CN108595997A - 一种基于设备数码管的数据读取装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于设备数码管的数据读取装置，涉及数据采集领域，该装置包括N个检测探头、主控模组以及通讯模组；每个所述检测探头分别包括探头本体、8个感光元件以及真空吸附结构，8个感光元件在探头本体的感光平面形成与所述数码管单元对应的结构，真空吸附结构设置在探头本体的感光平面上，检测探头通过真空吸附结构吸附在待读取设备的一个数码管单元上，8个感光元件分别位于数码管单元各个笔段的正中位置，主控模组通过N个检测探头检测N个数码管单元显示的数字从而确定待读取设备的数据结果；该装置通用性强、无需对待读取设备进行物理改动、安装方便、易用性高、实现难度低、成本低。

Description

一种基于设备数码管的数据读取装置

技术领域

本发明涉及数据采集领域，尤其是一种基于设备数码管的数据读取装置。

背景技术

在当今中国高铁的高速修建工程中，对质量的监控非常严格，要求对施工现场的仪器、仪表和控制器等设备实行数据结果监管，也即除了利用这些设备自身的数码管来当场显示数据之外，还会实时采集设备的数据结果并传送给上级管理部门。

目前读取设备的数据结果的方式主要为：利用设备本身的输出接口，比如串口、RS485接口、USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)接口和网口等，严格按照设备支持的通讯协议来读取设备的数据。但现状是，施工现场的设备大都来自不同的厂家，因此支持的通讯协议也不同，即使是来自同一厂家，但不同时期、不同版本的设备所支持的通讯协议也有差别，甚至有些型号较老的设备根本不具备输出接口，这就导致数据采集和读取的实施过程非常复杂。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于设备数码管的数据读取装置，使用该装置可以方便的采集设备的数据结果，通用性强、使用方便且实现难度较低。

本发明的技术方案如下：

一种基于设备数码管的数据读取装置，该装置用于读取待读取设备的数据结果，待读取设备包括N个数码管单元，N为正整数，该装置包括：N个检测探头、主控模组以及通讯模组；每个检测探头分别包括探头本体、8个感光元件以及真空吸附结构，探头本体包括一个感光平面，真空吸附结构固定在探头本体的感光平面上；探头本体内部开设有8个贯通的感光通孔，8个感光通孔的第一开口分别位于感光平面上、第二开口位于除感光平面之外的其余面，感光平面上的8个第一开口形成的结构与数码管单元的结构对应，数码管单元包括7个笔段形成的8字型结构以及1个小数点结构，感光平面上的7个第一开口分别位于8字型结构的7个笔段的正中位置，感光平面上的另一个第一开口位于小数点结构处，8个感光元件分别固定在8个感光通孔的第一开口处；每个检测探头的每个感光元件分别连接数据传输线的一端，数据传输线的另一端从感光通孔的第二开口处引出并连接主控模组，主控模组还连接通讯模组；

每个检测探头分别通过真空吸附结构吸附在待读取设备的一个数码管单元上，检测探头的感光平面紧贴待读取设备的数码管单元的表面，8个感光元件分别设置在8字型结构的7个笔段的正中位置以及小数点结构处；主控模组通过N个检测探头读取待读取设备的数据结果并通过通讯模组发送给上位机。

其进一步的技术方案为，真空吸附结构包括真空吸盘，真空吸盘固定在探头本体的感光平面上；或者，真空吸附结构包括橡胶密封圈以及橡胶囊，探头本体内部还开设有贯通的吸附开孔，吸附开孔的第一开口位于感光平面上、第二开口位于除感光平面之外的其余面，橡胶密封圈固定在吸附开孔的第一开口处，橡胶囊连接吸附开孔的第二开口。

其进一步的技术方案为，装置中包括至少两种尺寸的检测探头，每种尺寸的检测探头中的感光平面上8个第一开口形成的结构与一种尺寸的数码管单元的结构对应。

其进一步的技术方案为，每个检测探头中还包括处理器，每个检测探头的每个感光元件分别连接数据传输线的一端，数据传输线的另一端从感光通孔的第二开口处引出并连接检测探头中的处理器，每个检测探头中的处理器分别通过数据传输线连接主控模组。

