CN112330947A - 一种基于stm32单片机的二次供水泵房数据采集电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于STM32单片机的二次供水泵房数据采集电路，涉及二次供水技术领域，包括二次供水泵房、信号放大电路、数据处理单元、电源转换电路、串口转RS485接口、无线远传模块和开关电源。二次供水泵房通过端子连接进入信号放大电路，数据处理单元采用STM32嵌入式单片机作为主控器，数据处理单元的P1～P7引脚和信号放大电路相连，数据处理单元的Text‑RX引脚和串口转RS485电路的RS485‑RX引脚相连，Text‑TX引脚和RS485‑TX引脚相连。开关电源和无线远传模块连接，信号放大电路、数据处理单元均和电源转换电路连接。本发明可以将二次供水泵房的信号进行数据处理，再通过远程传输模块直接传输到远端服务器，从而节省PLC控制器的IO口，降低改造成本，提高经济实用性。
Description
技术领域
本发明涉及二次供水技术领域，尤其涉及一种基于STM32单片机的二次供水泵房数据采集电路。
背景技术
城市二次供水系统是现代化城市最重要的基础设施之一，是城市文明、经济发展和现代化水平的重要标志。他的主要功能是：及时可靠地向用户提供符合卫生质量要求的水；为用户提供充足的水量和水压。城市二次供水系统的可靠性影响着人们日常生活和工业生产，任何停水事故，都将会造成一定的经济损失和社会影响。
随着城市现代化建设步伐的加快，高层建筑越来越多，城市对水量的需求不断增大，对供水能力的要求越来越高。针对城市的分区分压供水，二次供水设施较多。二次供水现由于管理单位专业水平不高，效率低下，管理成本较高，而且还有大多数二次供水设备无人管理，直接影响居民饮水用水安全。
随着科技发展，需要对泵房不断地改进，目前二次供水泵房主要采取PLC控制柜对泵房中的各种参数进行数据采集与监控。采集到的数据必须经过PLC采集和处理后，用专用设备与PLC通讯将数据传输到远端服务器。而PLC控制器的IO口数量有限，增加传感器需要更改PLC内部运行程序，导致二次供水泵房监控系统的改造成本过高，经济实用性较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于STM32单片机的二次供水泵房数据采集电路，可以节省PLC控制器的IO口，降低改造成本，提高经济实用性。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于STM32单片机的二次供水泵房数据采集电路，包括二次供水泵房、信号放大电路、数据处理单元、电源转换电路、串口转RS485接口、无线远传模块和开关电源；所述二次供水泵房通过端子连接进入所述信号放大电路，所述数据处理单元采用STM32嵌入式单片机作为主控器，所述数据处理单元的P1～P7引脚和所述信号放大电路相连，所述数据处理单元的Text-RX引脚和所述串口转RS485电路的RS485-RX引脚相连，所述数据处理单元的Text-TX引脚和所述串口转RS485电路的RS485-TX引脚相连；所述开关电源和所述无线远传模块连接，所述信号放大电路、所述数据处理单元均和所述电源转换电路连接。
进一步设置为：所述信号放大电路包括型号为LM358的放大器芯片，所述信号放大电路中电阻R12的一端与放大器LM358的同相输入端相连，另一端接地；电阻R15的一端与放大器LM358的反相输入端相连，另一端与放大器LM358的输出端相连；电阻R17的一端与放大器LM358的输入端相连，另一端接地。
进一步设置为：放大器LM358的另一同相输入端连接有电容C22，电容C22的另一端接地；放大器LM358的另一反相输入端连接有电阻R18和电阻R16，电阻R18的另一端接地，电阻R16的另一端和放大器LM385的另一输出端相连。
进一步设置为：所述电源转换电路包括+12V转+5V电源转换电路和+5V转+3.3V电源转换电路，+12V转+5V电源转换电路分别连接+12V电源和所述信号放大电路，将+12V电源转换为+5V电压后给信号放大电路供电；+5V转+3.3V电源转换电路分别连接+5V电源和所述数据处理单元，将+12V电源转换为+5V电压后给数据处理单元供电。
进一步设置为：+12V转+5V电源转换电路包括型号为TPS54334电源转换芯片，+5V转+3.3V电源转换电路包括型号TLV1117-3.3电源转换芯片。
进一步设置为：STM32嵌入式单片机采用STM32F103VET6型号，且STM32嵌入式单片机连接有以Y2和Y3两个晶振为主的晶振电路与一个复位电路。
