CN103760869B - 一种可灵活配置的传感器适配架构 - Google Patents

Abstract

一种可灵活配置的传感器适配架构，包括多组实现不同类型传感器的适配调理的传感器适配组件、实现传感器可灵活配置的自定义总线、提供各组件的现场备用供电的供电组件以及实现现场的无线控制处理的无线组件，所述传感器适配组件分别连接于自定义总线，所述供电组件与无线组件分别连接自定义总线并通过自定义总线连接至传感器适配组件。与现有技术相比，本发明的可灵活配置的传感器适配架构提供了一种可灵活配置的传感器适配架构，可以根据需要灵活配置以适配不同类型的传感器信号，且可单独使用，也可组合使用，可以对多种不同传感器适配功能模块进行集中的在线操作控制，减少现场操作工作量，降低系统复杂性，提高可靠性。

Description

一种可灵活配置的传感器适配架构

技术领域：

本发明涉及传感器信号处理技术，具体涉及一种可灵活配置的传感器适配架构，特别适用于多个不同传感器信号前置调理适配。

背景技术：

在各种测量/控制系统及应用中，由于传感器类型的多样化，常常会出现传感器输出的电信号类型或质量与测量/控制仪器的要求不一致，因此，为了满足应用要求，往往会引入一级前置调理适配，以实现信号的匹配。系统组成架构见附图1。

通常，前置调理适配功能的实现都采用功能独立的仪器，针对相应类型的传感器信号进行调理，达到适配的目的。

另外，随着IC集成技术的发展进步，目前，市场上有测量/控制仪器采用通道复用技术，将前置调理适配功能整合在测量/控制仪器中，可支持多种常用传感器信号的调理适配。

显然，对于传感器的使用数量不多、种类相对固定且单一的应用情况，上述的适配解决方法，完全可以胜任。但是对于一些复杂的测量/控制系统，往往需要对较多数量、类型的传感器进行适配，采取上述的适配解决方法，显然存在极大的局限性，具体包括以下缺陷：

1)仪器适配功能单一，基本上只能对一种或少数的传感器信号进行适配。因此，对于复杂系统，则需要多种、多个适配仪器，一方面，增加了成本，另一方面也增加了系统的复杂性，降低了可靠性；

2)仪器适配功能固定、独立，一方面限制了扩展的可能；另一方面，增加了相互间的信号不一致性的风险，同时也增加了现场操作工作量。

发明内容：

本发明提供了一种可灵活配置的传感器适配架构。以解决现有技术中对一些复杂的测量/控制系统，需要对较多数量、类型的传感器进行适配存在着适配功能单一，基本上只能对一种或少数的传感器信号进行适配，且对于复杂系统，则需要多种、多个适配仪器，增加了成本的同时也增加了系统的复杂性，从而降低了可靠性的技术性问题。

本发明的具体技术方案如下：

一种可灵活配置的传感器适配架构，包括多组实现不同类型传感器的适配调理的传感器适配组件、实现传感器可灵活配置的自定义总线、提供各组件的现场备用供电的供电组件以及实现现场的无线控制处理的无线组件，所述传感器适配组件分别连接于自定义总线，所述供电组件与无线组件分别连接自定义总线并通过自定义总线连接至传感器适配组件。

优选地，所述传感器适配组件包括适配调理电路单元、接口电路单元以及逻辑控制电路单元，所述适配调理电路单元连接外部传感器，所述逻辑控制电路单元分别连接适配调理电路单元和接口电路单元，所述接口电路单元通过自定义总线接口连接自定义总线，所述适配调理电路单元的输出端连接适配输出端口。

