CN207117305U - 一种数据采集设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数据采集设备，包括ARM芯片和均与其相连的模拟量采集接口、状态量采集接口、开关量输出接口、RS485接口、以太网接口；开关量输出接口包括第一继电器、第一场效应管、第一二极管、4针跳线插座；第一继电器包括线圈、第一组触点和第二组触点；第一场效应管的栅极、源极和漏极分别与AMR芯片的输出引脚、地和线圈相连，线圈还与直流电源相连；4针跳线插座的第二引脚与第一组触点的第一公共触点相连，第三引脚和第一常开触点分别用于作为开关量输出接口的输出端；第二组触点的第二公共触点与直流电源相连，第二常开触点空接，第二常闭触点与4针跳线插座的第一引脚相连。本实用新型不仅能简化系统、节约材料，还能提高整个系统的安全和可靠性。

Description

一种数据采集设备

技术领域

本实用新型属于电力系统技术领域，具体涉及一种数据采集设备。

背景技术

近几年，数字化变电站在我国发展迅速，其主要特点是设备及仪器的智能化、网络化，符合IEC61850标准，即站内的信息实现数字化、通信模式标准化。

变电站自动化系统是一种对智能电子设备提供系统控制、保护、监视、监控等功能新型电力系统，系统能够完整地行使其功能取决于各部分组件的协调与配合，而不同制造厂商的智能电子设备从通信协议、接口调试等方面都限制着变电站自动化系统的发展与应用。目前，电力系统中，主要采用的传统的监控方式，对于不具备IEC61850接口的被监控设备，需要通过增加接口协议转换设备，完成各种监控数据的标准化接口转换，一个被监控设备对应一个转换设备，这种模式存在的主要问题是导致现场设备比较多，施工比较繁琐，维护工作量比较大。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出一种数据采集设备，结构简单、施工方便，不仅能简化系统、节约材料，还能提高整个系统的安全和可靠性。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种数据采集设备，包括ARM芯片、模拟量采集接口、状态量采集接口、开关量输出接口、RS485接口、以太网接口；所述模拟量采集接口、状态量采集接口、开关量输出接口、RS485接口、以太网接口均与ARM芯片电连接；所述开关量输出接口包括第一继电器、第一场效应管、第一二极管、4针跳线插座；所述第一继电器包括线圈、第一组触点和第二组触点；所述第一组触点包括第一公共触点、第一常开触点和第一常闭触点；所述第二组触点包括第二公共触点、第二常开触点和第二常闭触点；所述第一场效应管的栅极、源极和漏极分别与AMR芯片的输出引脚、地和所述的线圈的其中一端相连，所述线圈的另一端与直流电源相连；所述第一二极管与第一继电器并联，第一二级管的正极与直流电源相连；所述4针跳线插座包括第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚，所述第二引脚与第一公共触点相连，第三引脚和第一常开触点分别用于作为开关量输出接口的输出端；所述第四引脚接地；所述第二公共触点与直流电源相连，第二常开触点空接，第二常闭触点通过保险丝与4针跳线插座的第一引脚相连。

进一步地，所述数据采集设备还包括用于供电的电源模块；所述电源模块包括交流电源接口和直流电源接口；所述交流电源接口的输入端用于与市电连接，其输出端顺次连接整流电路和第一降压电路，形成直流电源；所述直流电源接口的输入端用于与直流电源相连，其输出端连接有第二降压电路，形成直流电源。

进一步地，所述交流电源接口为220V交流电源接口；所述直流电源接口为48V直流电源接口。

进一步地，所述状态量采集接口包括第一分压电阻、第二分压电阻、第二场效应管、第一上拉电阻、第三场效应管、第二上拉电阻和第四场效应管；所述第一分压电阻与第二分压电阻串联，且二者的连接点与第二场效应管的源极相连，第二场效应管的栅极接地，第二场效应管的漏极与第三场效应管的栅极相连，且与第一上拉电阻的一端相连，第一分压电阻上远离第二分压电阻的一端用于与外部信号采集设备相连；所述第三场效应管的源极与第二上拉电阻的一端相连，第三场效应管的漏极接地；所述第四场效应管的漏极与第三场效应管的源极相连，第四场效应管的源极接地，第四场效应管的栅极与第二场效应管的源极相连，所述第二分压电阻、第一上拉电阻和第二上拉电阻的另一端均与直流电源相连。

