CN207541433U - 一种可扩展数据采集卡单元 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可扩展数据采集卡单元，包括：底座、通讯模块和若干个功能模块，所述通讯模块和所述功能模块均可拆卸地设置在所述底座上，设置在所述底座上的电路板将所述通讯模块和所述功能模块之间相互电连接在一起，其中，所述通讯模块上设有UART串口收发器，用于接收信息和反馈信息；所述功能模块上设有地址设置装置和输入/输出接口电路，所述地址设置装置用于相同的功能模块的区分，所述输入/输出接口电路用于采集外部数据或输出数据。本实用新型配置灵活，使用简单，遵循统一的标准通讯协议。
Description
技术领域
本实用新型涉及物联网科技技术领域，具体涉及一种可扩展数据采集卡单元。
背景技术
数据采集是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采非电量或者电量信号，送到上位机中进行分析，处理。数据采集系统是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。数据采集卡，即实现数据采集功能的计算机扩展卡，可以通过USB、PXI、PCI、PCI Express、火线(IEEE1394)、PCMCIA、ISA、Compact Flash、485、232、以太网、各种无线网络等总线接入个人计算机。在一些工业现场等行业应用中，设备长时间运行容易出现故障，为了监控这些设备，通常需要多张数据采集卡采集或控制它们，但是这些采集卡可能来至不同厂商，没有遵循相同的通讯协议，配置不灵活等问题。因此设计一种配置灵活，使用简单，遵循统一的标准通讯协议的可扩展采集卡单元是目前工业现场等行业应用的必然需求。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种配置灵活，使用简单，遵循统一的标准通讯协议的可扩展数据采集卡单元。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种可扩展数据采集卡单元，包括：底座、通讯模块和若干个功能模块，所述通讯模块和所述功能模块均可拆卸地设置在所述底座上，设置在所述底座上的电路板将所述通讯模块和所述功能模块之间相互电连接在一起，其中，所述通讯模块上设有UART串口收发器，用于接收信息和反馈信息；所述功能模块上设有地址设置装置和输入/输出接口电路，所述地址设置装置用于相同的功能模块的区分，所述输入/输出接口电路用于采集外部数据或输出数据。
进一步地，所述底座上设有若干个半圆凸台，所述通讯模块和所述功能模块均通过滑槽的方式安装在任意半圆凸台。
进一步地，所述通讯模块还包括24V电源输入接口、24V转5V模块、LM1117-3.3V集成芯片、STM32微处理器和CAN收发器，所述24V转5V模块和所述LM1117-3.3V集成芯片均与所述24V电源输入接口电连接，所述LM1117-3.3V集成芯片为所述STM32微处理器供电，所述24V转5V模块为所述CAN收发器供电，所述STM32微处理器与所述CAN收发器电连接，所述CAN收发器用于接收所述功能模块的数据信息和向所述功能模块发送信息。
进一步地，所述功能模块还包括24V电源输入接口、24V转5V模块、LM1117-3.3V集成芯片、STM32微处理器和CAN收发器，所述24V转5V模块和所述LM1117-3.3V集成芯片均与所述24V电源输入接口电连接，所述LM1117-3.3V集成芯片为所述STM32微处理器供电，所述24V转5V模块为所述CAN收发器供电，所述STM32微处理器与所述CAN收发器电连接，所述CAN收发器用于接收所述通讯模块的数据信息和向所述通讯模块发送信息。
进一步地，若干个功能模块为数字量输入功能模块、数字量输出功能模块、电压输入功能模块、电压输出功能模块、电流输入功能模块和电流输出功能模块中的一种或多种的组合。
更进一步地，所述数字量输入功能模块的输入/输出接口电路为8路数字量输入电路，用于采集外部数据量状态并进行电平转换，电平转换后由数字量输入功能模块的STM32微处理器读取；所述数字量输出功能模块的输入/输出接口电路为8路数字量输出电路，输出所述数字量输出功能模块的STM32微处理器处理过的电平数据。
