CN207976740U

CN207976740U - 一种通用型数据采集终端及其系统装置

Info

Publication number: CN207976740U
Application number: CN201820383651.7U
Authority: CN
Inventors: 廖旭涛; 万富; 任宗强; 曹丹平; 李刚; 徐文华; 胡庆红; 徐哲
Original assignee: Anhui Urban Construction Design Research Institute Ltd By Share Ltd
Current assignee: Anhui Urban Construction Design Research Institute Ltd By Share Ltd
Priority date: 2018-03-21
Filing date: 2018-03-21
Publication date: 2018-10-16
Anticipated expiration: 2028-03-21

Abstract

本实用新型公开了一种通用型数据采集终端及其系统装置，测量值、控制信号或类似信号的传输系统设备技术领域，包括数据采集终端本体，所述数据采集终端本体具体由微处理器MCU单元、可配置数据采集单元、可扩展存储单元、电源单元和外围接口单元构成，其中，所述可配置数据采集单元、所述可扩展存储单元和所述外围接口单元分别与所述微处理器MCU单元连接；所述可配置数据采集单元具体由信号输入选择通道模块、信号调理电路模块和信号转换选择电路模块构成；本实用新型，通过对数据采集终端本体的设置可以测量不同类型的传感器，降低了数据采集装置的复杂性，该数据采集终端采用无线和有线通讯兼容的方式，使得连接主控模块的设备具有多样性。

Description

一种通用型数据采集终端及其系统装置

技术领域

本实用新型涉及测量值、控制信号或类似信号的传输系统设备技术领域，具体为一种通用型数据采集终端及其系统装置。

背景技术

传感器作为信息技术和信息系统的关键基础原件和最前沿工具，是高度自动化乃至现代高端技术必不可少的一个关键组成部分。传统采集器主要以单一的数据采集类型为主，传统采集器在数据采集过程中需要与传感器具备一致性，在同时对多种类型信号的采集系统中就需要多种采集器，一定程度上增加了成本。

在目前的自动测控系统中，测量系统与主控端的通信，大部分采用无线通讯和有线通讯等一些专门设置通信方式中的一种，很难做到兼容多种通信，这些通讯往往受到距离限制和主控终端的限制无法灵活性调试和布置分散设备，无形的增加系统的复杂性以及成本，因此设计一种通用型数据采集终端及其系统装置是迫切需要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种通用型数据采集终端及其系统装置，以解决现有技术中对传感器信息采集过程中采集器不具备一致性、采集信息难以有效传输、兼容性差等技术问题。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供了一种通用型数据采集终端，包括数据采集终端本体，所述数据采集终端本体具体由微处理器MCU单元、可配置数据采集单元、可扩展存储单元、电源单元和外围接口单元构成，其中，所述可配置数据采集单元、所述可扩展存储单元和所述外围接口单元分别与所述微处理器MCU单元连接；

所述可配置数据采集单元具体由信号输入选择通道模块、信号调理电路模块和信号转换选择电路模块构成，所述微处理器MCU单元和所述信号调理电路模块分别与所述信号输入选择通道模块连接，所述信号调理电路模块与所述信号转换选择电路模块连接，所述信号转换选择电路模块与所述微处理器MCU单元点连接；

所述信号调理电路模块具体由电压型调理电路模块、电流型调理电路模块、电阻型调理电路模块、脉冲频率型调理电路模块和数字型调理电路模块构成；

所述信号转换选择电路模块具体由ADC模数转换电路模块、TIM定时器捕获模块、数字电路模块构成；

所述电压型调理电路模块、电流型调理电路模块、电阻型调理电路模块、脉冲频率型调理电路模块和数字型调理电路模块分别与所述信号输入选择通道模块连接；

所述电压型调理电路模块、电流型调理电路模块、电阻型调理电路模块分别与所述ADC模数转换电路模块连接；

所述TIM定时器捕获模块与所述脉冲频率型调理电路模块连接；

所述数字型调理电路模块与所述数字电路模块连接；

所述数字型调理电路模块具体由485通讯控制转换电路模块、232通讯控制转换电路模块、IIC通讯控制转换电路模块、SPI通讯控制转换电路模块和TTL串行同步或异步通信电路模块构成。