进一步地，所述数据采集设备包括4个以太网接口，4个RS485接口，8路模拟量采集接口，8路输出接口。

进一步地，所述模拟量采集接口包括模拟量采集电路，所述模拟量采集电路包括串联的跟随器电路和12位串行AD转换芯片，所述跟随器电路由运算放大器构成。

进一步地，所述数据采集设备还包括液晶显示模块和状态指示灯，所述液晶显示模块和状态指示灯的输入端均与ARM芯片的输出端相连。

进一步地，所述RS485接口为RS485接口电路，包括TTL转485自适应转换电路和TVS复合二极管，所述TVS复合二极管与TTL转485自适应转换电路的输出端相连。

进一步地，所述TTL转485自适应转换电路为232转485接口电路。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提出一种数据采集设备，结构简单、施工方便，不仅能简化系统、节约材料，还能提高整个系统的安全和可靠性。

本实用新型提出一种数据采集设备，将模拟量、状态量、控制量、智能电子设备等进行综合接入，具备远端实时监测、遇不良情况自动上报等多项功能的监测设备；该设备制造简单，操作简便、安全，经济实用，并且极易推广；从整个电力系统来看，此设备若得到推广应用，提高变电站的智能管理水平，为确保电力设备安全、稳定的运行提供保障，进而更好的为电力系统提供服务。

本实用新型提出一种数据采集设备，硬件采用模块化电路设计，可以最大限度地继承与利用已有的硬件和软件研究成果，从而降低研制风险，并且采用开放性的模块结构，便于实现网络互连，信息互通和功能互操作。

本实用新型提出一种数据采集设备，提供双电源选择，一种直流48V供电，一路交流 220V供电，可以满足设备安装在不同的工作现场的需要。

本实用新型提出一种数据采集设备，功耗低、可靠性高；功能强大、性能价格比高；实时性强，支持多任务；占用空间小，效率高；面向特定应用，可根据需要灵活定制，同时设备系统去掉了与采集无关的功能，具有异步并发处理能力，所以系统有效率高、稳定性好、移植性好等优点。

本实用新型提出一种数据采集设备，提供接口丰富，提供4路以太网接口具有网络交换功能，用于视频图像、门禁系统等网络设备的接入；4路RS485接口用于温湿度、空调、SF6、水位等设备的接入；提供8路模拟量0～5V的输入；以及8路开关量。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的正视图；

图2为本实用新型一种实施例的后视图；

图3为本实用新型开关量输出接口的电路图；

图4为本实用新型状态量采集接口的电路图；

图5为本实用新型RS485接口电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面结合附图对本实用新型的应用原理作详细的描述。

如图1-4所示，一种数据采集设备，包括ARM芯片、模拟量采集接口、状态量采集接口、开关量输出接口、RS485接口、以太网接口；

所述模拟量采集接口、状态量采集接口、开关量输出接口、RS485接口、以太网接口均与ARM芯片电连接；

如图3所示，所述开关量输出接口包括第一继电器、第一场效应管Q1、第一二极管D1、4针跳线插座JP；所述第一继电器包括线圈K4A、第一组触点K4B和第二组触点K5B，所述第一组触点包括第一公共触点(K4B的3脚)、第一常开触点(K4B的4脚)和第一常闭触点(K4B的2脚)；所述第二组触点K5B包括第二公共触点(K5B的3脚)、第二常开触点(K5B的4脚)和第二常闭触点(K5B的2脚)；所述第一场效应管Q1的栅极、源极和漏极分别与AMR芯片的输出引脚、地和线圈K4A的其中一端相连，所述线圈 K4A的另一端与直流电源相连；所述第一二极管D1与第一继电器并联，且第一二极管D1 的正极与直流电源相连；所述4针跳线插座包括第一引脚(1)、第二引脚(2)、第三引脚(3)和第四引脚(4)，所述第二引脚(2)与第一公共触点相连，第三引脚(3)和第一常开触点分别用于作为开关量输出接口的输出端；所述第四引脚(4)接地；所述第二公共触点与直流电源相连，第二常开触点空接，第二常闭触点通过保险丝与4针跳线插座的第一引脚相连。

