CN106128060A - 一种滤波检测式散热信号采集器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滤波检测式散热信号采集器，针对现有信号采集器结构进行改进，引入智能滤波检测电控解决方案，结合空气压缩制冷原理，设计进气管道组，基于温度传感器（8），结合具体所设计的滤波电路（11），获得盒体（1）内部的高精度温度检测结果，以此为依据，通过各根两端口径不一致的进气管道（10），在所设计微型风扇（9）工作气流的作用下，引入外部环境空气，并进行压缩降温操作，最后由盒体（5）另一侧的镂空结构向外输送，由此获得强劲、且低温的冷空气，针对信号采集处理装置（6）实现降温操作，达到散热效果，保证信号采集处理装置（6）的实际工作性能。

Description

一种滤波检测式散热信号采集器

技术领域

本发明涉及一种滤波检测式散热信号采集器，属于信号采集器技术领域。

背景技术

数据采集(DAQ)，是指从传感器、待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或者电量信号，送到上位机中进行分析，处理；随着科技技术水平的不断发展，数据采集已成为物联网等智能网络建设中必不可少的组成部分，并且伴随传感器等终端设备的大量应用，信号采集器应运而生，信号采集器主要用于接收采集信号，并针对采集信号依次进行放大、滤波等等优化处理，然后将经过处理操作的信号再输出至上位机进行后续处理；但是现有技术中的信号采集器，在实际应用过程中，还存在些不尽如人意的地方，众所周知，电路元器件工作会产生大量的热，而热量是影响电路元器件工作性能的一项重大问题，过高的温度会影响到电源元器件的工作性能，如何进行散热控温，一直是伴随电路元器件发展不可规避的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种针对现有信号采集器结构进行改进，引入智能滤波检测电控解决方案，结合空气压缩制冷原理，能够有效提高散热效果，保证工作性能的滤波检测式散热信号采集器。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种滤波检测式散热信号采集器，包括电源接口、电源模块、信号接入接口、信号输出接口、盒体、信号采集处理装置，其中，电源接口、信号接入接口和信号输出接口分别设置在盒体表面，电源模块和信号采集处理装置固定设置在盒体内部，电源接口的输出端与电源模块的输入端相连接，电源模块的输出端与信号采集处理装置的取电端相连接，信号接入接口的输出端与信号采集处理装置的输入端相连接，信号采集处理装置的输出端与信号输出接口的输入端相连接；还包括进气管道组、温度传感器、控制模块，以及分别与控制模块相连接的微型风扇、滤波电路，温度传感器经过滤波电路与控制模块相连接；电源模块的输出端与控制模块的取电端相连接，电源模块经过控制模块为微型风扇进行供电，同时，电源模块依次经过控制模块、滤波电路为温度传感器进行供电；控制模块、温度传感器和滤波电路固定设置于盒体中，滤波电路包括运放器A1、运放器A2和运放器A3，运放器A1的同相输入端接地，运放器A1的反相输入端依次串联电阻R3、电阻R2和电阻R1，电阻R1上相对连接电阻R2的另一端为滤波电路输入端连接温度传感器，并且电阻R3串联在运放器A1输出端与运放器A1的反相输入端之间；运放器A2的反相输入端和运放器A1的反相输入端相连，同时运放器A2的反相输入端依次与电容C1、电阻R4串联，并接地，电容C1串联在运放器A2的反相输入端与运放器A2的输出端之间，运放器A2的同相输入端与电阻R1串联；运放器A3的同相输入端与电容C2串联，并接地，且电阻R5串联在运放器A3的同相输入端与运放器A2的同相输入端之间，运放器A3的反相输入端与输出端相连，且运放器A3的输出端为滤波电路输出端连接控制模块；盒体表面对应内部所设信号采集处理装置的位置设置至少一个通孔，各个通孔贯穿所在盒体表面，进气管道组包括只是一根进气管道，进气管道的数量与盒体表面所设通孔的数量相等，各根进气管道分别各个通孔一一对应，各根进气管道两端敞开，相互贯通，且各根进气管道其中一端的口径大于另一端口径的2倍，各根进气管道小口径一端的外径与各个通孔的内径相相适应，各根进气管道由盒体外部，分别以其小口径端部面向对应通孔的方向插入至对应通孔中；微型风扇位于盒体中，且设置于信号采集处理装置相对进气管道组所在侧的另一侧，微型风扇的工作气流背向信号采集处理装置，盒体表面对应内部所设微型风扇的位置区域设置镂空结构。