优选地，所述自定义总线包括电源总线、信号控制总线以及逻辑总线，所述电源总线、信号控制总线以及逻辑总线分别通过自定义总线接口接出。

优选地，所述无线组件包括无线电路单元、控制电路单元、接口电路单元，所述接口电路单元通过自定义总线接口连接自定义总线。

优选地，所述供电组件包括内置电池、电源管理单元和电源接口电路单元，所述电源接口电路单元通过自定义总线接口连接自定义总线。

优选地，传感器适配组件所包括的逻辑控制电路单元连接有手动控制单元，所述手动控制单元不属于所述传感器适配组件。

优选地，所述传感器适配组件包括电荷传感器适配组件、IEPE传感器适配组件、压阻式传感器适配组件以及LVDT式位移传感器适配组件。

优选地，所述内置电池采用工业锂电池，所述电源管理单元采用MAX1737芯片实现对工业锂电池的输出电流管理。

本发明的可灵活配置的传感器适配架构的有益效果如下：

1、本发明的可灵活配置的传感器适配架构提供了一种可灵活配置的传感器适配架构，可以根据需要灵活配置以适配不同类型的传感器信号，且可单独使用，也可组合使用，可以对多种不同传感器适配功能模块进行集中的在线操作控制，减少现场操作工作量，降低系统复杂性，提高可靠性。

2、本发明的可灵活配置的传感器适配架构提供了一种现场工作概念的传感器适配架构，通过采用加载供电组件、无线组件实现“无线”的现场应用，增加了系统工作的智能性。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明可灵活配置的传感器适配架构的结构示意图；

图2为本发明的传感器适配组件的内部结构示意图；

图3为本发明的自定义总线的内部结构示意图；

图4为本发明的供电组件的内部结构示意图；

图5为本发明的无线组件的内部结构示意图。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1-5所示，一种可灵活配置的传感器适配架构，包括多组实现不同类型传感器的适配调理的传感器适配组件1、实现传感器可灵活配置的自定义总线2、提供各组件的现场备用供电的供电组件3以及实现现场的无线控制处理的无线组件4，所述传感器适配组件1分别连接于自定义总线2，所述供电组件3与无线组件4分别连接自定义总线2并通过自定义总线2连接至传感器适配组件1。

所述传感器适配组件1包括适配调理电路单元11、接口电路单元12以及逻辑控制电路单元13，所述适配调理电路单元11连接外部传感器，所述外部传感器包括电荷传感器、IEPE传感器、压阻式传感器以及LVDT式位移传感器等，所述逻辑控制电路单元13分别连接适配调理电路单元11和接口电路单元12，所述接口电路单元12通过自定义总线接口21连接自定义总线2，所述适配调理电路单元11的输出端连接适配输出端口14。其中，适配调理电路单元11根据传感器信号进行调理适配，不同类型传感器适配组件1，其传感器适配调理电路单元11是不同的；逻辑控制电路单元13实现自定义总线2数据的处理经及传感器适配调理电路单元12的控制，例如增益、滤波控制等，该控制可通过自定义总线2实现在线控制，由于传感器适配组件1所包括的逻辑控制电路单元13连接有手动控制单元14。所以也可以通过手动操作实现控制；自定义总线接口21实现自定义总线2的接口功能。

所述自定义总线2包括电源总线22、信号控制总线23以及逻辑总线24，所述电源总线22、信号控制总线23以及逻辑总线24分别通过自定义总线接口21接出，其中，电源总线22实现对其他需要供电的所有组件的电源传输，每个组件均可通过自定义总线接口21中电源总线22单独由外部供电；信号控制总线23实现其他所有组件的管理控制信息的传输，每个组件均可通过自定义总线接口21中部分信号控制总线23单独与上位机连接；逻辑总线24实现其他所有组件的一些硬件逻辑功能信息的传输，例如，触发、同步等。每个组件均可通过自定义总线接口21中逻辑总线24单独控制。

所述无线组件4包括无线电路单元41、控制电路单元42、接口电路单元43，所述接口电路单元43通过自定义总线接口21连接自定义总线2，其中，无线电路单元41实现数据无线传输与接收；控制电路单元42实现自定义总线2与无线电路单元41的数据交互与控制；接口电路单元43实现自定义总线2的接口功能。

所述供电组件3包括内置电池31、电源管理单元32和电源接口电路单元33，所述电源接口电路单元33通过自定义总线接口21连接自定义总线2，其中，内置电池31采用高容积比的锂电池；电源管理单元32实现内置电池31的智能充放电管理；电源接口电路单元33实现电源输出及相应的电量信息的输出。

