CN206282425U - 一种物联网蓝牙数据采集上传电路及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种物联网蓝牙数据采集上传电路，包括：集成低功耗蓝牙的可编程单片机微控制器芯片U1及其外围电路、天线匹配滤波芯片U2、运算放大器U3、霍尔传感芯片U4、两个可调精密电阻R1、R3和两个固定高精度电阻R2、R4和天线。同时本实用新型还提供了一种物联网蓝牙数据采集上传系统，包括安装了本物联网蓝牙数据采集上传电路的数据采集设备、终端设备、以太网、服务器和数据库。本物联网蓝牙数据采集上传电路及系统采用集成蓝牙的可编程微控制器设计，实现了电路的电参数采集并通过与之配对的终端设备传输采集数据，再由终端设备将数据传输到远程的服务器数据库中。

Description

一种物联网蓝牙数据采集上传电路及系统

技术领域

本实用新型属于数据传输技术领域，具体涉及一种物联网蓝牙数据采集上传电路。

背景技术

目前，采集物联网上传技术已经应用在近距离无线采集离网发电设备的基本电能数据以及离网发电设备的发电量集中统计中。

在小型户外发电设备中使用基于蓝牙的(电能)数据采集物联网上传模块，用户可以通过移动终端设备(带蓝牙的智能手机)用蓝牙于发电设备配对，通过蓝牙传输协议将采集数据发送到终端上，同时终端设备将数据上传到远程服务器的数据库中。在现有技术中，小型户外发电设备的电力数据采集及其显示功能通常是通过片上电路进行采集，由集成在设备上的数码管或是小型液晶屏幕进行显示，由有线串口通讯传输数据给上位机。屏幕显示虽然可以比较直观地显示数据，但是由此产生的显示屏及其外围专用显示芯片的成本较高，硬件比较复杂，而且在互联网交互日益重要的现代生活中，这远远满足不了物联网时代的发展需求。而有线串口数据传输数据尽管在技术上来说已经十分成熟，价格十分低廉，但是在数据传输上用有线传输给上位机，在布置上不够灵活方便，特别是在户外的场景。

目前的发电设备的数据采集系统，大多采用有线通讯系统，将传感器上的采集数据通过有线串口通讯传到本地服务器中，再通过本地网络向远程数据中心传输数据，数据采集系统上直观的屏幕显示界面用于显示采集数据，用于用户实时监测。而采用基于蓝牙通讯的采集系统能够实现物联网的一般性功能-数据传输与上传。可以替代实时性要求不太高，布置灵活，有数据上传要求的采集系统。目前，智能手机已经成为现代社会中人手必备的通讯工具，而智能手机基本上都配有蓝牙功能，因此本发明采用蓝牙无线技术作为通讯手段，可以将采集的电能数据传输到用户的智能手机上，配合相应的手机APP或可以将数据显示在软件中，从而解决了以往采集数据只能显示在设备本身上面的屏幕上的问题，减少以往采集系统的显示部分的硬件成本，以降低产品价格。并且通过蓝牙无线传输，解决了短距离有线串口通讯布线不灵活的缺点，同时由于采集数据传输到了手机，本地上传数据的终端设备可以从电脑变为带蓝牙的可联网的终端设备，这样就也可以用带蓝牙功能的手机(智能手机)代替笨重的电脑完成数据上传远程数据中心的任务。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种物联网蓝牙数据采集上传电路及系统，实现了数据采集并通过蓝牙与之配对的终端设备传输采集数据，再由终端设备将数据传输到远程的服务器数据库中，数据采集准确且及时，而且方便快捷。

为实现上述技术方案，本实用新型提供了一种物联网蓝牙数据采集上传电路，包括：电源、第一控制芯片U1、第二控制芯片U2、第三控制芯片U3、第四控制芯片U4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和天线SMA；所述第一控制芯片U1采用一块集成蓝牙BLE的低功耗可编程微控制器，其与外围电路组成一个可编程单片机最小系统，所述第一控制芯片U1的4、10、21、24、27、28、29脚与输入电源相接，1脚和地相接；所述第一控制芯片U1的12脚与第三控制芯片U3的1脚和2脚相连，所述第一控制芯片U1的13脚与第三控制芯片U3的6脚和7脚相连，所述第一控制芯片U1的25、26脚分别与第二控制芯片U2的3脚和4脚相连；所述第二控制芯片U2采用一种带有阻抗匹配及滤波的功能芯片，所述第二控制芯片U2的1脚接外部天线SMA的接收端，2、5、6脚悬空管脚接地；所述第三控制芯片U3采用一种低电压供电的运算放大器，所述第三控制芯片U3的3脚接第一电阻R1的一端，4脚接地，5脚接第二电阻R2的一端，8脚接电源端；所述第四控制芯片U4采用一种基于霍尔元件的传感器IC，所述第四控制芯片U4的7脚接第三电阻R3的一端，1、2脚和3、4脚分别接入采集电流端(Current_IN_ADC和Current_OUT_ADC)，8脚接电源，5脚接地。

