CN205139645U - 一种同步采集电路及同步采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种同步采集电路，其包括同步控制单元、输入单元、脉冲序列产生单元、通讯单元、脉冲序列检测单元、采集控制单元和定时单元，所述的输入单元与同步控制单元通讯连接，同步控制单元与脉冲序列产生单元通讯连接，脉冲序列产生单元分别与脉冲序列检测单元和通讯单元通讯连接，脉冲序列检测单元与定时单元通讯连接，定时单元与采集控制单元通讯连接。通过把各台同步采集电路集中并通过较短的电线相互连接，将各台同步采集电路的定时单元同步到同一时间基准，那么在预设的时间点，不同的同步采集电路可以做到同步采集。

Description

一种同步采集电路及同步采集系统

技术领域

本实用新型涉及数据采集及传输技术领域，尤其涉及同步采集电路。

背景技术

数据采集电路是对传感器信号进行数据化记录的设备,它所记录的数据是现代许多信号处理系统进行数值分析的基础。为满足生产或研究的要求经常需要多台数据采集电路进行同步采集。多台仪器的同步精度直接影响采集数据的质量。目前多台仪器同步的控制方式主要是将一台仪器设为“主”控制仪器，其他设为“从”仪器。用主控制仪器的启动信号来触发启动“从”仪器来实现同步。这种方法需要通过有线或无线的方法将主控制仪器的启动信号传输到从仪器，特别是目前数据采集电路普遍采用MCU或者DSP处理器，这些通用的处理器在检测这个信号过程中会产生时间误差，导致AD采集不能很好的同步，从而影响采集数据的质量。当数据采集电路之间的距离比较远时，这时如果采用有线方式，需要的电缆就变得很长、很重，这不仅增加了人力成本，而且还增加设备成本。而如果采用无线方式，由于长距离会导致无线无法进行正常通讯(特别是在矿井下)，使得系统无法正常工作。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题，在于提供同步采集电路，解决使用传统的数据采集电路进行数据同步采集时，在控制信号的传输与检测过程中产生的时间误差，导致采集不能很好的同步，采集的数据质量不高的问题。

本实用新型是这样实现的：同步采集电路，包括同步控制单元、输入单元、脉冲序列产生单元、通讯单元、脉冲序列检测单元、采集控制单元和定时单元，所述的输入单元与同步控制单元通讯连接，同步控制单元与脉冲序列产生单元通讯连接，脉冲序列产生单元分别与脉冲序列检测单元和通讯单元通讯连接，脉冲序列检测单元与定时单元通讯连接，定时单元与采集控制单元通讯连接。上述单元与连接关系的作用在于输入单元接收触发信号、并在接收到触发信号后发送启动指令给同步控制单元，该同步控制单元在接收到该启动指令后，产生同步触发控制指令，并将该同步触发控制指令发送到脉冲序列产生单元，脉冲序列产生单元在接收到该同步触发控制指令时产生一个特定序列脉冲，一方面把该脉冲输入到脉冲序列检测单元，脉冲序列检测单元收到后与保存的序列匹配时将产生一个同步触发信号给定时单元来启动定时单元工作，从而控制采集控制单元进行数据采集，另一方面将该特定序列脉冲输入到通讯单元，由通讯单元传输到其它电路。

本实用新型的输入单元包括实时时钟和手动输入模块。实时时钟可以为能进行外部的人为编辑和调整的时钟，其能为后续脉冲序列产生单元提供时间基准，从而产生与该实时时钟的时间相对应的特定序列脉冲。手动输入模块用于连接同步控制单元，在需要采集外部信息或者需要在各个采集电路间同步时间时，为同步控制单元提供手动触发信号。

本实用新型的同步控制单元、脉冲序列产生单元、脉冲序列检测单元和/或采集控制单元为现场可编程门阵列构成。采用现场可编程门阵列在检测各个单元之间的传递信号过程中产生的误差时间极小，更好的实现采集数据的同步，并且采用现场可编程门阵列的各单元器件功耗低、兼容性强、成本低。

本实用新型的通讯单元为485通讯单元。采用485通讯电路，使得各台采集电路之间以及各采集电路与本实用新型电路之间没有直接的电气连接，避免各仪器之间的相互干扰并且电路抗干扰能力强、灵敏度高、传输距离远。

本实用新型的采集控制单元为现场可编程门阵列构成的AD采集控制模块。现场可编程门阵列构成的AD采集控制模块对于微弱信号的采集和处理能力非常强、控制灵活简单，运行速度快、周期短、能够适应复杂多变的环境。