在本实施例中，传感器适配架构可单独使用，也可以根据实际需要灵活配置组合使用。

当单独使用时，传感器适配组件自成一个功能独立的适配仪器，可通过上位机连接自定义总线中的信号控制总线进行在线控制，也可以通过手动操作控制；各组件的电源由外部供电并通过自定义总线的电源总线提供；逻辑控制通过自定义总线的逻辑总线实现。

当组合使用时，根据实际需要，各种不同的传感器适配组件通过相互间的自定义总线接口实现硬件无缝级连，和单独使用一样，可通过上位机连接任意一个空闲的级联中的自定义总线接口进行在线集中控制，也可以对相应的传感器适配组件进行手动操作控制。本实施例涉及无线组件，还可以通过无线方式进行在线集中操作控制。

电源可通过任意一个空闲的级联中的自定义总线接口由外部供电。本实施例涉及供电组件，则可以不需要外部供电，由供电组件提供其他所有组件的供电。

逻辑控制也可通过任意一个空闲的级联中的自定义总线接口的逻辑总线实现其他所有组件的集中控制。

在本实施例中，传感器适配组件包括电荷传感器适配组件、IEPE传感器适配组件、压阻式传感器适配组件、LVDT式位移传感器适配组件，其中，电荷传感器适配组件实现对电荷传感器的适配输出；IEPE传感器适配组件实现对IEPE传感器的适配输出；压阻式传感器适配组件实现对压阻式传感器的适配输出；LVDT式位移传感器适配组件实现对LVDT式位移传感器的适配输出。

进一步地，电源管理单元采用MAX1737芯片实现电源管理，可保证10个传感器适配组件同时连续8小时工作。

另外，无线组件采用Wifi与上位机通信。

综合以上本发明的结构与原理可知，本发明的可灵活配置的传感器适配架构提供了一种可灵活配置的传感器适配架构，可以根据需要灵活配置以适配不同类型的传感器信号，且可单独使用，也可组合使用，可以对多种不同传感器适配功能模块进行集中的在线操作控制，减少现场操作工作量，降低系统复杂性，提高可靠性；本发明提供了一种现场工作概念的传感器适配架构，通过采用加载供电组件、无线组件实现“无线”的现场应用，增加了系统工作的智能性。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种可灵活配置的传感器适配架构，其特征在于，包括多组实现不同类型传感器的适配调理的传感器适配组件、实现传感器可灵活配置的自定义总线、提供各组件的现场备用供电的供电组件以及实现现场的无线控制处理的无线组件，所述传感器适配组件分别连接于自定义总线，所述供电组件与无线组件分别连接自定义总线并通过自定义总线连接至传感器适配组件，所述传感器适配组件包括适配调理电路单元、接口电路单元以及逻辑控制电路单元，所述适配调理电路单元连接外部传感器，所述逻辑控制电路单元分别连接适配调理电路单元和接口电路单元，所述接口电路单元通过自定义总线接口连接自定义总线，所述适配调理电路单元的输出端连接适配输出端口。

2.根据权利要求1的可灵活配置的传感器适配架构，其特征在于，所述自定义总线包括电源总线、信号控制总线以及逻辑总线，所述电源总线、信号控制总线以及逻辑总线分别通过自定义总线接口接出。

3.根据权利要求1的可灵活配置的传感器适配架构，其特征在于，所述无线组件包括无线电路单元、控制电路单元、接口电路单元，所述接口电路单元通过自定义总线接口连接自定义总线。

4.根据权利要求1的可灵活配置的传感器适配架构，其特征在于，所述供电组件包括内置电池、电源管理单元和电源接口电路单元，所述电源接口电路单元通过自定义总线接口连接自定义总线。

5.根据权利要求1的可灵活配置的传感器适配架构，其特征在于，传感器适配组件所包括的逻辑控制电路单元连接有手动控制单元，所述手动控制单元不属于所述传感器适配组件。

6.根据权利要求1的可灵活配置的传感器适配架构，其特征在于，所述传感器适配组件包括电荷传感器适配组件、IEPE传感器适配组件、压阻式传感器适配组件以及LVDT式位移传感器适配组件。

7.根据权利要求4的可灵活配置的传感器适配架构，其特征在于，所述内置电池采用工业锂电池，所述电源管理单元采用MAX1737芯片实现对工业锂电池的输出电流管理。