进一步，所述电源单元具体由低压差稳压电路模块、蓄电池、电池管理电路模块、太阳能电池、AC/DC逆变电路构成，所述低压差稳压电路模块与所述微处理器MCU单元连接，所述低压差稳压电路模块与所述蓄电池连接，所述蓄电池与所述电池管理电路模块连接，所述太阳能电池、所述AC/DC逆变电路分别与所述电池管理电路模块连接，所述AC/DC逆变电路与市电连接。

进一步，所述外围接口单元具体由有线传输模块、无线传输模块、GPS模块和外部接口构成，所述有线传输模块、无线传输模块、GPS模块和外部接口分别与所述微处理器MCU单元连接。

进一步，所述可配置数据采集单元至少为一个。

本实用新型还提供一种通用型数据采集终端系统装置，该装置包括多个数据采集终端本体，每个所述数据采集终端本体均与主控模块连接，所述主控模块与数据服务中心模块连接。

进一步，所述数据采集终端本体至少为一个。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：本实用新型提供了一种通用型数据采集终端及其系统装置，通过对数据采集终端本体的设置可以测量不同类型的传感器，即可以分时传输属于不同类型的传感器测量结果，从而实现了数据采集通道的分时复用，降低了数据采集装置的复杂性，准确地说提供了一种通用型的数据采集终端；该数据采集终端采用无线和有线通讯兼容的方式，使得连接主控模块的设备具有多样性，对于分散式设备具有良好的现场布置和调试，加大了装置的实用性。

附图说明

图1是一种通用型数据采集终端的结构示意图；

图2是一种通用型数据采集终端中微处理器MCU单元与可配置数据采集单元之间连接示意图；

图3是一种通用型数据采集终端系统装置的结构示意图；

图4是电压型调理电路模块连接示意图；

图5是电流型调理电路模块连接示意图；

图6是电阻型调理电路模块连接示意图；

图7是脉冲频率型调理电路模块连接示意图；

图8是脉冲频率型调理电路模块连接示意图；

图9是电源单元连接示意图。

图中：1、微处理器MCU单元；2、可配置数据采集单元；3、可扩展存储单元；4、电源单元；5、外围接口单元；21、信号输入选择通道模块；22、信号调理电路模块；23、信号转换选择电路模块；221、电压型调理电路模块；222、电流型调理电路模块；223、电阻型调理电路模块；224、脉冲频率型调理电路模块；225、数字型调理电路模块；231、ADC模数转换电路模块；232、TIM定时器捕获模块；233、数字电路模块；41、低压差稳压电路模块；42、蓄电池；43、电池管理电路模块；44、太阳能电池；45、AC/DC逆变电路；51、有线传输模块；52、无线传输模块；53、GPS模块；54、外部接口；6、主控模块；7、数据服务中心模块；U1为缓冲器；U2为运算放大器；U3为数模转换器；U4A U4B U4C U4D为四运算放大器；U5为线性光电耦合器；R1为调零电阻；R2为调满幅电阻；U6为电流源；U7为电压比较器；U7为升压模块；U8为扫频模块；U9为开关选择器；U10为比较器；U11为滤波器；U12为数字隔离器；D1D2D3D4D5为开关二极管；D6D7为瞬态抑制二极管；U13为稳压芯片；U14为电池管理芯片；P1P2为场效应管；U15为低电压管理芯片；U16为电压比较器。

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。

实施例一

本实施例提供一种通用型数据采集终端，如图1，包括数据采集终端本体，数据采集终端本体具体由微处理器MCU单元1、可配置数据采集单元2、可扩展存储单元3、电源单元4和外围接口单元5构成，其中，可配置数据采集单元2、可扩展存储单元3和外围接口单元5分别与微处理器MCU单元1连接；

本实施例中微处理器MCU单元1使用ARM系列单片机；

可配置数据采集单元2可以根据需求设置多个，本实施例中设置一个；

可配置数据采集单元2具体由信号输入选择通道模块21、信号调理电路模块22和信号转换选择电路模块23构成，信号输入选择通道模块21分别与微处理器MCU单元1和信号调理电路模块22连接，信号调理电路模块22与信号转换选择电路模块23连接，信号转换选择电路模块23与微处理器MCU单元1点连接，其连接关系如图2；

