线器本体的7.2v电压转换为3.3v电压供内部芯片使用，同时进入信号集线器本体的电压经过探头电源短路保护单元接外部的若干个检测器探头，起到隔离的作用。检测器发送通道1的触发信号，触发信号经过触发信号隔离单元，传输到检测器探头1，检测器探头1接收到触发信号之后，将采集的数据发送回信号集线器本体，返回数据依次通过信号集线器本体的探头信号隔离单元和探头信号切换单元，传送给采集系统，然后依次切换探头通道2到6，依次将后续检测器探头数据全部传送给采集系统，切换功能可以通过采集系统的arm控制器的控制切换芯片实现。
31.切换原理：采集系统发出的切换选择信号包括a，b，c三路。假如a＝0，b＝0，c＝0，(0为低电平，1为高电平3.3v)返回信号切换单元将信号集线器本体的输出连接到检测器探头1的探头返回信号，此时触发信号1启动，检测器探头1返回信号通过信号集线器本体传输到采集系统；然后切换选择信号，a＝0，b＝0，c＝1，使得返回信号切换单元将信号集线器本体的输出连接到检测器探头2的探头返回信号，此时触发信号2启动，检测器探头2返回信号通过信号集线器本体传输到采集系统；以此类推，将不同检测器探头的返回信号依次从信号集线器本体的输出信号传输回来。