EM9130/EM9130N模拟量输入模块技术说明书
1. 概述
EM9130/EM9130N模拟量输入模块适用于提供了10M/100M以太网RJ-45接口的计算机及其他智能设备，具有真正的热插拔、即插即用（PnP）功能。采用TCP协议与计算机通信，计算机操作系统可选用目前流行的 Windows 系列、高稳定性的Unix等多种操作系统以及专业数据采集分析系统LabVIEW/LabWindowsCVI等软件环境。在硬件的安装上非常简单，使用时只需将EM9130/EM9130N的RJ-45接口与计算机内任何一个RJ-45接口相连，其模入、      I／O信号、脉冲输入信号均由模块上的双排针插头与外部信号源及设备连接。
模入部分，用户可根据实际需要选择单端或双端输入方式，其A/D 转换启动方式可以选用程控触发。
开关量部分，本模块有16路数字量输入和16路数字量输出接口，光隔16路输出可配接PS002继电器板。
计数部分，本模块有3路16位字长的计数器。
2. 主要技术指标
2.1 以太网指标：
－10/100以太网控制器
－遵循IEEE 802.3-2002规范
－在100Mbps和10Mbps速率运作下支持全双工和半双工的操作方式
－集成10/100Mbps收发器（PHY）
－自动的MDI/MDI-X交叉校验
2.2 协议
－采用TCP协议
－端口号默认为8000
2.3 模拟量输入部分
－ 输入通道数：单端16路 * ；双端8路
－ 输入信号范围：0～5V,0～10V*, ±5V
－ 输入阻抗：≥10MΩ
－ A／D转换精度：12位
－ A／D转换非线性误差：±1LSB
— 隔离电压
EM9130N
隔离电压2500Vrms
EM9130
        无隔离
2.4 数字量部分
EM9130N
－输入路数：16路光隔, 5V/12V/24V*数字量输入电平可选，出厂默认，24V。
－输出路数：16路光隔，可以接PS-002继电器板，或驱动其它设备。光隔输出采用OC输出，驱动的电平取决于输出供电。
EM9130
－输入路数：16路TTL, 3.3V电平，可承受5V电平。
－输出路数：16路TTL，3.3V电平输出。
2.5 计数器/测频部分
EM9130N
－16位字长计数器：3路光隔输入，出厂默认，24V
EM9130
－16位字长计数器：3路TTL输入, 3.3V电平，可承受5V电平。
2.6 电源功耗
－电压 +8V ～ 40V(±10％) 范围
－电流≤ 500mA@24V
2.7 使用环境
－工作温度： 10℃～40℃
    －相对湿度： 40％～80％
    －存贮温度： -55℃～+85℃
2.8尺寸：
  －裸板尺寸：      长×宽＝162.9mm×102.6mm
  －外形(模具)尺寸：长×宽×厚  =190mm×109mm×36mm
3. 工作原理
    EM9130/EM9130N模拟量输入模块主要由多路模拟开关选通电路、高精度放大电路、模数转换电路、DC／DC电路、模数转换电路、开关量输入输出电路、计数器电路、隔离电路和接口控制逻辑电路、供电电路等部分组成。
3.1 模入部分
3.1.1 高速多路模拟开关选通电路
本电路由2片ADG408（或同类产品）及跨接选择器JP2组成，用以从16路单端信号或8路双端信号中选择其中一路，送入后端的放大器电路处理。
3.1.2 高速高精度、差分、可编程增益放大器电路
    该电路由片高速高精度放大器INA128、lm353组成，用以对通道开关选中的模拟信号进行变换处理，以提供模数转换电路所需要的信号。
   
3.1.3 高速模数转换电路
本模块选用B-B公司的A／D器件ADS7822（12 bit）作为本卡的模数转换器件。采用外部精密基准电源。
3.2 开关量输入输出电路
本模块提供了16路隔离（非隔离TTL）的开关量输入、16路隔离（非隔离TTL）的开关量输出信号通道。使用中需注意对这些信号的电平要求,选合适的驱动。
3.3 计数/定时器部分
计数器电路由系统ARM主芯片的计数功能实现。可为用户提供3个16位字长的计数/测频功能。使用中需注意对这些信号的电平要求（隔离或TTL电平）,选合适的驱动。
   
3.4 接口控制逻辑电路
接口控制逻辑电路用来将以太网总线控制逻辑转换成与各种操作相关的控制信号。
3.5 供电电路
供电电路由芯片LM2675芯片及其外围电路组成，用户需提供能输出8-40V的直流电源，插座中心为正极。
4.  安装及使用注意
本模块的安装十分简便，无需将主机机壳打开，也无需关电。本模块供电，给模块电源插座提供8-40V的直流电源即可。
本模块采用的模拟开关是COMS 电路，容易因静电击穿或过流造成损坏，所以在打开模块盒或用手触
摸本模块电路板时，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。
本模块RJ-45接口允许从计算机上带电插拔。
当模入通道不全部使用时，应将不使用的通道就近对地短接，不要使其悬空，以避免造成通道间串扰
和损坏通道。
为保证安全及采集精度，应确保系统地线（计算机及外接仪器机壳）接地良好。特别是使用双端输入
方式时，为防止外界较大的共模干扰，应注意对信号线进行屏蔽处理。
5. 使用与操作
5.1 主要可调整元件位置机接插件见图1。
                                             
