CN105676750A - 野外传感器数据采集装置 - Google Patents

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CN105676750A
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杨荣金
李秀红
黄天戍
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Anhui Js Information Technology Co Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/20—Pc systems
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Abstract

本发明涉及数据采集技术领域，尤其是一种野外传感器数据采集装置，包括微处理器、传感器模块、存储器模块、复位模块、时钟模块和电源模块，传感器模块、存储器模块、复位模块、时钟模块和电源模块均直接与微处理器连接；所述的传感器模块由传感器接口组件、信号转换组件、信号调理组件以及信号采集组件组成；所述的存储器为大容量Flash存储器；所述的电源模块为整个装置提供相应的工作电压，包括锂电池、电源转换模块以及电源管理模块。本发明设计了应用锂电池供电的便携式野外传感器数据采集装置，采用片上系统微处理器，极大提高系统的集成性、低功耗性能与大数据存储性能。

Description

野外传感器数据采集装置
技术领域
本发明涉及数据采集技术领域，尤其是一种野外传感器数据采集装置。
背景技术
在地质水文、土壤状态监测等应用领域中，常常需要在野外环境中工作，工作环境相对恶劣，各观测点分布范围较广，测试系统、测量仪器设备亦经常需要在各测点间移动，这些都对测试测量系统的电源供给、便携性、可靠性、移动性等性能指标提出了较高的要求。传统的野外观测工作中的多类型参数的测试测量必须携带或布施多种不同仪器设备或系统，从而对电源供给、运输保障、系统移动等带来诸多不便，极大地增加了野外观测工作的难度，降低工作效率。
然而在这些应用场合中所采用的传感器一般均具有统一的信号输出范围，最常见的是4~20mA的电流输出型传感器和0~10V的电压输出型传感器。因此在对传感器数据处理实时性要求不高的应用场合，完全可以使用不同的传感器搭配统一的传感器信号调理与数据采集设备，这将极大地降低观测任务中对仪器设备的硬件需求和对电源供给等保障措施的依赖程度。
发明内容
本发明提供一种锂电池供电的野外传感器数据采集装置，功耗低、体积小、携带方便。
一种野外传感器数据采集装置，包括微处理器、传感器模块、存储器模块、复位模块、时钟模块和电源模块，传感器模块、存储器模块、复位模块、时钟模块和电源模块均直接与微处理器连接；所述的传感器模块由传感器接口组件、信号转换组件、信号调理组件以及信号采集组件组成；所述的存储器为大容量Flash存储器；所述的电源模块为整个装置提供相应的工作电压，包括锂电池、电源转换模块以及电源管理模块。
进一步的，所述的微处理器采用32位互联型控制芯片STM32F107VET6。
进一步的，所述的存储器模块包括用于外接扩展的具有可移动性低功耗的SD卡。
进一步的，所述的传感器接口包括电流输出型、电压输出型两种类型。
进一步的，本发明还包括与外部U盘或PC机离线管理系统通信的离线通信接口。
进一步的，所述的复位模块采用IMP811复位芯片。
进一步的，所述的时钟模块为外部振荡器，提供系统时钟。
本发明设计了应用锂电池供电的便携式野外传感器数据采集装置，采用片上系统微处理器，极大提高系统的集成性、低功耗性能与大数据存储性能。
附图说明
图1为本发明的组成框图。
图2为本发明硬件结构框图。
图3为本发明的复位电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
一种野外传感器数据采集装置，如图1所示，包括微处理器、传感器模块、存储器模块、复位模块、时钟模块和电源模块，传感器模块、存储器模块、复位模块、时钟模块和电源模块均直接与微处理器连接；所述的传感器模块由传感器接口组件、信号转换组件、信号调理组件以及信号采集组件组成；所述的存储器为大容量Flash存储器；所述的电源模块为整个装置提供相应的工作电压，包括锂电池、电源转换模块以及电源管理模块。
本系统选用参数为+27V/3000mAh的锂电池，通过电源转换模块，转换为24V、+12V、+3.3V三路工作电源，微处理器通过电源管理电路实现系统各部分电源的配给与管理，以实现系统功耗的最优化。
微处理器为数据采集装置的控制与数据处理核心，负责终端各模块的协调工作和数据处理与信息提取工作；传感器接口包括4~20mA电流输出型传感器接口与0~10V电压输出型传感器接口；传感器信号转换为I/V变换电路，将传感器输出的电流信号转换成为电压信号，便于后端的数据采集；传感器信号调理主要是实现传感器信号的幅度调节、滤波、噪声抑制、冲击信号限幅等功能，最终将信号调理至适合数据采集的电压范围；存储器模块用于实时保存传感器采集数据、传感器参数、系统参数等。
所述的微处理器采用32位互联型控制芯片STM32F107VET6，该控制芯片外设资源丰富，包含不同种类的互联总线接口，能够极大地降低系统体积、提高系统集成度与稳定性，其外部连接框图如图2所示。
所述的存储器模块包括用于外接扩展的具有可移动性低功耗的SD卡。
本发明利用控制芯片STM32F107VET6的片上USB-OTG模块实现分别与外部U盘或PC机离线管理系统通信的离线通信接口。当与U盘通信时，微处理器将USB-OTG模块切换到USB-HOST模式，即可实现将采集数据信息传输至U盘存储；当与PC机的离线数据管理系统通信时，USB-OTG模块切换到USB-SLAVE模式，即可实现采集数据信息上传至PC机管理系统。
所述的复位模块采用IMP811复位芯片，不仅可以监视3.3V电源，还具有去抖动的手动复位输入，复位电路如图3所示。当Vcc低于复位门限时，RESET被确定为低电平并在复位条件中止后保持低电平至少140ms，另外只要手动复位输入为低电平，那么RESET就为低电平有效。
所述的时钟模块为外部振荡器，提供系统时钟。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种野外传感器数据采集装置，其特征在于：包括微处理器、传感器模块、存储器模块、复位模块、时钟模块和电源模块，传感器模块、存储器模块、复位模块、时钟模块和电源模块均直接与微处理器连接；所述的传感器模块由传感器接口组件、信号转换组件、信号调理组件以及信号采集组件组成；所述的存储器为大容量Flash存储器；所述的电源模块为整个装置提供相应的工作电压，包括锂电池、电源转换模块以及电源管理模块。
2.根据权利要求1所述的野外传感器数据采集装置，其特征在于：所述的微处理器采用32位互联型控制芯片STM32F107VET6。
3.根据权利要求1或2所述的野外传感器数据采集装置，其特征在于：所述的存储器模块包括用于外接扩展的具有可移动性低功耗的SD卡。
4.根据权利要求1或2所述的野外传感器数据采集装置，其特征在于：所述的传感器接口包括电流输出型、电压输出型两种类型。
5.根据权利要求1或2所述的野外传感器数据采集装置，其特征在于：还包括与外部U盘或PC机离线管理系统通信的离线通信接口。
6.根据权利要求1或2所述的野外传感器数据采集装置，其特征在于：所述的复位模块采用IMP811复位芯片。
7.根据权利要求1或2所述的野外传感器数据采集装置，其特征在于：所述的时钟模块为外部振荡器，提供系统时钟。
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