作为本发明的一种优选技术方案：所述信号采集处理装置包括电路板，以及设置在电路板上依次相连接的数模转换电路、放大电路和信号滤波电路，其中，所述信号接入接口的输出端与信号采集处理装置中数模转换电路的输入端相连接，信号采集处理装置中信号滤波电路的输出端与信号输出接口的输入端相连接。

作为本发明的一种优选技术方案：所述微型风扇为微型无刷电机风扇。

作为本发明的一种优选技术方案：所述盒体为铝材料制成。

作为本发明的一种优选技术方案：所述控制模块为单片机。

本发明所述一种滤波检测式散热信号采集器采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）本发明设计的滤波检测式散热信号采集器，针对现有信号采集器结构进行改进，引入智能滤波检测电控解决方案，结合空气压缩制冷原理，设计进气管道组，基于温度传感器，结合具体所设计的滤波电路，获得盒体内部的高精度温度检测结果，以此为依据，通过各根两端口径不一致的进气管道，在所设计微型风扇工作气流的作用下，引入外部环境空气，并进行压缩降温操作，最后由盒体另一侧的镂空结构向外输送，由此获得强劲、且低温的冷空气，针对信号采集处理装置实现降温操作，达到散热效果，保证信号采集处理装置的实际工作性能；

（2）本发明设计的滤波检测式散热信号采集器中，针对信号采集处理装置、进一步设计均包括电路板，以及设置在电路板上依次相连接的数模转换电路、放大电路和信号滤波电路，其中，所述信号接入接口的输出端与信号采集处理装置中数模转换电路的输入端相连接，信号采集处理装置中信号滤波电路的输出端与信号输出接口的输入端相连接，如此，针对所采集信号提供了更加精确、更加稳定的数据获得方法；

（3）本发明设计的滤波检测式散热信号采集器中，针对微型风扇，进一步设计采用微型无刷电机风扇，使得本发明所设计滤波检测式散热信号采集器在实际工作过程中，能够实现静音工作，既保证了所设计滤波检测式散热信号采集器所具有的高效散热效果，又能保证其工作过程不对周围环境造成影响，体现了设计过程中的人性化设计；

（4）本发明设计的滤波检测式散热信号采集器中，针对盒体，进一步采铝材料制成，一方面能够提高外壳的坚硬度，针对内部装置实现更加安全、稳定的保护，另一方面能够有效提高所设计滤波检测式散热信号采集器在实际应用过程中的散热效果，有效保证实际工作的稳定性；

（5）本发明设计的滤波检测式散热信号采集器中，针对控制模块，进一步设计采用单片机，一方面能够适用于后期针对所设计滤波检测式散热信号采集器的扩展需求，另一方面，简洁的控制架构模式能够便于后期的维护。

