CN208781392U - 一种模块化数据采集器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种模块化数据采集器，包括：主处理器的配置输入端口连接于拨码开关的输出端，主处理器的异步串行端口连接于隔离模块；信号调理模块的输出端通过隔离模块连接于异步串行端口，信号调理模块为可插拔模块；串口通信模块的输出端通过隔离模块连接于异步串行端口，串口通信模块为可插拔模块；并口通信模块的输出端通过隔离模块连接于异步串行端口，并口通信模块为可插拔模块；以太网通信模块的输出端连接于主处理器的同步串行端口，以太网通信模块为可插拔模块；无线通信模块的输出端连接于同步串行端口，无线通信模块为可插拔模块。通过本申请中的技术方案，提高了数据采集器的适用性和使用寿命，降低了数据采集器的维修成本。

Description

一种模块化数据采集器

技术领域

本申请涉及传感器网络应用的技术领域，具体而言，涉及一种模块化数据采集器。

背景技术

数据采集终端采用轻量的计算机硬件，应用成熟的自动化和网络通讯技术，实现检测数据远程自动测量。由现场设置的传感器获得电信号，经过数据采集器的模拟信号处理、模数转换等环节获得数字信息，将采集到的数据经主处理器、通讯模块发往服务器，再由服务器对接收收到数据进行处理和存储，以供进一步分析和应用。

而现有技术中，数据采集器一般由输入单元、输出单元、主控单元、通讯单元等组成，通常是按照接口类型、数量的不同，或者处理功能的不同，设计多款数据采集器来覆盖不同应用场景。并且，由于固定式的接口设计，在数据采集器电路板维修、更换过程中，只能整体替换，且替换下来的电路板只能报废处理，造成了资源浪费。

实用新型内容

本申请的目的在于：提高了数据采集器的通用性和接口布局的合理性，有利于降低数据采集器的批量生产成本，延长了数据采集器的使用寿命。

本申请的技术方案是：提供了一种模块化数据采集器，该装置包括：主板模块，信号调理模块，串口通信模块，并口通信模块，以太网通信模块以及无线通信模块；主板模块包括主处理器、隔离电源、拨码开关以及隔离模块，主处理器的配置输入端口连接于拨码开关的输出端，主处理器的异步串行端口连接于隔离模块，隔离模块的供电端连接于隔离电源的供电输出端；信号调理模块的输出端通过隔离模块连接于异步串行端口，信号调理模块为可插拔模块；串口通信模块的输出端通过隔离模块连接于异步串行端口，串口通信模块为可插拔模块；并口通信模块的输出端通过隔离模块连接于异步串行端口，并口通信模块为可插拔模块；以太网通信模块的输出端连接于主处理器的同步串行端口，以太网通信模块为可插拔模块；无线通信模块的输出端连接于同步串行端口，无线通信模块为可插拔模块。

上述任一项技术方案中，进一步地，还包括：供电模块，供电模块具体包括：电源插座，电源模块，后备电池以及切换电路；电源插座设置于供电模块的输入端，电源插座的输出端连接于电源模块的输入端，电源模块的输出端连接于切换电路的第一输入端，后备电池的输出端连接于切换电路的第二输入端，切换电路的输出端连接于供电模块的供电输出端，供电模块的供电输出端分别连接于隔离电源的供电端和主处理器的供电端，切换电路用于当电源模块异常时，将后备电池接入供电模块的供电输出端，供电模块为可插拔模块。

上述任一项技术方案中，进一步地，后备电池为一次性锂原电池。

上述任一项技术方案中，进一步地，串口通信模块，具体包括：串口插座和驱动模块；串口插座设置于串口通信模块的输入端，串口插座的输出端连接于驱动模块的输入端，驱动模块的输出端连接于串口通信模块的输出端。

上述任一项技术方案中，进一步地，驱动模块可以为RS232模块和/ 或RS485模块。

上述任一项技术方案中，进一步地，信号调理模块，具体包括：采样接口，取样电路，放大电路和转换电路；采样接口设置于信号调理模块的接收端，采样接口的输出端连接于取样电路的输入端，取样电路的输出端连接于放大电路的输入端，放大电路的输出端连接于转换电路的输入端，转换电路设置于信号调理模块的输出端，转换电路用于模拟信号和数字信号之间的转换。

上述任一项技术方案中，进一步地，并口通信模块，具体包括：并口电路和变换单元；并口电路设置于并口通信模块的输入端，并口电路的输出端连接于变换单元的输入端，变换单元设置于并口通信模块的输出端，变换单元用于将并口电路接收到的数据转换为串行发送方式，并传输至隔离模块。

上述任一项技术方案中，进一步地，以太网通信模块，具体包括：网线插座，网卡芯片和第一串行接口；网线插座设置于以太网通信模块的输入端，网线插座的输出端连接于网卡芯片的输入端，网卡芯片的输出端连接于第一串行接口的输入端，第一串行接口的输出端连接于处理器的同步串行端口。

