CN203101891U

CN203101891U - 实验数据采集设备及应用其的系统架构

Info

Publication number: CN203101891U
Application number: CN 201220734681
Authority: CN
Inventors: 陆俊达
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2022-12-28

Abstract

本实用新型提供一种实验数据采集设备及应用其的系统架构，包括供应电源的电源模块、进行数据处理的控制器、接收实验数据的传感器接口和进行数据传输的通讯模块；所述电源模块电连接所述控制器、所述传感器接口和所述通讯模块；所述通讯模块信号连接所述控制器；所述控制器信号连接所述传感器接口；所述控制器能接收所述传感器接口收到的实验数据，并能将该实验数据经所述通讯模块发出。可以使系统的通用性与性价比进一步提高，便于多人共用一个数据采集的前端设备开展小组实验。

Description

实验数据采集设备及应用其的系统架构

技术领域

本实用新型有关于数据采集与分析技术，尤其涉及一种能利用手持智能终端进行数据整理的实验数据采集设备及应用其的系统架构。

背景技术

本实用新型的背景技术是计算机数据采集与分析方法，应用该技术的设备在某些场合也称为数据采集(DAQ)或虚拟仪器。

现有技术方案与本实用新型最相近的有以下几种：

1、数字化实验系统：该方案采用了常规x86架构的计算机作为主要的数据处理工具。使用嵌入式系统芯片+传感器作为前端设备，通过RS232串口或是USB接口与计算机相连，用于学校实验室课堂教学中的教师演示；

2、数据采集(DAQ)设备：该方案也是采用了常规PC架构的计算机作为主要的数据处理工具。该方案使用专业的数据采集处理器和信号调理芯片，数据采集的精度和速度都很高，与计算机的接口一般采用高速USB或GPIB接口，该方案是面向专业用户群的高端方案；

3、基于嵌入式系统架构的手持设备：该方案由嵌入式系统芯片与一定尺寸的文字或图形液晶屏组成，自带各种传感器接口，属于专用型的手持设备。

现有技术缺点：

1、现有的技术方案之一是数字化实验系统，该系统必须连接x86架构的台式计算机或笔记本，体积庞大，移动性不佳，同时数据采集设备体积大、价格昂贵，只能在课堂教学中由教师进行演示的时候使用；

2、另一种现有的技术方案是数据采集(DAQ)设备，该方案面向的是高端的专业用户，因此设备精度、造价与操作难度都很高，并不适合普通用户进行普及性的科学实验使用；

3、还有一种现有的技术方案是基于嵌入式系统架构的手持设备，该方案使用的是各厂家自行设计的专用手持智能设备，核心多由ARM系列芯片构成，内部固化有特定的操作系统和实验内容，属于专用的电子设备，成本较高，通用性不好，功能扩展与课程扩展不方便；

4、目前市面尚未有专门针对个人创新科学实验的数字化套装设备或解决方案。

实用新型内容

为解决现有技术中的问题，本实用新型的目的是设计一种具有很高的通用性和性价比的，适合普及使用并针对特定用户群优化的实验数据采集设备及应用其的系统架构。

针对现有技术方案的不足，本实用新型的目的是设计一种基于市面上通用的手持智能设备(如平板电脑、智能手机等)，具有很高的通用性和性价比的，适合普及使用并针对特定用户群优化的创新科学实验系统。该系统利用市面上通用的手持智能终端作为人机交互的设备，借助手持智能终端强大的人机处理能力与互联网能力，以最低成本获得高通用性和最佳的用户体验度，便于用户开展基于互联网的实验数据交流、分享与讨论。数据采集的前端设备与手持智能终端独立分开的设计，可以使系统的通用性与性价比进一步提高，便于多人共用一个数据采集的前端设备开展小组实验。

本实用新型提供一种实验数据采集设备，包括供应电源的电源模块、进行数据处理的控制器、接收实验数据的传感器接口和进行数据传输的通讯模块；所述电源模块电连接所述控制器、所述传感器接口和所述通讯模块；所述通讯模块信号连接所述控制器；所述控制器信号连接所述传感器接口；所述控制器能接收所述传感器接口收到的实验数据，并能将该实验数据经所述通讯模块发出。

根据上述构思，所述电源模块包括驱动电路、电池和充电电路；该电池为驱动电路的电源，而所述驱动电路分别电连接所述控制器、所述传感器接口和所述通讯模块；所述充电电路能为该电池充电。

根据上述构思，所述控制器为单片机，其外接有向使用者输出信息的显示屏和供使用者输入指令的键盘。

根据上述构思，所述通讯模块为蓝牙通讯模块或WI-FI通讯模块。

根据上述构思，所述传感器接口是统一的模拟接口或数字接口。

根据上述构思，所述通讯模块能接收一手持智能终端的同步控制信号，并将控制信号输送至所述控制器。

根据上述构思，其特征在于：还包括一存储所述实验数据的存储模块，其连接于所述控制器。

根据上述构思，所述电池为锂电池、镍氢电池或镍镉电池等，所述充电电路以微型USB接口连接外部直流电源转换器。

一种应用如前所述的实验数据采集设备的系统架构，还包括云端服务器、手持智能终端和传感器；所述手持智能终端能通过外部网络连通所述云端服务器，所述手持智能终端信号连接所述实验数据采集设备，并通过所述实验数据采集设备获得实验数据。