附图说明

图1是本发明所设计滤波检测式散热信号采集器的结构示意图；

图2是本发明所设计滤波检测式散热信号采集器中滤波电路的示意图。

其中，1. 电源接口，2. 电源模块，3. 信号接入接口，4. 信号输出接口，5. 盒体，6.信号采集处理装置，7. 控制模块，8. 温度传感器，9. 微型风扇，10. 进气管道，11.滤波电路。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明设计了一种滤波检测式散热信号采集器，包括电源接口1、电源模块2、信号接入接口3、信号输出接口4、盒体5、信号采集处理装置6，其中，电源接口1、信号接入接口3和信号输出接口4分别设置在盒体5表面，电源模块2和信号采集处理装置6固定设置在盒体5内部，电源接口1的输出端与电源模块2的输入端相连接，电源模块2的输出端与信号采集处理装置6的取电端相连接，信号接入接口3的输出端与信号采集处理装置6的输入端相连接，信号采集处理装置6的输出端与信号输出接口4的输入端相连接；还包括进气管道组、温度传感器8、控制模块7，以及分别与控制模块7相连接的微型风扇9、滤波电路11，温度传感器8经过滤波电路11与控制模块7相连接；电源模块2的输出端与控制模块7的取电端相连接，电源模块2经过控制模块7为微型风扇9进行供电，同时，电源模块2依次经过控制模块7、滤波电路11为温度传感器8进行供电；控制模块7、温度传感器8和滤波电路11固定设置于盒体5中，如图2所示，滤波电路11包括运放器A1、运放器A2和运放器A3，运放器A1的同相输入端接地，运放器A1的反相输入端依次串联电阻R3、电阻R2和电阻R1，电阻R1上相对连接电阻R2的另一端为滤波电路11输入端连接温度传感器8，并且电阻R3串联在运放器A1输出端与运放器A1的反相输入端之间；运放器A2的反相输入端和运放器A1的反相输入端相连，同时运放器A2的反相输入端依次与电容C1、电阻R4串联，并接地，电容C1串联在运放器A2的反相输入端与运放器A2的输出端之间，运放器A2的同相输入端与电阻R1串联；运放器A3的同相输入端与电容C2串联，并接地，且电阻R5串联在运放器A3的同相输入端与运放器A2的同相输入端之间，运放器A3的反相输入端与输出端相连，且运放器A3的输出端为滤波电路11输出端连接控制模块7；盒体5表面对应内部所设信号采集处理装置6的位置设置至少一个通孔，各个通孔贯穿所在盒体5表面，进气管道组包括只是一根进气管道10，进气管道10的数量与盒体5表面所设通孔的数量相等，各根进气管道10分别各个通孔一一对应，各根进气管道10两端敞开，相互贯通，且各根进气管道10其中一端的口径大于另一端口径的2倍，各根进气管道10小口径一端的外径与各个通孔的内径相相适应，各根进气管道10由盒体5外部，分别以其小口径端部面向对应通孔的方向插入至对应通孔中；微型风扇9位于盒体5中，且设置于信号采集处理装置6相对进气管道组所在侧的另一侧，微型风扇9的工作气流背向信号采集处理装置6，盒体5表面对应内部所设微型风扇9的位置区域设置镂空结构。上述技术方案所设计的滤波检测式散热信号采集器，针对现有信号采集器结构进行改进，引入智能滤波检测电控解决方案，结合空气压缩制冷原理，设计进气管道组，基于温度传感器8，结合具体所设计的滤波电路11，获得盒体1内部的高精度温度检测结果，以此为依据，通过各根两端口径不一致的进气管道10，在所设计微型风扇9工作气流的作用下，引入外部环境空气，并进行压缩降温操作，最后由盒体5另一侧的镂空结构向外输送，由此获得强劲、且低温的冷空气，针对信号采集处理装置6实现降温操作，达到散热效果，保证信号采集处理装置6的实际工作性能。

基于上述设计滤波检测式散热信号采集器技术方案的基础之上，本发明还进一步设计了如下优选技术方案：针对信号采集处理装置6、进一步设计均包括电路板，以及设置在电路板上依次相连接的数模转换电路、放大电路和信号滤波电路，其中，所述信号接入接口3的输出端与信号采集处理装置6中数模转换电路的输入端相连接，信号采集处理装置6中信号滤波电路的输出端与信号输出接口4的输入端相连接，如此，针对所采集信号提供了更加精确、更加稳定的数据获得方法；还有针对微型风扇9，进一步设计采用微型无刷电机风扇，使得本发明所设计滤波检测式散热信号采集器在实际工作过程中，能够实现静音工作，既保证了所设计滤波检测式散热信号采集器所具有的高效散热效果，又能保证其工作过程不对周围环境造成影响，体现了设计过程中的人性化设计；而且针对盒体5，进一步采铝材料制成，一方面能够提高外壳的坚硬度，针对内部装置实现更加安全、稳定的保护，另一方面能够有效提高所设计滤波检测式散热信号采集器在实际应用过程中的散热效果，有效保证实际工作的稳定性；不仅如此，针对控制模块8，进一步设计采用单片机，一方面能够适用于后期针对所设计滤波检测式散热信号采集器的扩展需求，另一方面，简洁的控制架构模式能够便于后期的维护。