本实用新型是这样实现的：同步采集系统，其由一台以上的同步采集电路，同步采集电路之间的通讯单元通过有线或者无线的方式相互通讯连接。同步采集系统可以由两台采用本实用新型所述的同步采集电路构成，也可以三台或者更多。采用同步采集电路构成的同步采集系统，各个电路之间要实现通讯，可以采用有线或者无线的通讯方式。采用以上方式，可以以其中一台电路实时时钟的时间为基准，该台电路所产生的特定序列脉冲通过通讯单元发送给其他各台电路，以对其他各台电路中的定时单元进行时间调整。

本实用新型的同步采集电路具有如下优点：数据采集同步性高、采集数据质量好、操作简单方便，减少工作量和工作强度、降低设备和人工成本。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

附图标记说明：

1、同步控制单元；

2、输入单元；21、实时时钟；22、手动输入；

3、脉冲序列产生单元；

4、通讯单元；

5、脉冲序列检测单元；

6、定时单元

7、采集控制单元。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1，本实用新型，所述的同步采集电路，包括同步控制单元1、输入单元2、脉冲序列产生单元3、通讯单元4、脉冲序列检测单元5、采集控制单元7和定时单元6，所述的输入单元2与同步控制单元1通讯连接，同步控制单元1与脉冲序列产生单元3通讯连接，脉冲序列产生单元3分别与脉冲序列检测单元5和通讯单元4通讯连接，脉冲序列检测单元5与定时单元6通讯连接，定时单元6与采集控制单元7通讯连接。上述单元与连接关系的作用在于输入单元2接收触发信号、并在接收到触发信号后发送启动指令给同步控制单元1，该同步控制单元1在接收到该启动指令后，产生同步触发控制指令，并将该同步触发控制指令发送到脉冲序列产生单元3，脉冲序列产生单元3在接收到该同步触发控制指令时产生一个特定序列脉冲，特定序列脉冲可以是与输入单元2输入的时间具有对应关系的序列脉冲，一方面把该特定序列脉冲输入到脉冲序列检测单元5，脉冲序列检测单元5收到后与保存的序列匹配时将产生一个同步触发信号给定时单元6来启动定时单元6工作，另一方面将该特定序列脉冲输入到通讯单元4，由通讯单元4传输到其它同步采集电路。特别的，当在采集数据过程，如果仅需要对某一地点进行单一的数据采集，而不需要多台电路同步工作采集数据。例如：对小型蔬菜大棚温度、湿度的数据采集，就可以采用这种同步控制电路，数据采集电路的工作方式是：输入单元2接收触发信号、并在接收到触发信号后发送启动指令给同步控制单元1，该同步控制单元1在接收到该启动指令后，产生同步触发控制指令，并将该同步触发控制指令发送到脉冲序列产生单元3，脉冲序列产生单元3在接收到该同步触发控制指令时产生一个特定序列脉冲，只需要把该脉冲输入到脉冲序列检测单元5，脉冲序列检测单元5收到后与保存的序列匹配时将产生一个同步触发信号给定时单元6来启动定时单元6工作，从而可以达到控制采集控制单元7进行蔬菜大棚内温度、湿度数据采集，这样就可以为蔬菜生长提供适宜的环境。优选的，该输入单元2可以采用手动输入22，这样能够根据具体的情况需要进行输入，从而更加方便控制采集器的工作时间。

请参阅图1，本实用新型的输入单元2包括实时时钟21和手动输入22模块。实时时钟21可以为能进行外部的人为编辑和调整的时钟，其能为后续脉冲序列产生单元3提供时间基准，从而产生与该实时时钟21的时间相对应的特定序列脉冲。手动输入22模块用于连接同步控制单元1，在需要采集外部信息或者需要在各个采集电路间同步时间时，为同步控制单元1提供手动触发信号。优选的，实时时钟21可以采用GPS实时时钟21，这种实时时钟21不会因为自身、环境等因素长时间使用带来累计误差从而影响数据采集的实时性，稳定可靠。

请参阅图1，优选的，本实用新型的同步控制单元1、脉冲序列产生单元3、脉冲序列检测单元5和/或采集控制单元7为现场可编程门阵列构成。采用现场可编程门阵列在检测各个单元之间的传递信号过程中产生的误差时间极小，更好的实现采集数据的同步，并且采用现场可编程门阵列的各单元器件功耗低、兼容性强、成本低。采用现场可编程门阵列可以将同步控制单元1、脉冲序列产生单元3、脉冲序列检测单元5、采集控制单元7集成到一个芯片上，减少了产品的体积和质量；采用现场可编程门阵列来检测同步信号，可以有效减少软件运行的不确定性导致同步信号检测出现误差，从而影响数据采集的精度。

请参阅图1，优选的，本实用新型的通讯单元4为485通讯单元4。采用485通讯电路，使得各台采集电路之间以及各采集电路与本实用新型电路之间没有直接的电气连接，避免各同步采集电路之间的相互干扰并且电路抗干扰能力强、灵敏度高、传输距离远。