优选的，所述第一电阻R1并接在第三控制芯片U3的3脚和电压采集端Voltage_ADC之间，所述第一电阻R1的可调端接第二电阻R2后接地。

优选的，所述第三电阻R3并接在第三控制芯片U3的5脚和第四控制芯片U4的7脚之间，所述第三电阻R3的可调端接第四电阻R4后接地。

优选的，所述第二电阻R2的一侧接在第一电阻R1的可调端，另一侧接地。

优选的，所述第四电阻R4的一侧接在第三电阻R3的可调端，另一侧接地。

优选的，所述天线SMA的1脚与第二控制芯片U2的1脚相接，所述天线SMA的2脚接地。

本物联网蓝牙数据采集上传电路的工作原理是：

本物联网蓝牙数据采集上传电路是由集成低功耗蓝牙的可编程单片机微控制器芯片U1及其外围电路、天线匹配滤波芯片U2、运算放大器U3、霍尔传感芯片U4、4个电阻(两个可调精密电阻和两个固定高精度电阻)、天线组成的一种蓝牙数据采集上传电路。

本物联网蓝牙数据采集上传电路工作时，首先要和终端设备用蓝牙技术配对，此过程利用控制芯片U1整合的蓝牙系统通过蓝牙通讯协议与终端设备(一般为手机)配对。配对成功后，Voltage_ADC接入需要采集的电压端，Current_IN_ADC和Current_OUT_ADC串接在需要采集电流端，电路采集部分开始工作，第四控制芯片U4将采集电流的大小转化成对应的电压，经第四控制芯片U4的7脚输出。采集到的两组电压信号(一路由Voltage_ADC输入，一路由第四控制芯片U4的7脚输入)先经过精密电阻分压，其中由Voltage_ADC输入的采集电压经过第一电阻R1和第二电阻R2分压，得到合适的电压值送入第三控制芯片U3，经第三控制芯片U3输出一个合适第一控制芯片U1片上模数转换器量程的电压，经过微控制器换算成实际的电压值；而由第四控制芯片U4的7脚输入的电压经过第三电阻R3和第四电阻R4分压，得到合适的电压送入第三控制芯片U3，经第三控制芯片U3输出一个适合第一控制芯片U1片上模数转换器量程的电压，通过微控制器算法换算成实际的电流值；最后由第一控制芯片U1通过片上集成蓝牙传输系统经天线系统(第二控制芯片U2和天线SAM)将采集的电流电压数据传输到终端(一般为手机)。手机上的蓝牙系统将蓝牙采集系统的采集数据经互联网传送到指定的服务器中。

本实用新型还提供了一种本物联网蓝牙数据采集上传系统：包括数据采集设备、终端设备、以太网、服务器和数据库，所述数据采集设备内安装有前述方案中所述的物联网蓝牙数据采集上传电路，所述数据采集设备通过所述蓝牙数据采集上传电路与终端设备通过蓝牙配对并传输数据，所述终端设备通过以太网连接到服务器，所述服务器内置用于数据保存的数据库。

优选的，所述终端设备包括手机、Pad、台式电脑及手提电脑。

本物联网蓝牙数据采集上传系统的工作原理是：首先，蓝牙数据采集上传电路安装在所需进行数据采集的设备当中，当用户需要从设备中获取相应的数据时，先操作带蓝牙功能的联网终端设备(如智能手机、Pad、台式电脑、手提电脑等)，用终端设备上的蓝牙与相应采集设备的蓝牙ID匹配，匹配后采集设备上的采集数据将通过蓝牙传输协议发送到带蓝牙的相应的联网终端设备上，终端设备可以从设备上获取事先设定的设备信息和采集的电力信息，同时联网将数据通过TCP/IP协议与远端服务器建立通讯，将采集电数据传输到服务器中，服务器再将接收到的信息保存到相应的数据库中，达到物联的最终目的。

本实用新型提供的一种物联网蓝牙数据采集上传电路及系统的有益效果在于：

1)、本物联网蓝牙数据采集上传电路采用集成蓝牙的可编程微控制器设计，实现了电路的电参数(如电压、电流、功率等)采集并通过与之配对的终端设备传输采集数据，再由终端设备(智能手机等可联网设备)将数据传输到远程的服务器数据库中。电路集成度高，且硬件可编程，对于采集数据修正和后期系统升级可以采用蓝牙无线传输的方式，大大简化维护难度；

