CN202205078U - 多通道数据采集设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多通道数据采集设备，涉及物联网技术领域，包含：多个传感器，采集多种数据；模拟/数字转换器，接收该多个传感器所采集的数据；现场可编程门阵列，控制该模拟/数字转换器执行该多个传感器的多通道数据采集，并接收所采集的数据；接收装置，与该现场可编程门阵列通讯，接收数据并进行后台处理与管理。本实用新型可多通道采集数据，效率高、成本低、采样精度高、系统可靠性高，具有广阔的市场前景。

Description

多通道数据采集设备

技术领域

本实用新型涉及物联网技术领域，特别是涉及一种通过物联网实现的多通道数据采集设备。 

背景技术

随着数字技术，特别是信息技术的飞速发展与普及，在现代控制、通信及检测等领域，很多数据均使用不同传感器进行采集。为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。由于所采集的数据往往都是模拟信号数据，(如温度信号、压力信号、位移信号、图像信号等)，要使计算机或数字仪表能识别、处理这些数据，必须首先将这些模拟信号转换成数字信号。这样，就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路模数转换器。 

将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器(简称A/D转换器)。A/D转换器已成为信息系统中不可缺的组成部分，为确保系统处理结果的精确度，A/D转换器必须具有足够的转换精度；如果要实现信号的实时控制与检测，A/D转换器还要求具有较高的转换速度。转换精度与转换速度是衡量A/D转换器的重要技术指标。 

在现有技术中，通过通用设备采集数据，例如使用通用仪器FLUKE8845A进行单通道模拟量电压的测试，因此需要编写额外的控制软件，不但价格高，而且系统可靠性低，采集速度很难得到提高。 

实用新型内容

为了克服现有技术缺陷，本实用新型提供一种多通道数据采集设备，采用现场可编程逻辑阵列(FPGA)控制A/D芯片实现数据采集，大大提高了采样精度和系统可靠性，大幅降低了成本。本实用新型的技术方案如下： 

多通道数据采集设备，其特征在于，包含： 

多个传感器，采集多种数据； 

模拟/数字转换器，接收该多个传感器所采集的数据； 

现场可编程门阵列，控制该模拟/数字转换器执行该多个传感器的多通道数据采集，并接收所采集的数据；

接收装置，与该现场可编程门阵列连接。 

如上的一种多通道数据采集设备，其中，该现场可编程门阵列具有外围引脚。 

如上的一种多通道数据采集设备，其中，该现场可编程门阵列与该模拟/数字转换器之间的通讯接口为如下之一：I2C和SPI接口。 

如上的一种多通道数据采集设备，其中，该接收装置为如下之一：PC机、下位机和上位机。 

如上的一种多通道数据采集设备，其中，该接收装置与该现场可编程门阵列之间的通讯接口为如下之一：控制器局域网络总线和异步串口。 

本实用新型的有益效果是： 

1.多通道采集数据，效率高； 

2.不采用通用采集设备，不需额外编写控制软件，成本低； 

3.采样精度高； 

4.系统可靠性高。 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型： 

图1是本实用新型的结构框图。 

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、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，进一步阐述本实用新型。 

下面请见图1，为本实用新型的结构框图。本实用新型由如下部分组成： 

多个传感器101，采集多种数据。 

模拟/数字转换器(ADC)102，接收该多个传感器101所采集的数据。 

现场可编程门阵列(FPGA)103，控制模拟/数字转换器(ADC)102，使ADC102同步执行多个传感器101的多通道数据采集，并接收所采集的数据。 

FPGA103具有外围引脚，通过该外围引脚通讯实现对ADC102的控制。 

FPGA103可以外接其他相关电子元器件，完成对ADC102的控制。 

FPGA103与ADC102之间通过I2C或SPI等接口通讯。 

接收装置104，与FPGA103通讯，接收数据并进行后台处理与管理。 

接收装置可以为：PC机、下位机、上位机等。 

接收装置104与FPGA103之间的通讯通过控制器局域网络总线(CAN总线)或者异步串口(UART)。 

数据可以由FPGA103直接发送至接收装置104，也可以在进行了必要的数据处理后再发送至接收装置104。 

本实用新型提供了四种工业及科研设计中常用的端口供选择，有I2C、SPI、CAN总线及UART，可以满足大多数的设计需求及应用环境，用户可以方便地选择适合的数据端口。 

本实用新型基于现场可编程逻辑阵列(FPGA)控制高精度模数转换器(ACD)进行数据的多通道、高精度的采集。可以用来采集各种传感器数据。 

FPGA是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。 

本实用新型具有以下的特点： 

(1)采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片，设计周期最短、开发费用最低、风险最小。 

(2)可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。 

(3)FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。 

本实用新型采用现场可编程逻辑阵列(FPGA)控制A/D芯片实现信号采集，大大提高了采样精度和系统可靠性，同时大幅降低了数据采集的成本。申请人做了一个比较： 

使用通用仪器(如FLUKE8845A)进行单通道模拟量电压的测试成本为7000元。6通道的话，则为4.2万元，再加测试软件开发费用，能实现6通道稳定采样全部功能的设备总价约为10万元/套。 

而若采用多通道数据采集器，能同时对6路模拟量电压信号进行采集和数据发送，每套产品硬件成本仅为1000元左右。参照同类产品的定价标准，预计每套产品的销售价格为1万元，能够为用户节约9万元/套，有巨大的价格优势。 

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型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实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。 

Claims (5)

1.多通道数据采集设备，其特征在于，包含：

多个传感器，采集多种数据；

模拟/数字转换器，接收该多个传感器所采集的数据；

现场可编程门阵列，控制该模拟/数字转换器执行该多个传感器的多通道数据采集，并接收所采集的数据；

接收装置，与该现场可编程门阵列连接。

2.根据权利要求1所述的多通道数据采集设备，其特征在于，该现场可编程门阵列具有外围引脚。

3.根据权利要求1所述的多通道数据采集设备，其特征在于，该现场可编程门阵列与该模拟/数字转换器之间的通讯接口为如下之一：I2C和SPI接口。

4.根据权利要求1所述的多通道数据采集设备，其特征在于，该接收装置为如下之一：PC机、下位机和上位机。

5.根据权利要求1所述的多通道数据采集设备，其特征在于，该接收装置与该现场可编程门阵列之间的通讯接口为如下之一：控制器局域网络总线和异步串口。 

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