上述任一项技术方案中，进一步地，无线通信模块，具体包括：天线接口，无线通讯芯片和第二串行接口；天线接口设置于无线通信模块的输入端，天线接口的输出端连接于无线通讯芯片的输入端，无线通讯芯片的输出端连接于第二串行接口的输入端，第二串行接口的输出端连接于处理器的同步串行端口。

上述任一项技术方案中，进一步地，还包括：指示灯模块；指示灯模块分别设置于主板模块、信号调理模块、串口通信模块、并口通信模块、以太网通信模块以及无线通信模块的上方，指示灯模块用于指示对应模块的工作状态。

本申请的有益效果是：通过设置不同功能的可插拔通信模块，提高了数据采集器的适用性和可扩展性，使得数据采集器能够用于不同的场景，降低了数据采集器使用、维护的成本，有利于延长数据采集器的整体使用寿命。

本申请通过设置供电模块，提高了数据采集器采集和处理数据信号的稳定性，并通过设置后备电池，由后备电池为数据采集器短期供电用来对市电中断状态的故障上报，报警后采集器转为待机状态，市电正常后采集器恢复常态；后备电池提高了数据采集器运行的可靠性，提高数据采集器的可利用率。

附图说明

本申请的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本申请的一个实施例的模块化数据采集器的示意框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本实施例提供了一种模块化数据采集器，包括：主板模块1，信号调理模块2，串口通信模块3，并口通信模块4，以太网通信模块5以及无线通信模块6；

主板模块1包括主处理器11、隔离电源12、拨码开关15以及隔离模块14，主处理器11的配置输入端口17连接于拨码开关15的输出端，主处理器11的异步串行端口13连接于隔离模块14，隔离模块14的供电端连接于隔离电源12的供电输出端；

具体地，可以将主处理器11、隔离电源12、拨码开关15以及隔离模块14集成在一个底板电路上，作为主板模块1，其中，主处理器11的异步串行端口13包括第一串口和第二串口，第一串口和第二串口分别连接于隔离模块14，第一串口和第二串口为异步串行通讯接口UART。主处理器11的同步串行端口16为同步串行总线SPI。在主板模块1上设置四个可插拔接口，以便于通过可插拔接口与可插拔模块相连接，当某个可插拔模块因故障或者功能变更时，直接将可插拔模块进行替换即可，有利于提高主板模块1的可扩展性，减小数据采集装置的维护难度，提高数据采集装置的使用寿命，其中，拨码开关15为4位拨码开关，按照可插拔模块的实际功能，对拨码开关15进行拨码，以便于对主处理器11 进行设置，处理相应可插拔模块上传的数据。

在主板模块1上主处理器11的异步串行端口13输入端设置隔离模块14，对其接收的数据进行干扰隔离，消除由于外接线路过长而由模块引入的干扰的影响，提高了数据采集器的稳定性。

信号调理模块2的输出端通过隔离模块14连接于异步串行端口13，信号调理模块2为可插拔模块；

进一步地，信号调理模块2包括：采样接口21，取样电路22，放大电路23和转换电路24；采样接口21设置于信号调理模块2的接收端，采样接口21的输出端连接于取样电路22的输入端，取样电路22的输出端连接于放大电路23的输入端，放大电路23的输出端连接于转换电路 24的输入端，转换电路24设置于信号调理模块2的输出端，转换电路 24用于模拟信号和数字信号之间的转换。

具体地，采样接口21连接于外设传感器，接收传感器的检测信号，由取样电路22对检测信号进行取样，并将取样信号传输至放大电路23，由放大电路23对取样信号进行放大，最后由转换电路24对取样信号进行模数/数模转换，将转换后的取样信号经由隔离电路模块14至主处理器 11的异步串行端口13传输至主处理器11，由主处理器11进行处理。

串口通信模块3的输出端通过隔离模块14连接于主处理器11的异步串行端口13，串口通信模块3为可插拔模块；

进一步地，串口通信模块3，具体包括：串口插座31和驱动模块32；串口插座31设置于串口通信模块3的输入端，串口插座31的输出端连接于驱动模块32的输入端，驱动模块32的输出端连接于串口通信模块3 的输出端。

优选地，驱动模块32可以为RS232模块和/或RS485模块。

具体地，可以根据实际的功能需求，数据采集器中驱动模块32可以设置为RS232模块、RS485模块、RS232模块和RS485模块中的一种。

并口通信模块4的输出端通过隔离模块14连接于串口模块13的输入端，并口通信模块4为可插拔模块；

进一步地，并口通信模块4，具体包括：并口电路41和变换单元42；并口电路41设置于并口通信模块4的输入端，并口电路41的输出端连接于变换单元42的输入端，变换单元42设置于并口通信模块4的输出端，变换单元42用于将并口电路41接收到的数据转换为串行发送方式，并经隔离模块14传输至主处理器11的异步串行端口13。