更进一步地，所述电压输入功能模块的输入/输出接口电路为4路电压输入电路，用于采集外部电压数据；所述电压输出功能模块的输入/输出接口电路为4路电压输出电路，用于输出所述电压输出功能模块的STM32微处理器处理过的电压数据。
更进一步地，所述电流输入功能模块的输入/输出接口电路为4路电流输入电路，用于采集外部电流数据；所述电流输出功能模块的输入/输出接口电路为4路电流输出电路，用于输出所述电流输出功能模块的STM32微处理器处理过的电流数据。
更进一步地，所述通讯模块和所述功能模块上均具有防呆设计，所述通讯模块和功能模块均能够盲插在所述半圆凸台内。
从上述的技术方案可以看出，本实用新型的优点是：
1、由于通讯模块和功能模块均通过滑槽的方式安装在任意半圆凸台，可根据实际情况任意增减功能模块，配置灵活，使用简单，且遵循标准的通讯协议，其中，通讯模块和功能模块上均设有防呆设计，可以盲插；
2、所述功能模块上设有地址设置装置，相同功能模块根据地址拨码区分。
3、本申请的采集卡单元可以替代一部分PLC控制器，降低硬件使用成本。
4、本申请的采集卡单元在自动化模拟仿真领域有广泛的使用前景。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本实用新型的整体外形图。
图2是本实用新型的各个模块外形图。
图3是本实用新型的底座的俯视图。
图4是本实用新型的通讯模块的工作原理图。
图5是本实用新型的数字量输入功能模块的工作原理图。
图6是本实用新型的数字量输出功能模块的工作原理图。
图7是本实用新型的电压/电流输入功能模块的工作原理图。
图8是本实用新型的电压/电流输出功能模块的工作原理图。
图9是本实用新型的工作过程示意图。
图中标记为：底座1、半圆凸台11、电路板12、公串行通讯接口13、通讯模块2、24V电源输入接口21、UART串口收发器22、功能模块3、地址设置装置31、输入/输出接口32、母串行通讯接口33、卡槽34。
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、完整地描述，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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术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，都属于本实用新型保护的范围。
参考图1至图9，如图1、图2和图3所示的一种可扩展数据采集卡单元，包括：底座1、通讯模块2和若干个功能模块3，所述通讯模块2和所述功能模块3均可拆卸地设置在所述底座1上，所述通讯模块2和所述功能模块3上均设有母串行通讯接口33，所述底座1上设有若干个公串行通讯接口13，所述公串行通讯接口13与对应的母串行通讯接口33连接，公串行通讯接口13之间通过设置在所述底座1上的电路板12相互连通使所述通讯模块2和所述功能模块3之间相互电连接，其中，所述通讯模块2上设有UART串口收发器22，用于接收信息和反馈信息；所述功能模块3上设有地址设置装置31和输入/输出接口电路32，所述地址设置装置31用于相同的功能模块3的区分，所述输入/输出接口电路32用于采集外部数据或输出数据。
如图2和图3，所述底座1上设有若干个半圆凸台11，所述通讯模块2和所述功能模块3均通过滑槽的方式安装在任意半圆凸台11，可根据实际情况任意增减功能模块3，配置灵活，使用简单，且遵循标准的通讯协议，其中，所述通讯模块2的两侧和所述功能模块3的两侧上均设有卡槽34作为防呆设计，所述卡槽34的一端位于模块的中部，所述卡槽34的另一端延伸到模块的上端面上，所述卡槽34的设计确保所述通讯模块2和功能模块3均能够盲插在所述半圆凸台11内。
如图4所示，所述通讯模块2还包括24V电源输入接口21、24V转5V模块、LM1117-3.3V集成芯片、STM32微处理器和CAN收发器，所述24V转5V模块和所述LM1117-3.3V集成芯片均与所述24V电源输入接口21电连接，所述LM1117-3.3V集成芯片为所述STM32微处理器供电，所述24V转5V模块为所述CAN收发器和UART串口收发器22供电，所述STM32微处理器与所述CAN收发器、UART串口收发器22电连接，所述CAN收发器用于接收所述功能模块3的数据信息，接收到的数据信息通过通讯模块2的STM32微处理器处理后暂存在STM32微处理器的缓存中，然后通过CAN收发器将STM32微处理器处理后的信息发送到功能模块3，所述UART串口收发器22用于接收上位机的信息，接收到的上位机的信息通过通讯模块2的STM32微处理器处理，处理后的信息再通过UART串口收发器22将反馈信息发送给上位机。