其进一步的技术方案为，装置还包括显示屏，显示屏连接主控模组，主控模组还用于通过显示屏显示待读取设备的数据结果。

其进一步的技术方案为，感光元件包括光敏二极管、硅PIN光电二极管、可见光传感器和颜色传感器中的至少一种。

本发明的有益技术效果是：

本申请公开了一种基于设备数码管的数据读取装置，该装置是一种通用性非常高的数据读取装置，无论是在设备没有输出接口还是不清楚通讯协议的情况下，只要设备有数码管单元，就能轻松读取该设备的数据结果，且进行数据读取时不会对原设备有物理改动，安装方便、易用性高、实现难度低、成本低。

附图说明

图1是一个数码管单元的结构示意图。

图2是本申请中的检测探头的探头本体的结构示意图。

图3是本申请中的检测探头的结构示意图。

图4是本申请的数据读取装置的电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种基于设备数码管的数据读取装置，该装置可以利用待读取设备中的数码管单元读取到该设备的数据结果，该待读取设备可以是各类仪器、仪表和控制器等，该待读取设备中包括N个数码管单元，N为正整数，每一个数码管单元用于显示一个数字位，本申请中的一个数码管单元包括7个笔段形成的8字型结构以及1个小数点结构，每个数码管单元在点亮不同的段时显示不同的数字，为了清楚表示，数码管单元中的各段可以分别用字母表示，请参考图1。本领域技术人员可以理解的是，当段b和c点亮时，数码管单元显示数字1；当段a、b、d、e、g点亮时，数码管单元显示数字2；当段a、b、c、d、g点亮时，数码管单元显示数字3，以此类推。

该数据读取装置包括N个检测探头，每个检测探头分别包括探头本体10、8个感光元件20以及真空吸附结构。请参考图2示出的探头本体10的结构图，探头本体10包括一个感光平面，探头本体10内部开设有8个贯通的感光通孔11，这8个感光通孔的第一开口分别位于感光平面上、第二开口位于除感光平面之外的其余面。实际实现时，探头本体10呈立方体结构，探头本体10内部的每个感光通孔11平行于立方体结构的侧边，由感光平面贯通至感光平面相对的另一平面，则感光平面和其相对的另一平面上分别有8个开口，如图2所示，实际也可以采用其他开孔结构，甚至8个感光通孔的第二开口可以连通并共用形成为探头本体11的其余面上的一个开口，本申请对此不做限定。感光平面上的8个第一开口形成的结构与待读取设备中的数码管单元的结构对应，感光平面上的7个第一开口分别位于8字型结构的7个笔段的正中位置，感光平面上的另一个第一开口位于小数点结构处，为了清楚展示，图2中示出了感光平面上的数码管结构，本领域技术人员可以理解的是，实际并不存在该数码管结构。实际实现时，不同的待读取设备中的数码管单元可能是不同尺寸的，比较常见的尺寸比如有0.28英寸、0.3英寸、0.56英寸等，因此为了使得该数据读取装置可以适应不同尺寸的数码管单元，该装置中包括至少两种尺寸的检测探头，每一种尺寸的检测探头分别与一种尺寸的数码管单元的尺寸匹配，也即每种尺寸的检测探头中的感光平面上的8个第一开口形成的结构与一种尺寸的数码管单元对应。比如一个检测探头中的感光平面上的8个第一开口形成的结构与0.28英寸的数码管单元对应，另一个检测探头上的感光平面上的8个第一开口形成的结构与0.56英寸的数码管单元对应。

请参考图3示出的检测探头的装配图，8个感光元件20分别固定在8个感光通孔11的第一开口处，感光元件包括光敏二极管、硅PIN光电二极管、可见光传感器和颜色传感器中的至少一种，同样的，图3为了清楚展示从而示出了感光平面上的数码管结构，本领域技术人员可以理解的是实际并不存在该数码管结构。

真空吸附结构固定在探头本体10的感光平面上，真空吸附结构比较常用的有两种实现方式：

第一种方式，该真空吸附结构为真空吸盘，真空吸盘固定在探头本体10的感光平面上，为了吸附牢固，该装置中通常包括至少两个真空吸盘(通常是两个)，这至少两个真空吸盘均布在探头本体10的感光平面上，比如设置在8字型结构内的两个空位处。