2)、本物联网蓝牙数据采集上传系统使用蓝牙技术进行无线传输采集数据到终端设备，具体应用到与智能手机的交互中，数据可以显示在手机软件中，由于目前智能手机的普及率十分高，几乎人手一部，以此作为数据显示的终端可以有效地降低采集显示的硬件成本。同时通过蓝牙传输采集的电能数据到手机终端，可以方便用户记录设备发电数据及使用情况，而且手机终端将数据汇成结果后，再将数据传输到远程服务器的数据库，从而间接地完成了物联网数据上传的需要，同时又解决了以往传统的数据采集系统存在的组网困难的问题。

3)、本物联网蓝牙数据采集上传系统由于采用与外界有更加普遍的通讯手段—手机，采用蓝牙采集系统，通过手机终端上的蓝牙与采集系统进行配对，用户可以将配备蓝牙采集物联网上传系统的设备的电能数据收集到手机上并显示，解决了数据的实时观察要求，同时，手机将实时采集数据进行处理压缩，将电能数据定期汇报到远程数据中心，实现了采集数据的监测，另外，除了用手机作为传输中继，只要是带蓝牙的终端设备都可以收到采集的数据，结合终端设备的网络条件，即可完成数据直接上传到远程的数据中心中，这种方法相比于实时串口有线通讯，虽然时效性较差，但是组网方便，无需额外终端设备的介入，大大减少了采集系统通讯链路的成本。

附图说明

图1为本实用新型中蓝牙数据采集上传电路的示意图。

图2为本实用新型中物联网蓝牙数据采集上传系统的示意图

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通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，均属于本实用新型的保护范围。

实施例1：一种物联网蓝牙数据采集上传电路。

参照图1所示，一种物联网蓝牙数据采集上传电路，包括：电源、第一控制芯片U1、第二控制芯片U2、第三控制芯片U3、第四控制芯片U4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和天线SMA；所述第一控制芯片U1采用一块集成蓝牙BLE的低功耗可编程微控制器，其与外围电路组成一个可编程单片机最小系统，所述中第一控制芯片U1的4、10、21、24、27、28、29脚与输入电源相接，1脚和地相接；所述第一控制芯片U1的12脚与第三控制芯片U3的1脚和2脚相连，所述第一控制芯片U1的13脚与第三控制芯片U3的6脚和7脚相连，所述第一控制芯片U1的25、26脚分别与第二控制芯片U2的3脚和4脚相连；所述第二控制芯片U2采用一种阻抗匹配及滤波的功能芯片，所述第二控制芯片U2的1脚接外部天线SMA的接收端，2、5、6脚悬空管脚接地；所述第三控制芯片U3采用一种低电压供电的运算放大器，所述第三控制芯片U3的3脚接第一电阻R1的一端，4脚接地，5脚接第二电阻R2的一端，8脚接电源端；所述第四控制芯片U4采用一种基于霍尔元件的传感器IC，所述第四控制芯片U4是的7脚接第三电阻R3的一端，1、2脚和3、4脚分别接入采集电流端，8脚接电源，5脚接地。

参照图1所示，所述第一电阻R1并接在第三控制芯片U3的3脚和电压采集端Voltage_ADC之间，所述第一电阻R1的可调端接第二电阻R2后接地。所述第三电阻R3并接在第三控制芯片U3的5脚和第四控制芯片U4的7脚之间，所述第三电阻R3的可调端接第四电阻R4后接地。所述第二电阻R2的一侧接在第一电阻R1的可调端，另一侧接地。所述第四电阻R4的一侧接在第三电阻R3的可调端，另一侧接地。所述天线SMA的1脚与第二控制芯片U2的1脚相接，所述天线SMA的2脚接地。

本物联网蓝牙数据采集上传电路的工作原理是：本物联网蓝牙数据采集上传电路是由集成低功耗蓝牙的可编程单片机微控制器芯片U1及其外围电路、天线匹配滤波芯片U2、运算放大器U3、霍尔传感芯片U4、4个电阻(两个可调精密电阻和两个固定高精度电阻)、天线组成的一种蓝牙数据采集上传电路。

本物联网蓝牙数据采集上传电路工作时，首先要和终端设备用蓝牙技术配对，此过程利用控制芯片U1整合的蓝牙系统通过蓝牙通讯协议与终端设备(一般为手机)配对。配对成功后，Voltage_ADC接入需要采集的电压端，Current_IN_ADC和Current_OUT_ADC串接在需要采集电流端，电路采集部分开始工作，第四控制芯片U4将采集电流的大小转化成对应的电压，经第四控制芯片U4的7脚输出。采集到的两组电压信号(一路由Voltage_ADC输入，一路由第四控制芯片U4的7脚输入)先经过精密电阻分压，其中由Voltage_ADC输入的采集电压经过第一电阻R1和第二电阻R2分压，得到合适的电压值送入第三控制芯片U3，经第三控制芯片U3输出一个合适第一控制芯片U1片上模数转换器量程的电压，经过微控制器换算成实际的电压值；而由第四控制芯片U4的7脚输入的电压经过第三电阻R3和第四电阻R4分压，得到合适的电压送入第三控制芯片U3，经第三控制芯片U3输出一个适合第一控制芯片U1片上模数转换器量程的电压，通过微控制器算法换算成实际的电流值；最后由第一控制芯片U1通过片上集成蓝牙传输系统经天线系统(第二控制芯片U2和天线SAM)将采集的电流电压数据传输到终端(一般为手机)。手机上的蓝牙系统将蓝牙采集系统的采集数据经互联网传送到指定的服务器中。