信号输入选择通道模块21包括多路选择器和/或多路选择开关和/或多路光耦继电器；

信号调理电路模块22具体由电压型调理电路模块221、电流型调理电路模块222、电阻型调理电路模块223、脉冲频率型调理电路模块224和数字型调理电路模块225构成；

如图4，电压型调理电路模块221经由主要器件缓冲器、运算放大器和数模转换器组合连接调理电压型传感器的信号输入；

如图5，电流型调理电路模块222经由主要器件两个可调电阻、线性光电耦合器和四运算放大器组合连接调理电流型传感器的信号输入，且两个可调电阻其中的一个为调零电阻另一个为调满幅电阻；

如图6，电阻型调理电路模块223经由由主要器件电流源和缓冲器组合连接调理电阻型传感器的信号输入；

如图7，脉冲频率型调理电路模块224包括激振电路和拾振电路，且激振电路包含升压模块和扫频模块，用于激振脉冲频率型传感器，拾振电路通过比较器和滤波器组合调理脉冲频率型传感器的信号输入；

如图8，数字型调理电路模块225经由主要器件数字信号隔离器调理数字型传感器的信号输入；

电流型调理电路模块222调理的电流型传感器类型为0～+-20mA；

激振电路工作有两种模式：一种是单次高压脉冲法电压可达160V，另一种是低压扫频法脉冲电压4～5V，通过配置软件选择工作模式用于测量的脉冲频率型传感器类型为900-4500HZ；

信号转换选择电路模块23具体由ADC模数转换电路模块231、TIM定时器捕获模块232、数字电路模块233构成；

如图2，电压型调理电路模块221、电流型调理电路模块222、电阻型调理电路模块223、脉冲频率型调理电路模块224和数字型调理电路模块225分别与信号输入选择通道模块21连接；

电压型调理电路模块221、电流型调理电路模块222、电阻型调理电路模块223分别与ADC模数转换电路模块231连接；

TIM定时器捕获模块232与脉冲频率型调理电路模块224连接；

数字型调理电路模块225与数字电路模块233连接；

数字型调理电路模块225具体由485通讯控制转换电路模块、232通讯控制转换电路模块、IIC通讯控制转换电路模块、SPI通讯控制转换电路模块和TTL串行同步或异步通信电路模块构成；

如图9，电源单元4具体由低压差稳压电路模块41、蓄电池42、电池管理电路模块43、太阳能电池44、AC/DC逆变电路45构成，低压差稳压电路模块41与微处理器MCU单元1连接，电池管理电路模块43采用电池类管理芯片与蓄电池42连接，用于监测和管理蓄电池42的充放电，太阳能电池44和AC/DC逆变电路45通过稳压三极管、滤波器、瞬态抑制二极管和开关二极管与电池管理电路模块43和低压差稳压电路模块41连接，低压差稳压电路模块41通过低压管理芯片、电压比较器和场效应管控制和调节电源的输出电压；

太阳能电池44、AC/DC逆变电路45分别与电池管理电路模块43连接，AC/DC逆变电路45与市电连接；

电源单元4通过检测市电、太阳能电池44和蓄电池42的通断电压切换供给方式，为整个设备供电，保证系统的正常运行；

外围接口单元5具体由有线传输模块51、无线传输模块52、GPS模块53和外部接口54模块构成，有线传输模块51、无线传输模块52、GPS模块53和外部接口54分别与微处理器MCU单元1连接；

无线传输模块52涵盖蓝牙、WIFI、ZIGBEE、433M/470M和GPRS几种协议方式的通信，的有线传输模块51涵盖RS485、CAN、TCP/IP和电力载波PLC几种协议方式的通信；