第二种方式，真空吸附结构包括橡胶密封圈31以及橡胶囊32，则探头本体10内部还开设有贯通的吸附开孔12，如图3所示，吸附开孔12的第一开口位于感光平面上、第二开口位于除感光平面之外的其余面，其开孔方式可以参考感光通孔11，本申请不再详细赘述。橡胶密封圈31固定在吸附开孔12的第一开口处，橡胶囊32连接吸附开孔12的第二开口。如第一种方式，为了吸附牢固，该装置中包括至少两个橡胶密封圈31(通常是两个)，这多个橡胶密封圈31可以共用一个橡胶囊32，也可以分别使用多种橡胶囊32，以共用一个橡胶囊32为例，探头本体10内部开设有至少两个贯通的吸附开孔12，这多个吸附开孔12的第一开口分别位于感光平面上、第二开口分别连通并共用形成为一个第二开口，如图2，探头本体10上表面的开口即为多个吸附开孔12共用的第二开口。每个橡胶密封圈31分别固定在一个吸附开孔12的第一开口中，橡胶囊32连接多个吸附开孔12共用的一个第二开口，请参考图3所示的装配图。

在使用时，选择与待读取设备中的数码管单元的尺寸匹配的检测探头，将各个检测探头通过真空吸附结构吸附在待读取设备的各个数码管单元上，在采用上述第二种方式的真空吸附结构时的操作如下：将检测探头的感光平面与数码管单元贴合后，捏瘪橡胶囊，吸附开孔内的空气排出，然后松开橡胶囊，吸附开孔和橡胶囊的内部空间中就会形成负压空间，检测探头牢固的吸附在数码管单元上。每个检测探头的感光平面紧贴待读取设备的数码管单元的表面，由于8个感光元件形成的结构与数码管单元形成的结构对应，因此在完全对准时，检测探头中的8个感光元件分别设置在8字型结构的7个笔段的正中位置以及小数点结构处。每个感光元件可以检测到其所在的笔段的亮或灭，数码管单元在显示某一数字时，设置在被点亮的笔段上的感光元件检测到亮、其余感光元件检测到灭，根据感光元件的信号就能确定笔段是否被点亮，比如数码管单元显示1时，设置在笔段b和c处的感光元件检测到笔段亮，其余6个感光元件均检测到笔段灭。而且在实际操作时，数码管单元的标准尺寸最小为0.28英寸，各个笔段之间的中心距离都在2mm以上，而感光元件的尺寸可以控制在直径1mm以下，且各个感光元件都位于笔段中心位置并且紧贴数码管单元的笔段，因此相互之间不会有感光干扰，检测精确度是较高的。

该数据读取装置还包括主控模组和通讯模组，主控模组可以是现有市售的各类处理器芯片，实际可以根据需要选择芯片型号，本申请不做具体限制；通讯模组基于有线通讯，实现为串口、RS485接口、USB接口和网口等输出接口，或者，通讯模组基于无线通讯，实现为蓝牙模组或Zigbee模组等。主控模组分别连接N个检测探头和通讯模组，通讯模组用于连接上位机，这里的上位机指的是用于汇总和监控待读取设备的数据结构的设备。请参考图4显示的电路图，其以包括3个检测探头为例。每个检测探头在连接主控模组时，具体为，每个检测探头的每个感光元件20分别连接数据传输线的一端，数据传输线的另一端从相应的感光通孔11的第二开口处引出并连接主控模组。可选的，每个检测探头中还可以单独包括处理器，每个检测探头中的每个感光元件分别连接数据传输线的一端，数据传输线的另一端从感光通孔的第二开口处引出并连接检测探头中的处理器，每个检测探头中的处理器分别通过数据传输线连接主控模组。可选的，该装置还包括显示屏，显示屏也连接主控模组。在实际操作时，检测探头与主控模组之间可拆卸连接，且主控模组设置有预留接口，因此对于具有不同个数数码管单元的待读取设备，可以根据需要拆卸或安装检测探头。