实施例2：一种物联网蓝牙数据采集上传系统。

参照图2所示，一种物联网蓝牙数据采集上传系统，包括数据采集设备100、终端设备200、以太网300、服务器400和数据库500，所述数据采集设备100内安装有实施例1中所述的物联网蓝牙数据采集上传电路，所述数据采集设备100通过所述蓝牙数据采集上传电路与终端设备200通过蓝牙配对并传输数据，所述终端设备200通过以太网300连接到服务器400，所述服务器400内置用于数据保存的数据库500，本实施例中的终端设备200为智能手机。

本物联网蓝牙数据采集上传系统的工作原理是：首先，如实施例1中所述的蓝牙数据采集上传电路安装在所需进行数据采集的数据采集设备100当中，当用户需要从数据采集设备100中获取相应的数据时，先操作带蓝牙功能的联网终端设备200(如智能手机、Pad、台式电脑、手提电脑等)，用终端设备200上的蓝牙与相应数据采集设备100的蓝牙ID匹配，匹配后数据采集设备100上的采集数据将通过蓝牙传输协议发送到带蓝牙的相应的联网终端设备200上，终端设备200可以从设备上获取事先设定的设备信息和采集的电力信息，同时联网将数据通过TCP/IP协议的以太网300与远端服务器400建立通讯，将采集电数据传输到服务器400中，服务器400再将接收到的信息保存到相应的数据库500中，达到物联的最终目的。

以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，但本实用新型不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本实用新型所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本实用新型保护的范围。

Claims (8)

1.一种物联网蓝牙数据采集上传电路，其特征在于包括：电源、第一控制芯片U1、第二控制芯片U2、第三控制芯片U3、第四控制芯片U4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和天线SMA；

所述第一控制芯片U1采用集成了蓝牙BLE的编程微控制器，所述第一控制芯片U1的4、10、21、24、27、28、29脚与输入电源相接，1脚和地相接；

所述第一控制芯片U1的12脚与第三控制芯片U3的1脚和2脚相连，所述第一控制芯片U1的13脚与第三控制芯片U3的6脚和7脚相连，所述第一控制芯片U1的25、26脚分别与第二控制芯片U2的3脚和4脚相连；

所述第二控制芯片U2的1脚接外部天线SMA的接收端，2、5、6脚悬空管脚接地；

所述第三控制芯片U3的3脚接第一电阻R1的一端，4脚接地，5脚接第二电阻R2的一端，8脚接电源端；

所述第四控制芯片U4是的7脚接第三电阻R3的一端，1、2脚和3、4脚分别接入采集电流端，8脚接电源，5脚接地。

2.如权利要求1所述的物联网蓝牙数据采集上传电路，其特征在于：所述第一电阻R1并接在第三控制芯片U3的3脚和电压采集端Voltage_ADC之间，所述第一电阻R1的可调端接第二电阻R2后接地。

3.如权利要求2所述的物联网蓝牙数据采集上传电路，其特征在于：所述第三电阻R3并接在第三控制芯片U3的5脚和第四控制芯片U4的7脚之间，所述第三电阻R3的可调端接第四电阻R4后接地。

4.如权利要求3所述的物联网蓝牙数据采集上传电路，其特征在于：所述第二电阻R2的一侧接在第一电阻R1的可调端，另一侧接地。

5.如权利要求4所述的物联网蓝牙数据采集上传电路，其特征在于：所述第四电阻R4的一侧接在第三电阻R3的可调端，另一侧接地。

6.如权利要求5所述的物联网蓝牙数据采集上传电路，其特征在于：所述天线SMA的1脚与第二控制芯片U2的1脚相接，所述天线SMA的2脚接地。

7.一种物联网蓝牙数据采集上传系统，其特征在于：包括数据采集设备、终端设备、以太网、服务器和数据库，所述数据采集设备内安装有如权利要求6所述的物联网蓝牙数据采集上传电路，所述数据采集设备通过所述蓝牙数据采集上传电路与终端设备通过蓝牙配对并传输数据，所述终端设备通过以太网连接到服务器，所述服务器内置用于数据保存的数据库。

8.如权利要求7所述的物联网蓝牙数据采集上传系统，其特征在于：所述终端设备包括手机、Pad、台式电脑及手提电脑。