CN207557725U - 分布式数据采集系统误差消除装置 - Google Patents

Abstract

一种分布式数据采集系统误差消除装置，包括处理器、温度传感器、温度补偿模块、定时器、时间记录器、数模采集控制模块；所述温度传感器与温度补偿模块连接，温度补偿模块与定时器连接，定时器与时间记录器连接，时间记录器与数模采集控制模块连接；所述处理器与定时器、时间记录器、数模采集控制模块连接；所述处理器用于存储数模采集数据及时间记录器的记录结果；所述温度补偿模块用于根据温度传感器反馈信号调整定时器，所述时间记录器用于记录数模采集控制模块采集动作的时间。解决数据采集系统时间误差消除问题。

Description

分布式数据采集系统误差消除装置

技术领域

本实用新型涉及数据采集系统设计领域，尤其涉及一种可以进行温度补偿的分布式数据采集系统误差消除装置。

背景技术

目前市面上的分布式数据采集系统主要由主机和数据采集器构成，主机和数据采集器主要采用MCU、RTC时钟电路/GPS电路，通讯电路，采集电路、键盘等输入等组成。其中MCU是布式数据采集器的核心协调各个电路模块间的工作，采集电路主要按照MCU设置的采样率进行数据采集，GPS/RTC时钟电路提供系统当前的时间，通讯电路负责采集器间的信息交换，键盘提供录入信息。主机负责协调各个采集器的工作和各个采集器的数据收集，同时提取各个采集器同一个时间段上的数据来进行分析。数据采集器采集数据时会记录数据采集的时间，因此各个采集器的时间误差决定数据的准确性和可靠性。目前分布式数据采集器间系统时间误差消除基本上采用了GPS进行实时授时来解决，通过UART接口实时读取GPS发回来的实时时间来记录数据采集的时间点。或者采用仪器上自带的RTC电路来提供时间。

由于目前系统主要通过MCU读取RTC/GPS的时间，虽然GPS能提供准确的实时时间，由于串口传输速度慢和MCU执行程序时时间的不确定性，当MCU通过串口来读取时间信息，然后将时间信息进行解码，再获取时间后，此时数据采集的真正时间点与MCU获得的时间存在着明显的差异，特别是数据采集系统工作在高采样率情况下。而采用RTC来获取时间方式，采集器提供给RTC电路的晶振存在频偏和温漂，而高精度的恒温晶振价格昂贵等问题，随着仪器工作时间的累积，采集器间的时间误差会逐步累积，最终会导致采集器间时间严重偏差，数据不可靠。特别是在矿井下，GPS无法使用时，只能采用RTC来提供系统。

发明内容

为此，需要提供一种新型的分布式数据采集电路设计。能够解决数据采集系统时间误差消除问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种分布式数据采集系统误差消除装置，包括处理器、温度传感器、温度补偿模块、定时器、时间记录器、数模采集控制模块；

所述温度传感器与温度补偿模块连接，温度补偿模块与定时器连接，定时器与时间记录器连接，时间记录器与数模采集控制模块连接；所述处理器与定时器、时间记录器、数模采集控制模块连接；所述处理器用于存储数模采集数据及时间记录器的记录结果；

所述温度补偿模块用于根据温度传感器反馈信号调整定时器，所述时间记录器用于记录数模采集控制模块采集动作的时间。

进一步地，还包括同步校正电路，所述同步校正电路与处理器连接，所述处理器用于检测同步校正电路输出的同步脉冲。

进一步地，还包括通讯模块，所述通讯模块与同步校正电路连接；

所述通讯模块还用于在多个装置间传输同步校正电路产生的同步脉冲。

优选地，所述同步校正电路还用于接收同步脉冲。

可选地，还包括输入模块，所述输入模块与定时器连接。

区别于现有技术，上述技术方案通过设计温度传感器与温度补偿模块，使得数模采集控制模块在采集动作的时候的时间记录更为准确，不需要在恶劣环境中保持对GPS、无线网等时间源的通信依赖，更好地解决了现有技术中分布式采集系统数据采集时间点记录不够精确的问题。

附图说明

图1为具体实施方式所述的分布式数据采集系统误差消除装置模块图。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1，本实施例一种分布式数据采集系统误差消除装置，包括处理器5、温度传感器9、温度补偿模块8、定时器2、时间记录器3、数模采集控制模块4；

