K-810A 光电隔离模入接口卡 使用说明书
K-810A 光电隔离模入接口卡
使用说明书
北京科瑞兴业科技有限公司
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K-810A光电隔离模入接口卡使用说明书
1、概述
K-810A光电隔离模入接口卡适用于486、586、PⅡ、PⅢ系列的原装机、兼容机和工控机。本卡可采集模拟量信号，进行模数转换，计算机读取转换好的数字，进行数据处理。
K-810A采用光电隔离技术，适用于工业现场使用，对外界的干扰有较强的抑制作用。其光隔采用了TLP521-4光隔器件。由于放大部分选用的是高性能仪用放大器AD620，具有极高的输入阻抗和共模抑制比，高增益、低噪声，可直接配接各种传感器。
K-810A光电隔离模入接口卡配有测试程序和驱动程序，使用方便，编程简单，抗干扰能力强，输入方式多，适用工程项目。
2、主要技术指标
2.1 输入通道数：单端32路*/ 双端16路
2.2 输入信号范围：0V～5V；0～10V*；±5V；±10V；mV级信号
2.3 最大允许输入电压：±15V
2.4 输入阻抗：≥10MΩ
2.5 共模抑制比：90dB(G=1)；110dB(G=10)；130dB(G>100)
2.6 放大器可选增益：×1*；×2；×n倍
2.7 A/D转换分辨率：12Bit
2.8 A/D转换时间：10 S
2.9 系统最快采样速率：15KHz/S
2.10 系统综合误差：≤0.2％FSR ( ×1倍时)
2.11 A/D启动方式：程序启动
2.12 A/D工作方式：程序查询
2.13 A/D转换输出码制：单极性原码* / 双极性偏移码
2.14 隔离形式：三总线光电隔离型
2.15 隔离电压：≥500V
2.16 电源功耗：5W
2.17 使用环境要求：
工作温度：0℃～60℃
工作湿度：0％～95％RH，无凝结
储存温度：－25℃～＋85℃
2.18 外型尺寸：(不含档板)
长×高＝185mm×109.2mm ( 7.3英寸×4.3英寸)
3、工作原理
K-810A光电隔离模入接口卡主要由RC滤波、模拟多路开关电路、仪用放大器、模数转换器、接口控制逻辑电路、光电隔离电路、DC/DC电源电路、地址选择等组成。
3.1工作原理框图：
3.2 滤波电路：
K-810A 在模拟电路输入上有RC 滤波电路，对进入K-810A 模拟信号上的干扰信号进行滤波，其电路如下：
C
R=2K ； C=1000P
f = 1/2лRC
3.3 模拟多路开关电路：
K-810A 选用4片8选1模拟开关芯片，构成多路转换开关电路。
通过JP1、JP3的选择，可以设定单端输入方式和双端输入方式。一般情况下，大信号的输入可选用单端输入，而小信号的输入可选用双端输入方式。
3.4 高性能放大器电路：
K-810A 卡采用AD620作为信号处理放大器，AD620是一种低功耗、高精度的仪表放大器，用一个外接电阻可设置1～1000倍增益，为了方便用户使用，AD620的放大倍数有三个选择： R
输入W3
关于n倍时放大倍数和R16的关系如下：
Rg＝49.4KΩ/(G-1)
例：放大100倍时，Rg＝49.4KΩ/(100-1)＝499Ω
在电路中Rg＝W4＋R16
由于W4＝100Ω
所以R16＝499Ω－100Ω/2＝449Ω
通过微调W4即可设定n倍的增益
3.5 模数转换电路：
本卡选用AD1674作为模数转换器件。
AD1674是一个完整的、多用途、12位模拟到数字的转换器，它由一个对用户透明的片内采样/保持放大器(SHA)、10V的电压基准、时钟和对微处理器接口的三态输出缓冲器组成。其采样速率为10 S，具有较高的转换速率和转换精度。
本卡在AD1674的使用上采用程序启动、标志查询方式，启动信号和转换结束信号相配合，使AD1674一旦转换结束就处于数据输出状态，提高多通道时的通过率，同时产生AD结束标志。
3.6接口控制逻辑及光电隔离电路：
本卡在光电隔离上采用了5片TLP521-4光耦，通过率为15KHz，满足了一些用户的需求，由于K-810A采用了光电隔离技术，使本卡的抗干扰能力进一步增强，所以K-810A特别适用于工业现场。
3.7 DC/DC电源电路：
DC/DC电源电路由电源模块及相关的滤波元件组成，其输入电压为＋5V，输出电压与原边完全隔离输出为±15V和＋5V，原付边之间的隔离电压可达1500V。这样K-810A的运行更定可靠。
3.8 地址选择：
本卡由74LS688、GAL和8位拨动开关组成I/0地址选择电路，支持从100H～3FFH之间全地址选择。
