CN204679795U - 传感器信号转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及传感器信号转换装置，包括有电源，还具有拨码开关，以及分别与所述电源连接，并且输出分别与单片机连接的干接点处理单元、电流处理单元和电压处理单元，所述单片机向信号发射模块输出处理后的传感器信号，所述的单片机和信号发射模块均由所述电源供电。本实用新型的传感器信号转换装置，能够对不同传输标准的传感器进行统一接入和输出，使后续接收设备不用区分传感器的传输标准而进行统一的信号输入，有效简化设备的开发难度和维护难度，而且还可以方便快捷的对各种设备进行不同传感器的扩展。

Description

传感器信号转换装置

技术领域

本实用新型涉及信号处理装置，具体的讲是传感器信号转换装置。

背景技术

在日常生活中以及工业生产中，都会涉及到许多不同类型的感应型设备，例如空调、温控系统、自动调光照明装置、烟雾探测装置等。这些感应型设备都通过各自的传感器来探测周围环境中相应的参数，并根据参数进行智能化的自动控制。而各种设备上的各种传感器，以及一种设备上的多种传感器，大多来源于不同的厂家，而不同厂家所生产传感器的数据传输标准不尽相同。为了满足对不同标准和类型的传感器的适应，目前的方式是根据传感器来制定感应型设备的硬件及软件，类似于一种定制，而如果维修或更换了其它标准或厂家的传感器，感应型设备则不能正常工作了。很显然这种一对一的定制方式即死板，也不利于感应型设备的扩展和维护。

实用新型内容

本实用新型提供了一种传感器信号转换装置，以对不同传输标准的传感器进行统一接入和输出，使后续接收设备不用区分传感器的传输标准，简化设备的开发难度和维护难度。

本实用新型的传感器信号转换装置，包括有电源，还具有拨码开关，以及分别与所述电源连接，并且输出分别与单片机连接的干接点处理单元、电流处理单元和电压处理单元，所述单片机向信号发射模块输出处理后的传感器信号，所述的单片机和信号发射模块均由所述电源供电。现有传感器的传输标准虽然各有不同，但从信号输出的类型上可以划分为干接点型、电流型和电压型，并且输出信号大多为模拟信号，只有电压和电流的区别，因此可以通过普通的拨码开关对不同的信号类型进行对应的拨码，来实现对不同传感器信号的区分，再将区分后的快关信号连通相应处理单元的信号一同输入到单片机进行判断和处理。普通的2位拨码开关即可实现4种信号的区分。其中干接点指的是一种无源开关，它具有闭合和断开的2种状态；2个接点之间没有极性，可以互换，常见的干接点开关如：限位开关、行程开关、脚踏开关、旋转开关、温度开关、液位开关等。因此将上述的三种类型的传感器输出通过本实用新型转换装置中的单片机进行区分和处理，将其转化为统一的输出类型后，传输到无线或有线的信号发射模块，再由信号发射模块将信号发射到后续设备中。单片机中的处理程序可由本领域技术人员实现，该程序不是本实用新型的发明点。电源和单片机，以及信号发射模块均可采用现有硬件设备或模块。

其中一种具体的结构为，在所述的干接点处理单元中包括具有干接点接口的干接点输入 处理模块，在所述的干接点输入处理模块中输入支路和输出支路通过相连接的节点连接至干接点接口的其中一个接点，在所述的输入支路中包括正极连接输入电压的二极管，二极管通过串联的第八电阻连接至所述与输出支路相连的节点；输出支路中包括与输出端连接的第九电阻，在第九电阻和输出端之间设有接地结构；干接点接口的另一接点接地。该结构的干接点处理单元采用的是电阻分压方式，检测干接点接口当前的开启或闭合状态，将结果输出到单片机进行判断，并与单片机进行隔离。如果干接点接口处于断开状态，输入电压经过二极管、第八电阻和第九电阻回到地，输出为高电平。如果干节点接口处于闭合状态，输入电压经过二极管、第八电阻和干节点接口回到地，输出为低电平。

进一步的，在所述在第九电阻和输出端之间还设有第一滤波结构，例如电容和/或电感滤波结构，使输出信号更加规整，没有杂波。

电压处理单元的一种具体结构为，在所述的电压处理单元中包括接线座结构的电压接口，电压接口的其中一路输出通过电压输入处理模块中的第六电阻输出至单片机，电压接口的另一路输出接地。

进一步的，由于单片机端口只能承受最高5v的电压，所以可以采用电阻分压的方式，将0～10v的电压降为0～5v，供单片机进行处理。因此可以在第六电阻的下游设有通过第七电阻接地的跳线结构，当输入电压为0～10v时，跳线结构连通，由第六电阻和第七电阻进行分压，将0～10v的电压降为0～5v，供单片机进行处理。当输入电压为0～5v时，跳线结构断开，电压信号经第六电阻隔离后进单片机进行处理。