进一步设置为：所述二次供水泵房内设有余氯检测仪、浊度检测仪、PH值检测仪、液位计、流量计、压力表、温度湿度检测仪和火灾烟感探测仪。
进一步设置为：所述开关电源为24V开关直流电源。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
(1)可以将二次供水泵房的各个检测仪和传感器的数据信号，经过数据处理后，再通过远程传输模块直接传输到远端服务器，从而节省PLC控制器的IO口，可以自定义增加传感器的种类，而不用更改PLC的内部程序，降低改造成本，提高经济实用性。
(2)通过(R15+R17)/R12的比值进行放大倍数的调节，提高采集信号的准确性和稳定性。
(3)电阻R16、电阻R18和电容C22形成稳压滤波电路，保证放大信号电路中信号的稳定性，让输出端输出的信号更稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中信号放大电路的电路原理图；
图3为本发明中数据处理单元的电路原理图；
图4为本发明中串口转RS485电路的电路原理图；
图5为本发明中电源转换电路的电路原理图。
附图标记：
1、二次供水泵房； 2、信号放大电路； 3、数据处理单元；
4、电源转换电路； 5、串口转RS485电路； 6、无线远传模块；
7、开关电源； 8、余氯检测仪； 9、浊度检测仪；
10、PH值检测仪； 11、液位计； 12、流量计；
13、压力表； 14、温度湿度检测仪；
15、火灾烟感探测仪。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参照图1，为本发明公开的一种基于STM32单片机的二次供水泵房数据采集电路，包括二次供水泵房1、信号放大电路2、数据处理单元3、电源转换电路4、串口转RS485接口，无线远传模块6和开关电源7。二次供水泵房1设有余氯检测仪8、浊度检测仪9、PH值检测仪10、液位计11、流量计12、压力表13、温度湿度检测仪14、火灾烟感探测仪15，二次供水泵房1内设置的仪表均通过端子连接进入信号放大电路2。通过余氯检测仪8、浊度检测仪9、PH值检测仪10采集水质参数，利用液位计11、流量计12、压力表13采集供水参数，利用温湿度监测仪表以及火灾烟感探测仪15采集泵房环境参数。上述参数按照不同的输出信号类型分别传入信号放大电路2进行信号的初步处理。开关电源7为24V开关直流电源，开关电源7和无线远传模块6电性连接，用于系统供电。
参照图2，信号放大电路2包括型号为LM358的放大器芯片，信号放大电路2中电阻R12的一端与放大器LM358的同相输入端相连，另一端接地；电阻R15的一端与放大器LM358的反相输入端相连，另一端与放大器LM358的输出端相连；电阻R17的一端与放大器LM358的输入端相连，另一端接地，从而通过(R15+R17)/R12的比值进行放大倍数的调节。LM358的另一同相输入端连接有电容C22，电容C22的另一端接地；LM358的另一反相输入端连接有电阻R18和电阻R16，电阻R18的另一端接地，电阻R16的另一端和LM385的另一输出端相连，从而形成稳压滤波电路，保证信号的稳定性，让输出端输出的信号更稳定。通过信号放大与滤波之后，将采集信号输入数据处理单元3的A/D采集端口进行数据处理。
参照图3，数据处理单元3采用型号为STM32F103VET6的STM32嵌入式单片机作为主控器，STM32嵌入式单片机连接有以Y2和Y3两个晶振为主的晶振电路与一个复位电路，以提供稳定、精确的单频振荡，并保证系统电路稳定可靠工作。数据处理单元3的P1～P7引脚和信号放大电路2的AOUT_CH1引脚相连，数据处理单元3接收到信号放大电路2的采集信号后进行数据处理，接着将处理后的数据信号输入数据串口转RS485接口进行数据转换。
参照图4，串口转RS485电路5包括型号为485的芯片，数据处理单元3的Text-RX引脚和串口转RS485电路5的RS485-RX引脚相连，数据处理单元3的Text-TX引脚和串口转RS485电路5的RS485-TX引脚相连。同时，串口转RS485电路5和无线远传模块6连接，串口转RS485电路5将数据信号进行格式转换后输入无线远传模块6。
参照图5，电源转换电路4包括+12V转+5V电源转换电路4和+5V转+3.3V电源转换电路4，+12V转+5V电源转换电路4包括型号为TPS54334电源转换芯片，+5V转+3.3V电源转换电路4包括型号TLV1117-3.3电源转换芯片。+12V转+5V电源转换电路4分别连接+12V电源和信号放大电路2，将+12V电源转换为+5V电压后给信号放大电路2供电。5V转+3.3V电源转换电路4分别连接+5V电源和数据处理单元3，将+12V电源转换为+5V电压后给数据处理单元3供电。