4、安装
4.1本卡安装十分简便，首先要关掉主机电源将主机机壳打开，选择任何一个空槽，将卡插入，再将档板固定螺丝压紧即可。
4.2本卡上使用多片CMOS电路，容易因静电击穿或过流造成损坏，所以在安装或用手触摸本卡时，应事先将人体所带静电荷对地放掉，同时应避免直接用手接触器件管脚，以免损坏器件。
4.3 严禁带电插拔接口卡，设置开关、跨接套和安装接口电缆均应在关掉电源状态下进行。
4.4 当模入通道不全部使用时，应将不使用的通道接地，不要使其悬空，以避免造成通道间的串扰和损坏通道。
4.5本卡跨接选择器较多，使用中应严格按照说明书进行设置操作。
5、使用
5.1本卡可调整元件的位置图如下：
5.2 输入接口定义：
DC/DC
I/O 地址选择
W1
W5
JP5
JP1
JP2
JP3
JP4
J1
5.3 输入插座J1信号定义示意图：
用户可按实际需要选择连接信号线(单端)或信号线组(双端)，为了减少信号串扰和保护通道开关，凡不使用的信号端应与模拟地短接，这一点在小信号使用时尤其重要。
5.3 I/0基地址选择：
I/0基地址选择是通过拨动开关W6进行的，开关拨至ON处为“0”，反之为“1”。I/0地址的选择范围从100H～3FFH，但用户要小心地避开已被其它板卡占用的I/0地址，特别是系统占用的I/0地址建议用户选择在200H～37FH之间。
本卡在基地址开始占用了2个I/0地址，即BASE+0；BASE+1。
拨动开关的位置举例如下：
(a) 300H
(b) 218H
5.4跨接插座的用法：
5.4.1单/双端方式选择：
本卡JP1、JP3的插法决定了是单端输入，还是双端输入。
JP1 JP3 JP1 JP3
5.4.2 A/D 输入范围选择：
通过JP4、JP5的跨接方式的不同，选择不同的量程。
a.
0～10V 输入
b. 0～
5V 输入
c. ±5V 输入
d. ±
10V 输入
e. mV 级信号输入
5.4.5 中断源选择：
JP2为中断选择插座，转换结束信号可触发中断，中断源的选择方法如下：
(a)IORQ3中断 (b)IORQ4中断 (c)IORQ5中断 (d)IORQ7中断
5.5.控制端口地址与数据格式：
5.5.1操作地址：
本卡各端口操作地址如下：
5.5.2.查询A/D 转换状态：
程序启动A/D 后，A/D 进行模数转换，转换结束后有一个结束标志产生，用户可以读高4位数据寄存器Bit7上读到。
JP5 JP4
JP5 JP4 JP5 JP4 JP4 JP4 通过改变插在焊接排上的电阻的阻值，可选择不同的信号输入范围，电阻值的选择参照3.4节。
5.5.3 通道代码：
5.5.4 A/D转换结果数据格式：
5.6 数码与模拟量电压的对应关系：
5.6.1 单极性：
12Bit A/D转换，10V输入电压时：
模拟电压值＝数码(12Bit)×10V/4096 (V)
即：1LSB＝2.44mV
5.6.2 双极性：
本卡在双极性工作方式时，12位数码的最高位(DB11)为符号位，“0”表示负，“1”表示正，对
5.7 调整与校准：
5.7.1 本卡在出厂前，已完成了输入范围为0～10V和0~5V的零点、满度的调整，一般情况下用户不需调整即可使用，如果用户需要使用n倍放大，可以重新调整。
调整时应开机预热适当时间，使电路处于稳定工作状态，并准备一块4位半以上数字电压表和微调改锥。
5.7.2 各电位器功能说明：
W1：满度调节。
W2：双极性零点调节。
W3：2倍放大增益调节。
W4：n倍放大增益调节。
W5：单极性零点调节。
5.7.3 偏差调整：
凡改变模入工作方式或放大增益后，如果转换结果出现较大偏差时，应对相应电位器进行调整。
(1)零点调整：
选择任意通道，与模拟地短路后启动A/D 转换并不断读出结果，调整W5，使数字在00…00～00…01之间跳动，这时单极性的零点就调好了。
双极性输入的零点调整同单极性一样，只不过要在通道输入端加负满度电压，调整W1并不断启动A/D转换，读出转换结果，使数字在00…00～00…01之间跳动，这时双极性的零点就调好了。
(2)满度调整：
满度调整是在模拟通道输入端施加正向满度电压，调整W2并不断启动A/D转换，读出A/D 转换的结果，使数字在11…10～11…11之间跳动，这时满度就调好了。
(3)增益调整：
零点和满度调好之后,就可以调整W4，改变n倍的放大增益时的满度值。也可以调整W3，改变2倍的放大增益时的满度值。
6、编程举例
6.1 用汇编语言编程，对32 通道采样，依次存入数据缓冲区，设卡基地址为300H。
MOV DX，300H ；基地址
