申请日2011.12.16
公开(公告)日2012.06.13
IPC分类号G01R35/00
摘要
水处理模拟数据采集系统自动校准装置及方法，属于工业过程控制领域，本发明为解决现有针对水处理模拟数据采集系统的校准方式存在误差大，不能满足工业标准，且操作复杂，通用性差的问题。本发明包括单片机控制模块、DA转换模块、VI变换模块、液晶显示模块、键盘输入模块和模拟输入接口模块，基于该装置的校准方法：单片机控制模块控制DA转换模块和VI变换模块形成标准电流信号给模拟输入接口模块，模拟输入接口模块完成待校准模拟输入板卡和单片机控制模块之间的通信，实现模拟输入板卡和单片机控制模块之间的数据交换，模拟输入板卡根据单片机控制模块提供的工业标准电流信号，并在单片机控制模块控制下完成校准，并将校准误差系数存储。
权利要求书
1.水处理模拟数据采集系统自动校准装置，其特征在于，它包括单片机控制模块(1)、 DA转换模块(2)、VI变换模块(3)、液晶显示模块(4)、键盘输入模块(5)和模拟输 入接口模块(6)，
键盘输入模块(5)的输出端与单片机控制模块(1)的按键信息输入端相连，单片机 控制模块(1)的显示输出端与液晶显示模块(4)的输入端相连，
单片机控制模块(1)的标准电流信号控制输出端与DA转换模块(2)的数字信号输入 端相连，DA转换模块(2)的模拟信号输出端与VI变换模块(3)的电压信号输入端相连， VI变换模块(3)的标准电流信号输出端与模拟输入接口模块(6)的标准电流输入端相连，
模拟输入接口模块(6)的数据输入输出端与单片机控制模块(1)的数据输入输出端 相连。
2.根据权利要求1所述水处理模拟数据采集系统自动校准装置，其特征在于，单片机 控制模块(1)采用增强型51单片机STC12C5A60S2实现。
3.根据权利要求1所述水处理模拟数据采集系统自动校准装置，其特征在于，DA转 换模块(2)采用14位或16位的DA芯片实现。
4.根据权利要求1所述水处理模拟数据采集系统自动校准装置，其特征在于，VI变 换模块(3)由多路独立的VI变换电路组成。
5.根据权利要求4所述水处理模拟数据采集系统自动校准装置，其特征在于，所述 VI变换电路采用MOSFET或者功率三极管实现。
6.根据权利要求1所述水处理模拟数据采集系统自动校准装置，其特征在于，模拟输 入接口模块(6)与模拟输入板卡通信的预留口为串口、SPI总线及独立IO方式的接口。
7.根据权利要求1所述水处理模拟数据采集系统自动校准装置，其特征在于，液晶显 示模块(4)采用通用12864液晶屏。
8.基于权利要求1所述水处理模拟数据采集系统自动校准装置的校准方法，其特征在 于，该方法为：
单片机控制模块(1)输出标准电流信号的数字信号给DA转换模块(2)，并控制DA 转换模块(2)将数字信号转换成模拟电压信号给VI变换模块(3)，该VI变换模块(3) 将输入的模拟电压信号转换成工业标准电流信号输出给模拟输入接口模块(6)，模拟输入 接口模块(6)将该工业标准电流信号输出给外部待校准的模拟输入板卡，并实现所述待校 准的模拟输入板卡和单片机控制模块(1)之间的数据交换，待校准的模拟输入板卡根据输 入的工业标准电流信号，并在单片机控制模块(1)控制下完成校准，并将校准误差系数存 储，并由液晶显示模块(4)显示，液晶显示模块(4)同时显示校准过程中的参数。
9.根据权利要求8所述水处理模拟数据采集系统自动校准方法，其特征在于，
在单片机控制模块(1)控制下完成校准的过程为：