本发明的工作原理及有益效果为：
发明设计的电路中通过余氯检测仪8、浊度检测仪9、PH值检测仪10采集水质参数，利用液位计11、流量计12、压力表13采集供水参数，利用温湿度检测仪表以及火灾烟感探测仪15采集泵房环境参数。上述参数按照不同的输出信号类型分别传入信号放大电路2进行信号的初步处理。通过信号放大与滤波之后，将采集信号输入数据处理单元3的A/D采集端口进行数据处理。数据处理单元3将处理后的数据信号输入数据串口转RS485接口进行数据转换。转换后的数据通过无线远传模块6可以传输到远距离特定IP地址的服务器，存储到数据库中，技术人员可以随时调用数据库的数据进行供水数据的监测。
相比于现有技术，本发明可以将二次供水泵房1的各个检测仪和传感器的数据信号，经过数据处理后，再通过远程传输模块直接传输到远端服务器，从而节省PLC控制器的IO口，可以自定义增加传感器的种类，而不用更改PLC的内部程序，降低改造成本，提高经济实用性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种基于STM32单片机的二次供水泵房数据采集电路，其特征在于：包括二次供水泵房(1)、信号放大电路(2)、数据处理单元(3)、电源转换电路(4)、串口转RS485接口、无线远传模块(6)和开关电源(7)；所述二次供水泵房(1)通过端子连接进入所述信号放大电路(2)，所述数据处理单元(3)采用STM32嵌入式单片机作为主控器，所述数据处理单元(3)的P1～P7引脚和所述信号放大电路(2)相连，所述数据处理单元(3)的Text-RX引脚和所述串口转RS485电路(5)的RS485-RX引脚相连，所述数据处理单元(3)的Text-TX引脚和所述串口转RS485电路(5)的RS485-TX引脚相连；所述开关电源(7)和所述无线远传模块(6)连接，所述信号放大电路(2)、所述数据处理单元(3)均和所述电源转换电路(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于STM32单片机的二次供水泵房数据采集电路，其特征在于：所述信号放大电路(2)包括型号为LM358的放大器芯片，所述信号放大电路(2)中电阻R12的一端与放大器LM358的同相输入端相连，另一端接地；电阻R15的一端与放大器LM358的反相输入端相连，另一端与放大器LM358的输出端相连；电阻R17的一端与放大器LM358的输入端相连，另一端接地。
3.根据权利要求2所述的一种基于STM32单片机的二次供水泵房数据采集电路，其特征在于：放大器LM358的另一同相输入端连接有电容C22，电容C22的另一端接地；放大器LM358的另一反相输入端连接有电阻R18和电阻R16，电阻R18的另一端接地，电阻R16的另一端和放大器LM385的另一输出端相连。
4.根据权利要求1所述的一种基于STM32单片机的二次供水泵房数据采集电路，其特征在于：所述电源转换电路(4)包括+12V转+5V电源转换电路(4)和+5V转+3.3V电源转换电路(4)，+12V转+5V电源转换电路(4)分别连接+12V电源和所述信号放大电路(2)，将+12V电源转换为+5V电压后给信号放大电路(2)供电；+5V转+3.3V电源转换电路(4)分别连接+5V电源和所述数据处理单元(3)，将+12V电源转换为+5V电压后给数据处理单元(3)供电。
5.根据权利要求5所述的一种基于STM32单片机的二次供水泵房数据采集电路，其特征在于：+12V转+5V电源转换电路(4)包括型号为TPS54334电源转换芯片，+5V转+3.3V电源转换电路(4)包括型号TLV1117-3.3电源转换芯片。
6.根据权利要求1所述的一种基于STM32单片机的二次供水泵房数据采集电路，其特征在于：STM32嵌入式单片机采用STM32F103VET6型号，且STM32嵌入式单片机连接有以Y2和Y3两个晶振为主的晶振电路与一个复位电路。
7.根据权利要求1所述的一种基于STM32单片机的二次供水泵房数据采集电路，其特征在于：所述二次供水泵房(1)内设有余氯检测仪(8)、浊度检测仪(9)、PH值检测仪(10)、液位计(11)、流量计(12)、压力表(13)、温度湿度检测仪(14)和火灾烟感探测仪(15)。
8.根据权利要求1所述的一种基于STM32单片机的二次供水泵房数据采集电路，其特征在于：所述开关电源(7)为24V开关直流电源。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210205 |