请参阅图1，优选的，本实用新型的采集控制单元7为现场可编程门阵列构成的AD采集控制模块。现场可编程门阵列构成的AD采集控制模块对于微弱信号的采集和处理能力非常强、控制灵活简单，运行速度快、周期短、能够适应复杂多变的环境。

请参阅图1，本实用新型是这样实现的：同步采集系统，其由一台以上的同步采集电路，同步采集电路之间的通讯单元4通过有线或者无线的方式相互通讯连接。同步采集系统可以由两台采用本实用新型所述的同步采集电路构成，也可以三台或者更多。采用同步采集电路构成的同步采集系统，各个电路之间要实现通讯，可以采用有线或者无线的通讯方式。采用以上方式，可以以其中一台电路实时时钟21的时间为基准，该台电路所产生的特定序列脉冲通过通讯单元4发送给其他各台电路，以对其他各台电路中的定时单元6进行时间调整。

特别的，当要进行数据采集的环境比较复杂，采集的数据的内容、种类比较多样。例如，在矿井中的采矿作业，矿井下有采矿区，而且采矿区的深度也不尽相同，对不同采矿区的瓦斯浓度、温度、氧气浓度进行采集以保证工作安全，那么单一的数据采集电路就不能满足需求，采集数据的质量不高，用本实用新型的同步系统就可以很好地解决这一问题，具体做法为：同步采集系统的任一同步采集电路(此时作为主机)输入单元2接收触发信号、并在接收到触发信号后发送启动指令给同步控制单元1，该同步控制单元1在接收到该启动指令后，产生同步触发控制指令，并将该同步触发控制指令发送到脉冲序列产生单元3，脉冲序列产生单元3在接收到该同步触发控制指令时产生一个特定序列脉冲，在把该脉冲输入到脉冲序列检测单元5，脉冲序列检测单元5收到后与保存的序列匹配时将产生一个同步触发信号给定时单元6来启动定时单元6工作，同时将该特定序列脉冲输入到通讯单元4，由通讯单元4传输到其它台同步采集电路(此时作为从机)的脉冲序列检测单元5，其他台同步采集电路脉冲序列检测单元5收到后与保存的序列匹配时将产生一个同步触发信号给定时单元6来启动定时单元6工作，通过这种方式让整个同步采集系统定时单元6同步到同一个时间基准。

经过以上方式，同步到同一个时间基准的各台同步采集电路，可以在定时单元6的控制下，手动或者自动的控制采集控制单元7同步工作，将矿井下不同采矿区的瓦斯浓度、温度、氧气浓度进行同步采集，实现同步数据采集的效果这样采集的数据质量高、可靠，保证工作安全。并且根据需要这种同步采集系统的各台同步采集电路都可以作为主机，实现对其他台同步采集电路的控制，方便、采集数据质量高。

在一些实施例中，可以在产品出厂的时候，或者安装之前，或者工作之前(如人员携带下井之前)，把各台同步采集电路集中在较小的区域内，通过较短的电线相互连接(当然，也可以在较近的距离通过无线方式相互连接)，通过一台同步采集电路为主机，将各台同步采集电路的定时单元同步到同一时间基准。而后断开连接，各自独自出厂、安装或由人员携带到工作场所。由于这时各台同步采集电路的时间基准一致，那么在预设的时间点，不同的同步采集电路可以做到同步采集。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种同步采集电路，其特征在于，其包括同步控制单元、输入单元、脉冲序列产生单元、通讯单元、脉冲序列检测单元、采集控制单元和定时单元，所述的输入单元与同步控制单元通讯连接，同步控制单元与脉冲序列产生单元通讯连接，脉冲序列产生单元分别与脉冲序列检测单元和通讯单元通讯连接，脉冲序列检测单元与定时单元通讯连接，定时单元与采集控制单元通讯连接。

2.根据权利要求1所述的同步采集电路，其特征在于，所述的输入单元包括实时时钟和手动输入模块。

3.根据权利要求1所述的同步采集电路，其特征在于，所述的同步控制单元、脉冲序列产生单元、脉冲序列检测单元和/或采集控制单元为现场可编程门阵列构成。

4.根据权利要求1所述的同步采集电路，其特征在于，所述的通讯单元为485通讯单元。

5.根据权利要求1所述的同步采集电路，其特征在于，所述的采集控制单元为现场可编程门阵列构成的AD采集控制模块。

6.一个同步采集系统，其特征在于，其由一台以上的权利要求1至5中任意一个同步采集电路，同步采集电路之间的通讯单元通过有线或者无线的方式相互通讯连接。