本实用新型的有益效果在于：

1、整个系统硬件设备成本低廉、通用性高、可兼容多种手持智能终端设备，减少用户重复投资；

2、具备强大的人机交互、实验数据处理和互联网连接能力，可方便的开展基于互联网的实验交流、讨论与分享活动；

3、可通过连接云端服务器，实时更新实验课题、管理个人的实验数据；

4、系统设计灵活，可针对特定用户群的年龄特点、兴趣与需求进行优化，具有很强的针对性。

附图说明

图1为本实用新型的系统架构图。

图2为本实用新型实验数据采集设备内部架构图。

具体实施方式

体现本实用新型特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供一种利用手持智能终端20进行实验数据处理的系统，此系统架构中，包括：云端服务器40、手持智能终端20、实验数据采集设备10和传感器30。这里说的手持智能终端20便是目前普遍使用的平板电能或智能手机，其能通过外部网络连通服务商提供的云端服务器40，以便于从云端服务器40中对实验数据进行分享和交流。以此，便能通过手持智能终端20信号连接实验数据采集设备10，从而能在云端服务器40中对实验数据进行分享和交流。

如图2所示，本实用新型提供的实验数据采集设备10，其内部包括供应电源的电源模块(包括1、2、3)、接收实验数据的传感器接口8和进行数据传输的通讯模块9。电源模块分别电连接所述控制器4、所述传感器接口8和所述通讯模块9。所述电源模块包括驱动电路3、电池2和充电电路1；该电池2为驱动电路的电源，而所述驱动电路3分别电连接所述控制器4和所述通讯模块9；所述充电电路1能为该电池2充电。

所述控制器4为单片机，其外接能向使用者输出信息的显示屏5和供使用者输入指令的键盘6。所述通讯模块9为蓝牙通讯模块或WI-FI通讯模块。且各传感器接口是统一的模拟接口(0至3.3V电压)或数字接口(TTL或CMOS电平)。数据采集设备10核心是一个基于8位、16位或32位的MCU微控制器，其外部特征是含有一个简单的操作键盘6、LCD显示屏5、若干数字与模拟传感器接口8以及充电接口等。设备内部含有存储模块7，可作为实验数据临时存储之用。设备内部还有蓝牙或wi-fi通讯模块9，可与手持智能终端20通讯。设备内部还包含充电电路1与驱动电路3，结合内置的可充电电池2，为设备内部电路与相连接的外部传感器提供电源。

其中，手持智能终端20可以是平板电脑或是智能手机等智能手持设备，其特征是具备一定尺寸的彩色液晶屏，操作设备为触摸屏，通讯方式为蓝牙、wi-fi、2G/3G网络等，具有比较强大的图形显示、人机交互、数据处理与娱乐能力。

手持智能终端20采用wi-fi或2G/3G网络与因特网连接，再通过因特网连接到远程的云端服务器40，云端服务器40的服务程序与手持智能终端20的实验管理程序互相配合，实现个人实验数据的管理、分享、交流等功能，同时云端服务器还提供论坛、博客等公开的讨论与分享空间，用于开展实验交流活动。

系统工作流程：

1、用户如要开展创新科学实验的研究，可以先打开手持智能终端20的实验管理软件，根据软件指导通过蓝牙或WI-FI与数据采集设备10连接，并将实验用到的传感器与数据采集设备10连接好，即可开展实验。

2、实验过程采集到的数据，通过数据采集设备10存储和转发，传回到手持智能终端20，通过手持智能终端20的实验管理软件将采集到的数据进行显示、统计与处理。

3、手持智能终端20处理后的数据，可根据需要进行本地存储或是上传至远程云端服务器40，实现全球化的实验数据交流与共享。

本实用新型的有益效果在于：

惟以上所述者，仅为本实用新型的较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施范围；故，凡依本实用新型申请专利范围及创作说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型专利涵盖之范围内。

Claims

1.一种实验数据采集设备，其特征在于，包括供应电源的电源模块、进行数据处理的控制器、接收实验数据的传感器接口和进行数据传输的通讯模块；

所述电源模块电连接所述控制器、所述传感器接口和所述通讯模块；所述通讯模块信号连接所述控制器；所述控制器信号连接所述传感器接口；所述控制器能接收所述传感器接口收到的实验数据，并能将该实验数据经所述通讯模块发出。

2.如权利要求1所述的实验数据采集设备，其特征在于：所述电源模块包括驱动电路、电池和充电电路；该电池为驱动电路的电源，而所述驱动电路分别电连接所述控制器、所述传感器接口和所述通讯模块；所述充电电路能为该电池充电。

3.如权利要求1所述的实验数据采集设备，其特征在于：所述控制器为单片机，其外接能向使用者输出信息的显示屏和供使用者输入指令的键盘。

4.如权利要求1所述的实验数据采集设备，其特征在于：所述通讯模块为蓝牙通讯模块或WI-FI通讯模块。

5.如权利要求1所述的实验数据采集设备，其特征在于：所述传感器接口是统一的模拟接口或数字接口。

6.如权利要求1-5任一项所述的实验数据采集设备，其特征在于：所述通讯模块能接收一手持智能终端的同步控制信号，并将控制信号输送至所述控制器。

7.如权利要求1-5任一项所述的实验数据采集设备，其特征在于：还包括一存储所述实验数据的存储模块，其连接于所述控制器。

8.如权利要求2所述的实验数据采集设备，其特征在于：所述电池为锂电池、镍氢电池或镍镉电池，所述充电电路以微型USB接口连接外部直流电源转换器。

9.一种应用如权利要求1-8任一项所述的实验数据采集设备的系统架构，其特征在于，还包括云端服务器、手持智能终端和传感器；所述手持智能终端能通过外部网络连通所述云端服务器，所述手持智能终端信号连接所述实验数据采集设备，并通过所述实验数据采集设备获得实验数据。