为了滤除输出信号中的杂波，还可以在电压输入处理模块中设置电容和/或电感等类型的第二滤波结构。

进一步的，电流处理单元的一种可选结构为，在所述的电流处理单元中包括接线座结构的电流接口，电流接口的其中一路输出分别连接电流输入处理模块中的第二电阻和第三电阻，其中第二电阻与电流输入处理模块的输出端连接，第三电阻接地；电流接口的另一路输出接地。上述电路是采用电阻检流，将流过第三电阻的电流转换为1～5v的电压输出，经第二电阻隔离后输出至单片机进行处理。当电流为4mA时输出电压为1v，满量程20mA时转换输出电压为5v。单片机对1～5v的输入电压进行A/D转换后，将结果转换为对应0～5v的A/D转换值。

进一步的，在所述第二电阻与电流输入处理模块的输出端之间设有电容和/或电感等类型第三滤波结构用以对输出波形进行滤波。

通常信号发射模块与单片机的串口连接需要进行电平匹配，一般情况下可以将单片机和信号发射模块之间通过电平转换芯片进行电平匹配连接。为了节省成本，也可以将单片机和 信号发射模块之间通过电阻进行电平匹配连接。

上述的干接点处理单元、电流处理单元和电压处理单元既可以采用所述的电路结构，也可以采用现有的电路结构进行信号接收和处理。

本实用新型的传感器信号转换装置，能够对不同传输标准的传感器进行统一接入和输出，使后续接收设备不用区分传感器的传输标准而进行统一的信号输入，有效简化设备的开发难度和维护难度，而且还可以方便快捷的对各种设备进行不同传感器的扩展。

以下结合实施例的具体实施方式，对本实用新型的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本实用新型上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本实用新型的范围内。

附图说明

图1为本实用新型传感器信号转换装置的一种结构框图。

图2为图1中干接点处理单元的一种电路图。

图3为图1中电压处理单元的一种电路图。

图4为图1中电流处理单元的一种电路图。

具体实施方式

如图1所示的本实用新型的传感器信号转换装置，包括有电源，还具有拨码开关，以及分别与所述电源连接，并且输出分别与单片机连接的干接点处理单元、电流处理单元和电压处理单元，所述单片机向信号发射模块输出处理后的传感器信号，所述的单片机和信号发射模块均由所述电源供电。由于大多传感器的输出信号都为模拟信号，只有电压和电流的区别，因此通过普通拨码开关对不同的信号类型进行对应的拨码，来实现对不同传感器信号的区分，再将区分后的快关信号连通相应处理单元的信号一同输入到单片机进行判断和处理。本实施例中选用普通2位的拨码开关。电源选用金升阳LD03-10B12的3W功率的电源为整个转换装置供电。该电源最大输出12v～250mA。单片机采用STC15F2K60S2系列，其内部自带晶振，且频率可以设定，而且还节省了外部震荡电路。该系列单片机内部的RAM存储模块高达2KB容量，Flash空间最大60KB，而且还带有8路10位的AD转换器，2个串口及其他如定时器等。使用该单片机内部的10位AD转换器，分别对经过转换处理后的三路传感器信号进行A/D转换和运算处理，最后通过串口发送给无线类型的信号发射模块进行发射。信号发射模块选用EnOcean的TCM300无线收发芯片，将单片机处理的结果，通过无线信号发射出去。TCM300无线收发芯片通过串口与单片机连接。单片机按照其串口的协议格式，将需要发射的数据传送到TCM300无线收发芯片的串口，TCM300无线收发芯片收到后内部会自 动进行处理，最后自动发射出去。TCM300无线收发芯片的工作电压是3.3v，因此其与5v的单片机之间的串口连接有电平匹配的问题。一般情况下需要用一个电平转换芯片进行匹配。问了节省成本，更主要是节省电路板的占用空间，可以采用在两个串口之间各加一个几百欧到1k欧的电阻进行连接，本实施例中使用1k欧的电阻。TCM300无线收发芯片的天线选用弹簧天线，并进行水平安装。

如图2所示，在所述的干接点处理单元中包括具有干接点接口P4的干接点输入处理模块，在所述的干接点输入处理模块中输入支路和输出支路通过相连接的节点连接至干接点接口P4的其中一个接点，在所述的输入支路中包括正极连接输入电压的二极管D5，二极管D5通过串联的第八电阻R8连接至所述与输出支路相连的节点；输出支路中包括与输出端AD_2连接的第九电阻R9，在第九电阻R9和输出端AD_2之间设有通过第十三电阻R13的接地结构GND，以及和接地结构并列的包含第五电容C5的第一滤波结构；干接点接口P4的另一接点接地GND。