如图5、图6、图7和图8所示，所述功能模块3还包括24V电源输入接口21、24V转5V模块、LM1117-3.3V集成芯片、STM32微处理器和CAN收发器，所述24V转5V模块和所述LM1117-3.3V集成芯片均与所述24V电源输入接口21电连接，所述LM1117-3.3V集成芯片为所述STM32微处理器供电，所述24V转5V模块为所述CAN收发器供电，所述STM32微处理器、所述CAN收发器、地址设置装置31和输入/输出接口电路32电连接，所述CAN收发器用于接收所述通讯模块2的数据信息，接收到的数据信息通过功能模块3的STM32微处理器处理后暂存在STM32微处理器的缓存中，然后通过CAN收发器将STM32微处理器处理后的信息发送到通讯模块2。
若干个功能模块3为数字量输入功能模块、数字量输出功能模块、电压输入功能模块、电压输出功能模块、电流输入功能模块和电流输出功能模块中的一种或多种的组合，配置灵活，使用方便。
如图5和图6所示，所述数字量输入功能模块的输入/输出接口电路32为8路数字量输入电路，用于采集外部数据量状态并进行电平转换，电平转换后由数字量输入功能模块的STM32微处理器读取；所述数字量输出功能模块的输入/输出接口电路32为8路数字量输出电路，输出所述数字量输出功能模块的STM32微处理器处理过的电平数据。
如图7和图8所示，所述电压输入功能模块的输入/输出接口电路32为4路电压输入电路，用于采集外部电压数据；所述电压输出功能模块的输入/输出接口电路32为4路电压输出电路，用于输出所述电压输出功能模块的STM32微处理器处理过的电压数据。
如图7和图8所示，所述电流输入功能模块的输入/输出接口电路32为4路电流输入电路，用于采集外部电流数据；所述电流输出功能模块的输入/输出接口电路32为4路电流输出电路，用于输出所述电流输出功能模块的STM32微处理器处理过的电流数据。
本申请可以通过配置不同的功能模块3进行数据采集，可以替代一部分PLC控制器，降低硬件使用成本，由于可实现实时监测，在自动化模拟仿真领域有广泛的使用前景。
如图9所示，本申请的工作流程为：该可扩展数据采集卡单元上电后，各模块上的“POW”指示灯亮，当上位机有数据指令发送时，通过所述通讯模块2的UART串口收发器22接收数据，通过所述通讯模块2STM32微处理器对接收到的数据指令进行解析，解析完成后的数据指令再通过所述通讯模块2的CAN收发器转发到功能模块3上，当功能模块3接收到的信息有效时，通过功能模块3的CAN收发器将对应的信息发回到通讯模块2的UART串口收发器22上，通讯模块2的UART串口收发器22向上位机发回对应的信息，当功能模块3接收到的信息均无效时，通讯模块2的UART串口收发器22向上位机回发接收错误信息的指令。
以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种可扩展数据采集卡单元，其特征在于，包括：底座(1)、通讯模块(2)和若干个功能模块(3)，所述通讯模块(2)和所述功能模块(3)均可拆卸地设置在所述底座(1)上，设置在所述底座(1)上的电路板(12)将所述通讯模块(2)和所述功能模块(3)之间相互电连接在一起，其中，所述通讯模块(2)上设有UART串口收发器(22)，用于接收信息和反馈信息；所述功能模块(3)上设有地址设置装置(31)和输入/输出接口电路(32)，所述地址设置装置(31)用于相同的功能模块(3)的区分，所述输入/输出接口电路(32)用于采集外部数据或输出数据。
2.根据权利要求1所述的可扩展数据采集卡单元，其特征在于，所述底座(1)上设有若干个半圆凸台(11)，所述通讯模块(2)
和所述功能模块(3)均通过滑槽的方式安装在任意半圆凸台(11)。