待校准的模拟输入板卡将模拟输入接口模块(6)输入的工业标准电流转换成数字信号 通过模拟输入接口模块(6)发送给单片机控制模块(1)，该单片机控制模块(1)将模拟 输入接口模块(6)发送的数字信号与其输出给DA转换模块(2)的标准电流信号的数字信 号进行比较，进而获得校准误差系数，然后，将该校准误差系数通过模拟输入接口模块(6) 发送并存储在待校准的模拟输入板卡的EEPROM中，从而实现模拟输入板卡的自动校准。
10.根据权利要求8所述水处理模拟数据采集系统自动校准方法，其特征在于，
当待校准的模拟输入板卡有多路输入端口时，VI变换模块(3)输出多路工业标准电 流，所述多路工业标准电流与模拟输入板卡有多路输入端口分别一一对应，获取多个校准 误差系数。
说明书
水处理模拟数据采集系统自动校准装置及方法
技术领域
本发明涉及水处理模拟数据采集系统自动校准装置及方法，属于工业过程控制领域。
背景技术
在工业领域，多数传感器输出的标准的4mA-20mA的电流信号，模拟数据采集系统如 果未经校准，电路中的数据采集系统的误差会影响传感器的测量精度，在使用前必须对模 拟数据采集系统进行校准。目前模拟信号采集系统的数据校准方法有软件校准、硬件半自 动校准、全自动校准等方法。
软件校准的方式虽然原理比较简单，但不具备通用性，更换板卡后必须全部重新校准， 工作量很大，同时校准后不能直观的看出校准误差，不易标定。
硬件半自动校准方式具备一定的通用性，且避免了更换板卡后重新校准的问题，但校 准的过程中需要重新烧写程序，同样给校准工作带来了不便。
上述校准方式误差大，不能满足工业标准，且操作复杂，通用性差。
发明内容
本发明目的是为了解决现有针对水处理模拟数据采集系统的校准方式存在误差大，不 能满足工业标准，且操作复杂，通用性差的问题，提供了一种水处理模拟数据采集系统自 动校准装置及方法。
本发明所述水处理模拟数据采集系统自动校准装置，它包括单片机控制模块、DA转 换模块、VI变换模块、液晶显示模块、键盘输入模块和模拟输入接口模块，
键盘输入模块的输出端与单片机控制模块的按键信息输入端相连，单片机控制模块的 显示输出端与液晶显示模块的输入端相连，
单片机控制模块的标准电流信号控制输出端与DA转换模块的数字信号输入端相连， DA转换模块的模拟信号输出端与VI变换模块的电压信号输入端相连，VI变换模块的标准 电流信号输出端与模拟输入接口模块的标准电流输入端相连，
模拟输入接口模块的数据输入输出端与单片机控制模块的数据输入输出端相连。
基于上述装置的校准方法，该方法为：
单片机控制模块控制DA转换模块和VI变换模块形成标准电流信号给模拟输入接口 模块，模拟输入接口模块完成待校准的模拟输入板卡和单片机控制模块之间的通信，实现 模拟输入板卡和单片机控制模块之间的数据交换，模拟输入板卡根据单片机控制模块提供 的工业标准电流信号，并在单片机控制模块控制下完成校准，并将校准误差系数存储，并 由液晶显示模块显示，液晶显示模块同时显示校准过程。
本发明的优点：本发明通过单片机控制高精度模拟数据输出模块，通过多路独立的 VI变换，避免了各个通道之间的分流效应，将DA产生的模拟电压信号变换为独立的电流 信号，采用在应用编程技术应用在校准系统中，使得应用程序能够在线修改EEPROM的数 据，实现了全自动校准功能。该系统不但具备通用性，校准电路系数调整好之后就不需要 再更改，而且校准系统的误差系数存于EEPROM中，不需要重新烧写程序，只需将待标定 板卡插入校准设备，便可以自动实现校准功能并给出校准误差。
本发明采用在应用编程方式在线操作EEPROM的内容实现数据校准，从而能够实现对 模拟输入板卡的全自动校准，而不需要更改电路和程序。校准过程中，板卡通过在应用编 程方式将误差系数存储于EEPROM中，用于修正测量值，校准后的板卡误差很小，可达到 1‰以内，完全满足工业上的标准。