本发明设计了滤波检测式散热信号采集器在实际应用过程当中，具体包括电源接口1、电源模块2、信号接入接口3、信号输出接口4、盒体5、信号采集处理装置6，其中，盒体5为铝材料制成，电源接口1、信号接入接口3和信号输出接口4分别设置在盒体5表面，电源模块2和信号采集处理装置6固定设置在盒体5内部，电源接口1的输出端与电源模块2的输入端相连接，电源模块2的输出端与信号采集处理装置6的取电端相连接，信号接入接口3的输出端与信号采集处理装置6的输入端相连接，信号采集处理装置6的输出端与信号输出接口4的输入端相连接；还包括进气管道组、温度传感器8、单片机，以及分别与单片机相连接的微型无刷电机风扇、滤波电路11，温度传感器8经过滤波电路11与单片机相连接；电源模块2的输出端与单片机的取电端相连接，电源模块2经过单片机为微型无刷电机风扇进行供电，同时，电源模块2依次经过单片机、滤波电路11为温度传感器8进行供电；单片机、温度传感器8和滤波电路11固定设置于盒体5中，滤波电路11包括运放器A1、运放器A2和运放器A3，运放器A1的同相输入端接地，运放器A1的反相输入端依次串联电阻R3、电阻R2和电阻R1，电阻R1上相对连接电阻R2的另一端为滤波电路11输入端连接温度传感器8，并且电阻R3串联在运放器A1输出端与运放器A1的反相输入端之间；运放器A2的反相输入端和运放器A1的反相输入端相连，同时运放器A2的反相输入端依次与电容C1、电阻R4串联，并接地，电容C1串联在运放器A2的反相输入端与运放器A2的输出端之间，运放器A2的同相输入端与电阻R1串联；运放器A3的同相输入端与电容C2串联，并接地，且电阻R5串联在运放器A3的同相输入端与运放器A2的同相输入端之间，运放器A3的反相输入端与输出端相连，且运放器A3的输出端为滤波电路11输出端连接单片机；盒体5表面对应内部所设信号采集处理装置6的位置设置至少一个通孔，各个通孔贯穿所在盒体5表面，进气管道组包括只是一根进气管道10，进气管道10的数量与盒体5表面所设通孔的数量相等，各根进气管道10分别各个通孔一一对应，各根进气管道10两端敞开，相互贯通，且各根进气管道10其中一端的口径大于另一端口径的2倍，各根进气管道10小口径一端的外径与各个通孔的内径相相适应，各根进气管道10由盒体5外部，分别以其小口径端部面向对应通孔的方向插入至对应通孔中；微型无刷电机风扇位于盒体5中，且设置于信号采集处理装置6相对进气管道组所在侧的另一侧，微型无刷电机风扇的工作气流背向信号采集处理装置6，盒体5表面对应内部所设微型无刷电机风扇的位置区域设置镂空结构；实际应用中，对于信号采集处理装置6，可以拥有多种结构设计，诸如信号采集处理装置6包括电路板，以及设置在电路板上依次相连接的数模转换电路、放大电路和信号滤波电路，其中，所述信号接入接口3的输出端与信号采集处理装置6中数模转换电路的输入端相连接，信号采集处理装置6中信号滤波电路的输出端与信号输出接口4的输入端相连接。实际应用过程当中，首先电源接口1外接供电网络进行取电，并给电源模块2进行供电，信号接入接口3外接信号采集终端，信号输出接口4与上位机进行相连接；然后实际应用中，电源模块2为信号采集处理装置6进行供电，信号采集处理装置6开始工作，外接信号采集终端将采集信号经信号接入接口3输送至信号采集处理装置6进行处理，然后信号采集处理装置6将处理过的信号由信号输出接口4输送至上位机，与此同时，设计设置在盒体5中的温度传感器8实时工作，实时采集获得盒体5中的温度检测结果，并经滤波电路11上传至单片机，其中，温度传感器8将采集获得的温度检测结果实时上传至滤波电路11当中，滤波电路11针对所接收到的温度检测结果进行实时滤波处理，滤除其中的噪声数据，以获得更加精确的温度检测结果，然后滤波电路11将经过滤波处理的温度检测结果实时上传至单片机当中，由单片机针对所接收到的温度检测结果进行分析，并做相应控制操作，其中，但温度检测结果小于预设温度阈值时，则单片机不做任何进一步控制操作；当温度检测结果大于或等于预设温度阈值时，则单片机随即控制与之相连接的微型无刷电机风扇开始工作，由于微型无刷电机风扇的工作气流背向信号采集处理装置6，则外部环境中的空气在微型无刷电机风扇作用下，由进气管道组中的各根进气管道10进入盒体5，这一过程中，由于各根进气管道10两端敞开，相互贯通，且各根进气管道10其中一端的口径大于另一端口径的2倍，各根进气管道10由盒体5外部，分别以其小口径端部面向对应通孔的方向插入至对应通孔中，则外部环境中的空气是由各根进气管道10大口径一端进入，并流向小口径一端，这一过程，实现了针对空气的压缩，由此带来针对空气的降温，由进气管道组中的各根进气管道10进入盒体5内部的降温空气直接吹向信号采集处理装置6，实现针对信号采集处理装置6的降温，再由盒体5另一面上的镂空结构排向外部环境当中，如此实现针对信号采集处理装置6工作热量的散热操作，在上述执行散热降温操作的同时，若单片机所获温度检测结果变化低于预设温度阈值时，则单片机随即控制与之相连接的微型无刷电机风扇停止工作。