干接点处理单元采用的是电阻分压方式，检测干接点接口P4当前的开启或闭合状态，将结果输出到单片机进行判断，并与单片机进行隔离。如果干接点接口P4处于断开状态，输入电压VCC_5v经过二极管D5、第八电阻R8和第九电阻R9及第十三电阻R13后回到地，干接点输出端AD_2为高电平。如果干节点接口P4处于闭合状态，输入电压VCC_5v经过二极管D5、第八电阻R8和干节点接口P4回到地，干接点输出端AD_2为低电平。

如图3所示，在所述的电压处理单元中包括接线座结构的电压接口P2，电压接口P2的其中一路输出通过电压输入处理模块中的第六电阻R6输出至单片机，由于单片机端口只能承受最高5v的电压，因此采用电阻分压的方式，将0～10v的电压降为0～5v，供单片机进行处理。在第六电阻R6的下游设有通过第七电阻R7接地的跳线结构J5。当输入电压为0～10v时，跳线结构J5连通，由第六电阻R6和第七电阻R7进行分压，将0～10v的电压降为0～5v，供单片机进行处理。当输入电压为0～5v时，跳线结构J5断开，电压信号经第六电阻R6隔离后通过电压输出端AD_1输出到单片机进行处理。电压输入处理模块中还设有与第七电阻R7并列且接地GND的包含第二电容C2的第二滤波结构，电压接口P2的另一路输出接地GND。

如图4所示，在所述的电流处理单元中包括接线座结构的电流接口P1，电流接口P1的其中一路输出分别连接电流输入处理模块中的第二电阻R2和第三电阻R3，其中第二电阻R2与电流输入处理模块的输出端AD_0连接，第三电阻R3接地GND；在所述第二电阻R2与输出端AD_0之间设有包含第一电容C1且接地GND的第三滤波结构。电流接口P1的另一路输出接地GND。电流处理单元采用电阻检流，将流过第三电阻R3的电流转换为1～5v的 电压输出，经第二电阻R2隔离后输出至单片机进行处理。当电流为4mA时输出电压为1v，满量程20mA时转换输出电压为5v。单片机对1～5v的输入电压进行A/D转换后，将结果转换为对应0～5v的A/D转换值。

通过上述的电路结构，能够对不同传输标准的传感器进行统一接入和输出，使后续接收设备不用区分传感器的传输标准而进行统一的信号输入。

Claims (10)

1.传感器信号转换装置，包括有电源，其特征为：还具有拨码开关，以及分别与所述电源连接，并且输出分别与单片机连接的干接点处理单元、电流处理单元和电压处理单元，所述单片机向信号发射模块输出处理后的传感器信号，所述的单片机和信号发射模块均由所述电源供电。

2.如权利要求1所述的传感器信号转换装置，其特征为：在所述的干接点处理单元中包括具有干接点接口(P4)的干接点输入处理模块，在所述的干接点输入处理模块中输入支路和输出支路通过相连接的节点连接至干接点接口(P4)的其中一个接点，在所述的输入支路中包括正极连接输入电压的二极管(D5)，二极管(D5)通过串联的第八电阻(R8)连接至所述与输出支路相连的节点；输出支路中包括与输出端连接的第九电阻(R9)，在第九电阻(R9)和输出端之间设有接地结构；干接点接口(P4)的另一接点接地。

3.如权利要求2所述的传感器信号转换装置，其特征为：在所述在第九电阻(R9)和输出端之间还设有第一滤波结构。

4.如权利要求1所述的传感器信号转换装置，其特征为：在所述的电压处理单元中包括接线座结构的电压接口(P2)，电压接口(P2)的其中一路输出通过电压输入处理模块中的第六电阻(R6)输出至单片机，电压接口(P2)的另一路输出接地。

5.如权利要求4所述的传感器信号转换装置，其特征为：在第六电阻(R6)的下游设有通过第七电阻(R7)接地的跳线结构(J5)。

6.如权利要求4所述的传感器信号转换装置，其特征为：电压输入处理模块中还设有第二滤波结构。

7.如权利要求1所述的传感器信号转换装置，其特征为：在所述的电流处理单元中包括接线座结构的电流接口(P1)，电流接口(P1)的其中一路输出分别连接电流输入处理模块中的第二电阻(R2)和第三电阻(R3)，其中第二电阻(R2)与电流输入处理模块的输出端连接，第三电阻(R3)接地；电流接口(P1)的另一路输出接地。

8.如权利要求7所述的传感器信号转换装置，其特征为：在所述第二电阻(R2)与电流输入处理模块的输出端之间设有第三滤波结构。

9.如权利要求1至8之一所述的传感器信号转换装置，其特征为：所述单片机和信号发射模块之间通过电平转换芯片进行电平匹配连接。

10.如权利要求1至8之一所述的传感器信号转换装置，其特征为：所述单片机和信号发射模块之间通过电阻进行电平匹配连接。