3.根据权利要求1所述的可扩展数据采集卡单元，其特征在于，所述通讯模块(2)还包括24V电源输入接口(21)、24V转5V模块、LM1117-3.3V集成芯片、STM32微处理器和CAN收发器，所述24V转5V模块和所述LM1117-3.3V集成芯片均与所述24V电源输入接口(21)电连接，所述LM1117-3.3V集成芯片为所述STM32微处理器供电，所述24V转5V模块为所述CAN收发器供电，所述STM32微处理器与所述CAN收发器电连接，所述CAN收发器用于接收所述功能模块(3)的数据信息和向所述功能模块(3)发送信息。
4.根据权利要求1所述的可扩展数据采集卡单元，其特征在于，所述功能模块(3)还包括24V电源输入接口(21)、24V转5V模块、LM1117-3.3V集成芯片、STM32微处理器和CAN收发器，所述24V转5V模块和所述LM1117-3.3V集成芯片均与所述24V电源输入接口(21)电连接，所述LM1117-3.3V集成芯片为所述STM32微处理器供电，所述24V转5V模块为所述CAN收发器供电，所述STM32微处理器与所述CAN收发器电连接，所述CAN收发器用于接收所述通讯模块(2)的数据信息和向所述通讯模块(2)发送信息。
5.根据权利要求1所述的可扩展数据采集卡单元，其特征在于，若干个功能模块(3)为数字量输入功能模块、数字量输出功能模块、电压输入功能模块、电压输出功能模块、电流输入功能模块和电流输出功能模块中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求5所述的可扩展数据采集卡单元，其特征在于，所述数字量输入功能模块的输入/输出接口电路(32)为8路数字量输入电路，用于采集外部数据量状态并进行电平转换，电平转换后由数字量输入功能模块的STM32微处理器读取；所述数字量输出功能模块的输入/输出接口电路(32)为8路数字量输出电路，输出所述数字量输出功能模块的STM32微处理器处理过的电平数据。
7.根据权利要求5所述的可扩展数据采集卡单元，其特征在于，所述电压输入功能模块的输入/输出接口电路(32)为4路电压输入电路，用于采集外部电压数据；所述电压输出功能模块的输入/输出接口电路(32)为4路电压输出电路，用于输出所述电压输出功能模块的STM32微处理器处理过的电压数据。
8.根据权利要求5所述的可扩展数据采集卡单元，其特征在于，所述电流输入功能模块的输入/输出接口电路(32)为4路电流输入电路，用于采集外部电流数据；所述电流输出功能模块的输入/输出接口电路(32)为4路电流输出电路，用于输出所述电流输出功能模块的STM32微处理器处理过的电流数据。
9.根据权利要求2所述的可扩展数据采集卡单元，其特征在于，所述通讯模块(2)和所述功能模块(3)上均具有防呆设计，所述通讯模块(2)和功能模块(3)均能够盲插在所述半圆凸台(11)内。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721486037.5U CN207541433U (zh) | 2017-11-09 | 2017-11-09 | 一种可扩展数据采集卡单元 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN207541433U true CN207541433U (zh) | 2018-06-26 |
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ID=62611021
Family Applications (1)
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| CN201721486037.5U Active CN207541433U (zh) | 2017-11-09 | 2017-11-09 | 一种可扩展数据采集卡单元 |
Country Status (1)
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2017
- 2017-11-09 CN CN201721486037.5U patent/CN207541433U/zh active Active
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Legal Events
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