以待读取设备中包括3个数码管单元为例，待读取设备通过这三个数码管单元分别显示三位数字123，数据读取装置中的3个检测探头分别吸附在3个数码管单元上：

当检测探头中不包括单独的处理器时，主控模组接收每个检测探头中的各个感光元件的信号，根据感光元件检测到的字段的亮和灭的不同确定该检测探头对应的数码管单元显示的数字。比如主控模组接收到一个检测探头中的笔段b和c对应的感光元件检测到笔段亮，其余6个感光元件均检测到笔段灭，则确定该检测探头对应的数码管单元显示数字1，如此确定另外两个检测探头对应的数码管单元分别显示2和3，然后主控模组根据预先固定的各个检测探头的位数顺序最终确定待读取设备显示的数字结果是三位数字123。

当检测探头中包括单独的处理器时，每个检测探头中的处理器接收该检测探头中的各个感光元件的信号，根据该感光元件检测到的字段的亮和灭的不同确定该检测探头对应的数码管单元的数字，方法与上述类似，本申请不再举例。然后各个检测探头的处理器将数字汇总给主控模组，主控模组根据预先固定的各个检测探头的位数顺序最终确定待读取设备显示的数字结果。

主控模组在确定待读取设备显示的数字结果后，通过通讯模组发送给上位机进行汇总和监控，同时由于检测探头遮挡了待读取设备的数码管单元，因此主控模组还同步利用显示屏显示待读取设备的数据结果，保证待读取设备的正常显示。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于设备数码管的数据读取装置，所述装置用于读取待读取设备的数据结果，所述待读取设备包括N个数码管单元，N为正整数，其特征在于，所述装置包括：N个检测探头、主控模组以及通讯模组；每个所述检测探头分别包括探头本体、8个感光元件以及真空吸附结构，所述探头本体包括一个感光平面，所述真空吸附结构固定在所述探头本体的感光平面上；所述探头本体内部开设有8个贯通的感光通孔，8个感光通孔的第一开口分别位于所述感光平面上、第二开口位于除所述感光平面之外的其余面，所述感光平面上的8个第一开口形成的结构与所述数码管单元的结构对应，所述数码管单元包括7个笔段形成的8字型结构以及1个小数点结构，所述感光平面上的7个第一开口分别位于8字型结构的7个笔段的正中位置，所述感光平面上的另一个第一开口位于所述小数点结构处，所述8个感光元件分别固定在所述8个感光通孔的第一开口处；每个所述检测探头的每个感光元件分别连接数据传输线的一端，所述数据传输线的另一端从感光通孔的第二开口处引出并连接所述主控模组，所述主控模组还连接所述通讯模组；

每个所述检测探头分别通过所述真空吸附结构吸附在待读取设备的一个数码管单元上，所述检测探头的感光平面紧贴所述待读取设备的数码管单元的表面，所述8个感光元件分别设置在8字型结构的7个笔段的正中位置以及小数点结构处；所述主控模组通过所述N个检测探头读取所述待读取设备的数据结果并通过所述通讯模组发送给上位机。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述真空吸附结构包括真空吸盘，所述真空吸盘固定在所述探头本体的感光平面上；

或者，所述真空吸附结构包括橡胶密封圈以及橡胶囊，所述探头本体内部还开设有贯通的吸附开孔，所述吸附开孔的第一开口位于所述感光平面上、第二开口位于除所述感光平面之外的其余面，所述橡胶密封圈固定在所述吸附开孔的第一开口处，所述橡胶囊连接所述吸附开孔的第二开口。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置中包括至少两种尺寸的检测探头，每种尺寸的检测探头中的所述感光平面上8个第一开口形成的结构与一种尺寸的数码管单元的结构对应。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每个所述检测探头中还包括处理器，每个所述检测探头的每个感光元件分别连接数据传输线的一端，所述数据传输线的另一端从感光通孔的第二开口处引出并连接所述检测探头中的处理器，每个所述检测探头中的处理器分别通过数据传输线连接所述主控模组。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括显示屏，所述显示屏连接所述主控模组，所述主控模组还用于通过所述显示屏显示所述待读取设备的数据结果。

6.根据权利要求1至5任一所述的装置，其特征在于，所述感光元件包括光敏二极管、硅PIN光电二极管、可见光传感器和颜色传感器中的至少一种。