开关量输出接口主要用于设备的远程控制，如空调、灯光、除湿设备等。

图3中YK4是ARM芯片输出的控制信号(可以是远程控制信号)，当4针跳线插座 JP的第一引脚和第二引脚短路、第三引脚和第四引脚短路时，图3中的YK4A、YK4B分别连接到直流电源的正负极，即可以通过远程信号控制，控制直流电源的输出；当4针跳线插座JP的第二引脚和第三引脚短路时，图3中的YK4A、YK4B可以看成是第一继电器的常开输出节点；从而灵活实现开关量控制输出的类型(干接点输出或者直流电源输出)

进一步地，所述数据采集设备还包括用于供电的电源模块；所述电源模块包括交流电源接口和直流电源接口；所述交流电源接口的输入端用于与市电连接，其输出端顺次连接整流电路和第一降压电路，形成直流电源；所述直流电源接口的输入端用于与直流电源相连，其输出端连接有第二降压电路，形成直流电源。

其中，所述交流电源接口为220V交流电源接口；所述直流电源接口为48V直流电源接口；可以满足设备安装在不同的工作现场的需要。

进一步地，如图4所示，所述状态量采集接口包括第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、第二场效应管Q2、第一上拉电阻R3、第三场效应管Q3、第二上拉电阻R4和第四场效应管Q4；所述第一分压电阻R1与第二分压电阻R2串联，且二者的连接点与第二场效应管Q2的源极相连，第二场效应管Q2的栅极接地，第二场效应管Q2的漏极与第三场效应管Q3的栅极相连，且与第一上拉电阻R3的一端相连，第一分压电阻R1上远离第二分压电阻R2的一端用于与外部信号采集设备相连；所述第三场效应管Q3的源极与第二上拉电阻R4的一端相连，第三场效应管Q3的漏极接地；所述第四场效应管Q4的漏极与第三场效应管Q3的源极相连，第四场效应管Q4的源极接地，第四场效应管Q4的栅极与第二场效应管Q2的源极相连；所述第二分压电阻R2、第一上拉电阻R3和第二上拉电阻R4 的另一端均与直流电源相连。

如图4中所示，当K1是开关量信号时，当信号断开，由于第二分压电阻R2的作用，第二场效应管Q2截至，第三场效应管Q3截至，第四场效应管Q4导通，YX1信号电平为 0；当K1对地闭合，第一分压电阻R1、第二分压电阻R2构成的分压电路不能使第二场效应管Q2、第四场效应管Q4导通，YX1信号电平为1。

当K1是数字信号时：

0电压：在正负0.5V的范围内，第二场效应管Q2、第四场效应管Q4截至，第三场效应管Q3截至，YX1信号电平为1；

正电压：在正1-30V范围内，第四场效应管Q4导通，YX1信号电平为0；

负电压：在负1-负30V范围内，第四场效应管Q4导通截至，第二场效应管Q2导通，第三场效应管Q3导通，YX1信号电平为0。

综上分析可以看出，只有当K1为0电压，或对地短路时，YX1信号电平才为1。其他状态(开路或者有电压输入)下YX1信号电平永远为0，从而实现多种类型状态量信号的采集转换，表现在能够采集传统开关节点的输入、正电源信号输入、负电源信号输入，而且电路转换的结果就是只有当输入点对地短路(或者对地电压在±0.5V以内)，采集结果才是1，其他状态都为0。

状态量采集接口主要用于状态量信号的接入，如红外、烟雾、门禁等设备。

所述模拟量采集接口包括模拟量采集电路，所述模拟量采集电路包括串联的跟随器电路和12位串行AD转换芯片，所述跟随器电路由运算放大器构成；所述第二分压电阻、第一上拉电阻和第二上拉电阻的另一端均与直流电源相连。