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种滤波检测式散热信号采集器，包括电源接口（1）、电源模块（2）、信号接入接口（3）、信号输出接口（4）、盒体（5）、信号采集处理装置（6），其中，电源接口（1）、信号接入接口（3）和信号输出接口（4）分别设置在盒体（5）表面，电源模块（2）和信号采集处理装置（6）固定设置在盒体（5）内部，电源接口（1）的输出端与电源模块（2）的输入端相连接，电源模块（2）的输出端与信号采集处理装置（6）的取电端相连接，信号接入接口（3）的输出端与信号采集处理装置（6）的输入端相连接，信号采集处理装置（6）的输出端与信号输出接口（4）的输入端相连接；其特征在于：还包括进气管道组、温度传感器（8）、控制模块（7），以及分别与控制模块（7）相连接的微型风扇（9）、滤波电路（11），温度传感器（8）经过滤波电路（11）与控制模块（7）相连接；电源模块（2）的输出端与控制模块（7）的取电端相连接，电源模块（2）经过控制模块（7）为微型风扇（9）进行供电，同时，电源模块（2）依次经过控制模块（7）、滤波电路（11）为温度传感器（8）进行供电；控制模块（7）、温度传感器（8）和滤波电路（11）固定设置于盒体（5）中，滤波电路（11）包括运放器A1、运放器A2和运放器A3，运放器A1的同相输入端接地，运放器A1的反相输入端依次串联电阻R3、电阻R2和电阻R1，电阻R1上相对连接电阻R2的另一端为滤波电路（11）输入端连接温度传感器（8），并且电阻R3串联在运放器A1输出端与运放器A1的反相输入端之间；运放器A2的反相输入端和运放器A1的反相输入端相连，同时运放器A2的反相输入端依次与电容C1、电阻R4串联，并接地，电容C1串联在运放器A2的反相输入端与运放器A2的输出端之间，运放器A2的同相输入端与电阻R1串联；运放器A3的同相输入端与电容C2串联，并接地，且电阻R5串联在运放器A3的同相输入端与运放器A2的同相输入端之间，运放器A3的反相输入端与输出端相连，且运放器A3的输出端为滤波电路（11）输出端连接控制模块（7）；盒体（5）表面对应内部所设信号采集处理装置（6）的位置设置至少一个通孔，各个通孔贯穿所在盒体（5）表面，进气管道组包括只是一根进气管道（10），进气管道（10）的数量与盒体（5）表面所设通孔的数量相等，各根进气管道（10）分别各个通孔一一对应，各根进气管道（10）两端敞开，相互贯通，且各根进气管道（10）其中一端的口径大于另一端口径的2倍，各根进气管道（10）小口径一端的外径与各个通孔的内径相相适应，各根进气管道（10）由盒体（5）外部，分别以其小口径端部面向对应通孔的方向插入至对应通孔中；微型风扇（9）位于盒体（5）中，且设置于信号采集处理装置（6）相对进气管道组所在侧的另一侧，微型风扇（9）的工作气流背向信号采集处理装置（6），盒体（5）表面对应内部所设微型风扇（9）的位置区域设置镂空结构。

2.根据权利要求1所述一种滤波检测式散热信号采集器，其特征在于：所述信号采集处理装置（6）包括电路板，以及设置在电路板上依次相连接的数模转换电路、放大电路和信号滤波电路，其中，所述信号接入接口（3）的输出端与信号采集处理装置（6）中数模转换电路的输入端相连接，信号采集处理装置（6）中信号滤波电路的输出端与信号输出接口（4）的输入端相连接。

3.根据权利要求1所述一种滤波检测式散热信号采集器，其特征在于：所述微型风扇（9）为微型无刷电机风扇。

4.根据权利要求1所述一种滤波检测式散热信号采集器，其特征在于：所述盒体（5）为铝材料制成。

5.根据权利要求1所述一种滤波检测式散热信号采集器，其特征在于：所述控制模块（7）为单片机。