图1 主要可调整元件位置图
5.2指示灯D3、D4：
    D3亮    指示模块5V供电正常
    D4亮    指示模块运行正常
   
5.3 跨接器的使用：
5.3.1 A／D量程选择：
本模块由跳线JP3实现A/D量程及单双极性的变化，其使用方法见图2。
                                     
a.0～10V输入              b. 0～5V输入                c. ±5V输入
   
图2  A／D量程选择
5.3.2 A／D单端／双端方式选择:
JP2为单端／双端方式选择插座，其使用方法见图3。
           
   
                    a. 单端输入方式                        b. 双端输入方式
   
图3  单／双端方式选择
   
5.3.3 调试接口
Jtag1是调试用插座，用户不必关心，不要将它们的针任意短接。
5.4 输入输出接口定义：
5.4.1 模拟部分：
本模块26芯扁平电缆插座J3的信号定义见表1 ，用户可根据需要选择连接信号线(单端)或信号线组(双端)，进行AD接线。为减少信号杂波串扰和保护通道开关，凡不使用的信号端应就近与模拟地短接，这一点在小信号放大使用时尤其重要。
表1  J3模拟输入输出信号端口定义(括号内表示双端方式)
插座引脚号
信 号 定 义
插座引脚号
信 号 定 义
1
模拟地
2
模拟地
3
CH1(CH1+)
4
CH2(CH1-)
5
CH3(CH2+)
6
CH4(CH2-)
7
CH5(CH3+)
8
CH6(CH3-)
9
CH7(CH4+)
10
CH8(CH4-)
11
CH9(CH5+)
12
CH10(CH5-)
13
CH11(CH6+)
14
CH12(CH6-)
15
CH13(CH7+)
16
CH14(CH7-
17
CH15(CH8+)
18
CH16(CH8-)
19
模拟地
20
模拟地
21
模拟地
22
模拟地
23
模拟地
24
模拟地
25
模拟地
26
模拟地
5.4.2 开关量及定时计数部分：
本模块40芯扁平线插座J5的信号定义见表2 。
                    表2  J5开关量及脉冲输入端口定义
插座引脚号
信 号 定 义
插座引脚号
信 号 定 义
40
DO1数字量输出
39
DO2数字量输出
38
DO3数字量输出
37
DO4数字量输出
36
DO5数字量输出
35
DO6数字量输出
34
DO7数字量输出
33
DO8数字量输出
32
DO9数字量输出
31
DO10数字量输出
30
DO11数字量输出
29
DO12数字量输出
28
DO13数字量输出
27
DO14数字量输出
26
DO15数字量输出
25
DO16数字量输出
24
开关量输出数字地
23
开关量输出数字地
22
开关量输出供电
21
开关量输出供电
20
DI1数字量输入
19
DI2数字量输入
18
DI3数字量输入
17
DI4数字量输入
16
DI5数字量输入
15
DI6数字量输入
14
DI7数字量输入
13
DI8数字量输入
12
DI9数字量输入
11
DI10数字量输入
10
DI11数字量输入
9
DI12数字量输入
8
DI13数字量输入
7
DI14数字量输入
6
DI15数字量输入
5
DI16数字量输入
4
CLK0脉冲输入
3
CLK1脉冲输入
2
CLK2脉冲输入
1
数字量/脉冲输入数字地
         
注：EM9130的数字量输出供电21、22脚不用
表2中的1脚为扁平电缆红线对应的那个管脚
5.4.3 数字量输入输出的使用：
5.4.3.1光隔输入：
数字量光隔输入见图4。
图4 光隔输入
DI*代表J5的DI1-DI16数字量输入管脚的信号；DIGND代表数字量/脉冲输入数字地（J5的1脚）。
5.4.3.2 TTL输入
    表2中的对应管脚直接接TTL电平即可。
5.4.3.3光隔输出:
数字量光隔输出见图5。
图5 光隔输出
DO*代表J5的DO1-DO16数字量输出管脚的信号；DOGND代表数字量输出数字地（J5的23、24脚）；DOVCC代表数字量输出供电（J5的21、22模块电源图片脚）。
5.4.3.4 TTL输出
表2中的对应管脚直接输出3.3V电平。
5.5 模入码制以及数据与模拟量的对应关系
本模块在单极性方式工作时，即输入的模拟量为0～10V时，转换后的12位数码为二进制原码。此12位数码表示一个正数码，其数码与模拟电压值的对应关系为：
        模拟电压值＝数码(12位)×10(V)／4096    (V)
        即： 1LSB＝2.44mV
本模块在双极性方式工作时，转换后的12 位数码为二进制偏移码。此时12 位数码的最高位(DB11)为符号位，“0”表示负，1”表示正。偏移码与补码仅在符号位上定义不同，此时数码与模拟电压值的对应关系为：
    输入信号为－5～＋5V时：
        模拟电压值＝数码×10(V)／4096－5    (V)
        即：1LSB＝2.44mV
输入信号为－10～＋10V时：
        模拟电压值＝数码×20(V)／4096－10  (V)
        即：1LSB＝4.88mV
5.6 调整与校准：
5.6.1 产品出厂前，本模块的模入模出部分均已按照单极性0～10 V调整好，一般情况下用户不需进行调节。如果用户改变了工作模式及范围，可按本节所述方法进行调整，调整时应开机预热20 分钟以上后进行，并准备一块4位半以上的数字万用表。

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