MOV CX，32 ；循环次数
MOV BL，0 ；初始通道号
NEXT-CH：
MOV AL, BL
OUT DX, AC ；输出通道号到BASE+0
CALL DELAY ；延时一段时间
INC DX
OUT DX，AL ；启动A/D，BASE+1
DEC DX
WAIT：
IN AL，DX ；读A/D结束标志，BASE+0
AND AL ，#80H
AND AL ，#0FH；
MOV AH，AL
INC DX
IN AL，DX ；读低8Bit，BASE+1
MOV ES:[DI]，AX ；存储
INC DI ；指针+1
INC DI ；指针+1
INC BL ；通道号+1
LOOP NEXT-CH
6.2 用BASIC编程，对通道1采样100次，地址为300H。
10 CLS
20 ADD=&H300 ；基地址
30 CH=0 ；对通道1采样
40 OUT ADD ,CH ；输出通道码
50 FOR T=0 TO 99 ；设采样次数
60 OUT ADD+1，0 ；启动A/D
70 IF INP(ADD)<=128 THEN 70 ；查询A/D
80 H=INP(ADD):H=H AND 15 ；读数据
90 L=INP(ADD+1)
100 V=(H×256+L) ×10000/4096 ；数值转换
110 PRINT V; "mV" ；显示
120 NEXT T ；转换次数+1
130 END
6.3 用C语言编程，循环采集A/D 32通道，程序启动和查询。
#include "stdio.h"
#include "dos.h"
#include "conio.h"
main()
{
int ch; /* 定义通道变量*/
float value[32],tmp; /* 定义数组变量*/
int dl,dh,i,base; /* 定义过程变量*/
clrscr(); /* 清屏*/
base=0x300; /* 设卡基地址=300H */
for (ch=0;ch<32;ch++) /* 定义循环次数*/
{
outportb(base,ch); /* 输出通道代码*/
delay(150); /* 延时*/
outportb(base+1,0); /* 启动A/D */
delay(50); /* 延时*/
dl=inportb(base+1); /* 读低8bit */
value[ch]=((dh & 0xf)*256+dl)/4096.0*10000; /* 转换数据*/
}
for (ch=0;ch<32;ch++) {
printf("ch(%2d)= %6d (mV)\t",ch,(int)value[ch]);
if(ch%2==1) printf("\n"); /* 显示*/
}
getch();
}
7、VB6.0编程说明
7.1 for Win95、97&98
首先在模块中作如下声明：
Declare Function read_ch_data Lib "k800.dll" (ByVal nPort As Integer, ByVal ch As Byte, ByVal d1 As Long, ByVal d2 As Long) As Integer
（注意：具体编程时应考虑k800.dll 所在的路径。）
然后在应用程序中便可以直接调用这个函数。具体使用方法说明如下：
Value = read_ch_data(base, i, d1, d2)
其中base为基地址，i为通道号，d1为等待通道开启和稳定的延迟时间(μs)，d2为启动A/D后等待转换结束的延迟时间(μs)。
例：读第一通道模拟量16进制数据的编程举例（假定基地址为300H）。
Value = read_ch_data(768, 0, 150, 30)
7.2for Windows2000&WindowsNT
驱动程序文件(for Windows NT, 2000)包括：
Setup.exe 安装文件
K800.dll 应用程序接口
K800.sys 设备驱动程序
Readme.doc 接口函数说明
*注：前三个文件名不能做改动。
执行Setup.exe 将驱动程序安装到系统中，应用程序可以声明K800.dll中的函数调用。
编程举例与7.1 相同。
8、保修
本产品自售出之日起两年内，凡用户遵守贮存、运输及使用要求，而产品质量低于技术指标的，凭保修单免费维修。因违反操作规定和要求而造成损坏的，需交纳器件和维修费。
9、产品成套单
9.1 K-810A光电隔离型模入接口卡壹块。
9.2 北京科瑞兴业公司产品光盘壹张。
9.3 37芯D型插头壹套。