所述数据采集设备还包括液晶显示模块和状态指示灯，所述液晶显示模块和状态指示灯的输入端均与ARM芯片的输出端相连。

如图5所示，所述RS485接口为RS485接口电路，包括TTL转485自适应转换电路和TVS复合二极管，所述TVS复合二极管与TTL转485自适应转换电路的输出端相连；更进一步地，所述TTL转485自适应转换电路为232转485接口电路。

RS485接入接口，主要用于对智能设备的采集，如温湿度、SF6气体监测设备、水位监测设备等设备；以太网接口，主要用于数据采集设备与上位机进行交互。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和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效物界定。

Claims (9)

1.一种数据采集设备，其特征在于：包括ARM芯片、模拟量采集接口、状态量采集接口、开关量输出接口、RS485接口、以太网接口；所述模拟量采集接口、状态量采集接口、开关量输出接口、RS485接口、以太网接口均与ARM芯片电连接；所述开关量输出接口包括第一继电器、第一场效应管、第一二极管、4针跳线插座；所述第一继电器包括线圈、第一组触点和第二组触点；所述第一组触点包括第一公共触点、第一常开触点和第一常闭触点；所述第二组触点包括第二公共触点、第二常开触点和第二常闭触点；所述第一场效应管的栅极、源极和漏极分别与AMR芯片的输出引脚、地和所述的线圈的其中一端相连，所述线圈的另一端与直流电源相连；所述第一二极管与第一继电器并联，第一二级管的正极与直流电源相连；所述4针跳线插座包括第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚，所述第二引脚与第一公共触点相连，第三引脚和第一常开触点分别用于作为开关量输出接口的输出端；所述第四引脚接地；所述第二公共触点与直流电源相连，第二常开触点空接，第二常闭触点与4针跳线插座的第一引脚相连。

2.根据权利要求1所述的一种数据采集设备，其特征在于：所述数据采集设备还包括用于供电的电源模块；所述电源模块包括交流电源接口和直流电源接口；所述交流电源接口的输入端用于与市电连接，其输出端顺次连接整流电路和第一降压电路，形成直流电源；所述直流电源接口的输入端用于与直流电源相连，其输出端连接有第二降压电路，形成直流电源。

3.根据权利要求2所述的一种数据采集设备，其特征在于：所述交流电源接口为220V交流电源接口；所述直流电源接口为48V直流电源接口。

4.根据权利要求1所述的一种数据采集设备，其特征在于：所述状态量采集接口包括第一分压电阻、第二分压电阻、第二场效应管、第一上拉电阻、第三场效应管、第二上拉电阻和第四场效应管；所述第一分压电阻与第二分压电阻串联，且二者的连接点与第二场效应管的源极相连，第二场效应管的栅极接地，第二场效应管的漏极与第三场效应管的栅极相连，且与第一上拉电阻的一端相连，第一分压电阻上远离第二分压电阻的一端用于与外部信号采集设备相连；所述第三场效应管的源极与第二上拉电阻的一端相连，第三场效应管的漏极接地；所述第四场效应管的漏极与第三场效应管的源极相连，第四场效应管的源极接地，第四场效应管的栅极与第二场效应管的源极相连，所述第二分压电阻、第一上拉电阻和第二上拉电阻的另一端均与直流电源相连。

5.根据权利要求1所述的一种数据采集设备，其特征在于：所述数据采集设备包括4个以太网接口，4个RS485接口，8路模拟量采集接口，8路输出接口。

6.根据权利要求1所述的一种数据采集设备，其特征在于：所述模拟量采集接口包括模拟量采集电路，所述模拟量采集电路包括串联的跟随器电路和12位串行AD转换芯片，所述跟随器电路由运算放大器构成。

7.根据权利要求1所述的一种数据采集设备，其特征在于：所述数据采集设备还包括液晶显示模块和状态指示灯，所述液晶显示模块和状态指示灯的输入端均与ARM芯片的输出端相连。

8.根据权利要求1所述的一种数据采集设备，其特征在于：所述RS485接口为RS485接口电路，包括TTL转485自适应转换电路和TVS复合二极管，所述TVS复合二极管与TTL转485自适应转换电路的输出端相连。

9.根据权利要求8所述的一种数据采集设备，其特征在于：所述TTL转485自适应转换电路为232转485接口电路。