GPS模块53用于获取当前数据采集终端的地理位置信息，外部接口54可用于连接液晶显示屏、键盘、和警报器等；

可扩展存储单元3包括：SDARM模块和64MFlash模块。

实施例二

如图3，本实施例提供一种通用型数据采集终端系统装置，该装置包括多个数据采集终端本体，数据采集终端本体至少为一个，每个数据采集终端本体均与主控模块6连接，主控模块6与数据服务中心模块7连接；外部传感器通过信号输入选择通道模块21与数据采集终端本体连接，数据采集终端本体中的外围接口单元5至少通过一种通信方式与主控模块6通讯，用于传输微处理器MCU单元1处理的传感器数据；数据服务中心模块7通过互联网等连接方式连接主控模块6，用于收集数据采集终端本体的相关测量数据。

Claims

1.一种通用型数据采集终端，包括数据采集终端本体，其特征在于，所述数据采集终端本体具体由微处理器MCU单元(1)、可配置数据采集单元(2)、可扩展存储单元(3)、电源单元(4)和外围接口单元(5)构成，其中，所述可配置数据采集单元(2)、所述可扩展存储单元(3)和所述外围接口单元(5)分别与所述微处理器MCU单元(1)连接；

所述可配置数据采集单元(2)具体由信号输入选择通道模块(21)、信号调理电路模块(22)和信号转换选择电路模块(23)构成，所述微处理器MCU单元(1)和所述信号调理电路模块(22)分别与所述信号输入选择通道模块(21)连接，所述信号调理电路模块(22)与所述信号转换选择电路模块(23)连接，所述信号转换选择电路模块(23)与所述微处理器MCU单元(1)点连接；

所述信号调理电路模块(22)具体由电压型调理电路模块(221)、电流型调理电路模块(222)、电阻型调理电路模块(223)、脉冲频率型调理电路模块(224)和数字型调理电路模块(225)构成；

所述信号转换选择电路模块(23)具体由ADC模数转换电路模块(231)、TIM定时器捕获模块(232)、数字电路模块(233)构成；

所述电压型调理电路模块(221)、电流型调理电路模块(222)、电阻型调理电路模块(223)、脉冲频率型调理电路模块(224)和数字型调理电路模块(225)分别与所述信号输入选择通道模块(21)连接；

所述电压型调理电路模块(221)、电流型调理电路模块(222)、电阻型调理电路模块(223)分别与所述ADC模数转换电路模块(231)连接；

所述TIM定时器捕获模块(232)与所述脉冲频率型调理电路模块(224)连接；

所述数字型调理电路模块(225)与所述数字电路模块(233)连接；

所述数字型调理电路模块(225)具体由485通讯控制转换电路模块、232通讯控制转换电路模块、IIC通讯控制转换电路模块、SPI通讯控制转换电路模块和TTL串行同步或异步通信电路模块构成。

2.根据权利要求1所述的一种通用型数据采集终端，其特征在于，所述电源单元(4)具体由低压差稳压电路模块(41)、蓄电池(42)、电池管理电路模块(43)、太阳能电池(44)、AC/DC逆变电路(45)构成，所述低压差稳压电路模块(41)与所述微处理器MCU单元(1)连接，所述低压差稳压电路模块(41)与所述蓄电池(42)连接，所述蓄电池(42)与所述电池管理电路模块(43)连接，所述太阳能电池(44)、所述AC/DC逆变电路(45)分别与所述电池管理电路模块(43)连接，所述AC/DC逆变电路(45)与市电连接。

3.根据权利要求2所述的一种通用型数据采集终端，其特征在于，所述外围接口单元(5) 具体由有线传输模块(51)、无线传输模块(52)、GPS模块(53)和外部接口(54)构成，所述有线传输模块(51)、无线传输模块(52)、GPS模块(53)和外部接口(54)分别与所述微处理器MCU单元(1)连接。

4.根据权利要求2或3所述的一种通用型数据采集终端，其特征在于，所述可配置数据采集单元(2)至少为一个。

5.一种通用型数据采集终端系统装置，其特征在于，该装置包括多个如权利要求1、2、3任一所述的数据采集终端本体，每个所述数据采集终端本体均与主控模块(6)连接，所述主控模块(6)与数据服务中心模块(7)连接。

6.根据权利要求5所述的一种通用型数据采集终端系统装置，其特征在于，所述数据采集终端本体至少为一个。