所述温度传感器与温度补偿模块连接，温度补偿模块与定时器连接，定时器与时间记录器连接，时间记录器与数模采集控制模块连接；所述处理器与定时器、时间记录器、数模采集控制模块连接；所述处理器用于存储数模采集数据及时间记录器的记录结果；

所述温度补偿模块用于根据温度传感器反馈信号调整定时器，所述时间记录器用于记录数模采集控制模块采集动作的时间。

通过上述设计，本实用新型解决了传统方法中采用GPS作为同步时钟源时，数据采集系统工作在高采样率情况下，由于串口传输速度慢和MCU执行程序时时间的不确定性，在cpu获取时间后，此时数据采集的真正时间点与MCU获得的时间存在着明显的时间差的问题，保证数据采集的高精度行，温度补偿计算与定时器记录都在内部电路中进行不需要从对外串口获取时间数据，并且在分布式数据采集的不同环境下，避免了不同台数据采集器间的由于温度的差异，导致晶振出现了不同的频偏，从而时间出现不同偏差的问题。保证了在GPS信号无法接收到的地方，数据采集系统仍能正常地工作。

在其他一些进一步的实施例中，还包括同步校正电路6，所述同步校正电路与处理器连接，所述处理器用于检测同步校正电路输出的同步脉冲。通过设计同步校正电路，发出脉冲，能够使得多个装置之间相互进行定时器的时钟校正操作，在一些优选的实施例中，所述同步校正电路可以用于发射同步脉冲，还用于接收同步脉冲；例如，可以将某个装置作为上位机，一对一或一对多地接入到下位机中，上位机的同步校正电路发出脉冲，下位机的同步校正电路接收脉冲，就能够统一定时器的计时开始时间，从而达到多处分布的误差消除装置的时间统一效果。

在另一些进一步的实施例中，还包括通讯模块7，所述通讯模块与同步校正电路连接；所述通讯模块还用于在多个装置间传输同步校正电路产生的同步脉冲。在这里，通讯模块可以是有线线缆的连接方式或无线通讯的连接方式。通过设计通讯模块，尤其是在无线通讯的前提下，能够保证多个装置之间随时都能够进行时间同步。

在图1所示的优选实施例中，还包括输入模块1，所述输入模块与定时器连接。所述输入模块用于进行时间输入，可以来自于键盘等机械输入设备、RTC晶振或是GPS时间源等。

本方案的数据采集系统能够达到如下效果：

1.定时器的初始时间信息，来自RTC\GPS\键盘的输入设置

2.定时器温度补偿值，来自温度传感器的值和晶振的温漂系数曲线

3.定时器的值会根据定时器温度补偿值进行实时调整

4.时间记录器会自动记录下AD采集数据时刻的准确时间

5.同步校正电路会在固定的间隔内接收到通讯控制电路产生的同步脉冲，cpu检测到该同步信号后，用于启动定时器

6.CPU协调上面所有电路的工作

7.通讯电路通过很短线缆或者无线的方式连接主机。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或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，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型专利的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种分布式数据采集系统误差消除装置，其特征在于，包括处理器、温度传感器、温度补偿模块、定时器、时间记录器、数模采集控制模块；

所述温度传感器与温度补偿模块连接，温度补偿模块与定时器连接，定时器与时间记录器连接，时间记录器与数模采集控制模块连接；所述处理器与定时器、时间记录器、数模采集控制模块连接；所述处理器用于存储数模采集数据及时间记录器的记录结果；

所述温度补偿模块用于根据温度传感器反馈信号调整定时器，所述时间记录器用于记录数模采集控制模块采集动作的时间。

2.根据权利要求1所述的分布式数据采集系统误差消除装置，其特征在于，还包括同步校正电路，所述同步校正电路与处理器连接，所述处理器用于检测同步校正电路输出的同步脉冲。

3.根据权利要求2所述的分布式数据采集系统误差消除装置，其特征在于，还包括通讯模块，所述通讯模块与同步校正电路连接；

所述通讯模块还用于在多个装置间传输同步校正电路产生的同步脉冲。

4.根据权利要求2所述的分布式数据采集系统误差消除装置，其特征在于，所述同步校正电路还用于接收同步脉冲。

5.根据权利要求1所述的分布式数据采集系统误差消除装置，其特征在于，还包括输入模块，所述输入模块与定时器连接。