以太网通信模块5的输出端连接于主处理器11的同步串行端口16，以太网通信模块5为可插拔模块；

进一步地，以太网通信模块5，具体包括：网线插座51，网卡芯片 52和第一串行接口53；网线插座51设置于以太网通信模块5的输入端，网线插座51的输出端连接于网卡芯片52的输入端，网卡芯片52的输出端连接于第一串行接口53，第一串行接口53通过串行总线连接于主处理器11的同步串行端口16。

具体地，以太网通信模块5可以通过串行外设总线SPI，连接主处理器的同步串行端口，进行数据传输。

无线通信模块6的输出端连接于主处理器11的同步串行端口16，无线通信模块6为可插拔模块。

进一步地，无线通信模块6，具体包括：天线接口61，无线通讯芯片62和第二串行接口63；天线接口61设置于无线通信模块6的输入端，天线接口61的输出端连接于无线通讯芯片62的输入端，无线通讯芯片 62的输出端连接于第二串行接口63，第二串行接口63通过串行总线连接主处理器11的同步串行端口16。

具体地，无线通信模块6可以通过串行外设总线SPI，与主处理器的同步串行端口相连，进行数据传输。

进一步地，模块化数据采集器还包括：供电模块7，供电模块7具体包括：电源插座71，电源模块72，后备电池73以及切换电路74；电源插座71设置于供电模块7的输入端，电源插座71的输出端连接于电源模块72的输入端，电源模块72的输出端连接于切换电路74的第一输入端，后备电池73的输出端连接于切换电路74的第二输入端，切换电路 74的输出端连接于供电模块7的供电输出端，供电模块7的供电输出端分别连接于隔离电源12的供电端、主处理器11的供电端，切换电路74 用于当电源模块72异常时，将后备电池73接入供电模块7的供电输出端，供电模块为可插拔模块。

优选地，后备电池73为一次性锂原电池。

具体地，由电源插座71输入的电能送至电源模块72，经过电源模块 72的处理，将处理后的电能输送至主处理器11、隔离电源12，以便于保证数据采集器的正常供电。

当电源模块72的供电异常时，切换电路74将后备电池73接入供电模块7的供电输出端，由后备电池73对数据采集器进行供电，以便于主处理器11完成故障信息的上报，之后关闭其他外接设备的电源，将数据采集器的工作状态转换为待机状态。

进一步地，模块化数据采集器还包括：指示灯模块；指示灯模块分别设置于主板模块1、信号调理模块2、串口通信模块3、并口通信模块 4、以太网通信模块5以及无线通信模块6的上方，指示灯模块用于指示对应模块的工作状态。

具体地，当主板模块1、信号调理模块2、串口通信模块3、并口通信模块4、以太网通信模块5以及无线通信模块6进入工作状态时，对应的指示灯模块转变为点亮状态，以表示对应的模块处于工作状态。

以上结合附图详细说明了本申请的技术方案，本申请提出了一模块化数据采集器，包括：主板模块，信号调理模块，串口通信模块，并口通信模块，以太网通信模块，无线通信模块以及供电模块；主板模块包括主处理器、隔离电源、拨码开关以及隔离模块，主处理器的配置输入端口连接于拨码开关的输出端，主处理器的异步串行端口连接于隔离模块，隔离模块的供电端连接于隔离电源的供电输出端；信号调理模块的输出端通过隔离模块连接于异步串行端口，信号调理模块为可插拔模块；串口通信模块的输出端通过隔离模块连接于异步串行端口，串口通信模块为可插拔模块；并口通信模块的输出端通过隔离模块连接于异步串行端口，并口通信模块为可插拔模块；以太网通信模块的输出端连接于主处理器的同步串行端口，以太网通信模块为可插拔模块；无线通信模块的输出端连接于同步串行端口，无线通信模块为可插拔模块；供电模块为采集器提供电源供应，在模块内有后备电池支持对市电停电的故障报警。通过本申请中的技术方案，提高了数据采集器的适用性和使用寿命，降低了数据采集器的维修成本。

附图中的各个部件的形状均是示意性的，不排除与其真实形状存在一定差异，附图仅用于对本申请的原理进行说明，并非意在对本申请进行限制。

尽管参考附图详地公开了本申请，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本申请的应用。本申请的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本申请保护范围和精神的情况下针对实用新型所作的各种变型、改型及等效方案。

Claims (10)

1.一种模块化数据采集器，其特征在于，该装置包括：主板模块(1)，信号调理模块(2)，串口通信模块(3)，并口通信模块(4)，以太网通信模块(5)以及无线通信模块(6)；

所述主板模块(1)包括主处理器(11)、隔离电源(12)、拨码开关(15)以及隔离模块(14)，所述主处理器(11)的配置输入端口(17)连接于所述拨码开关(15)的输出端，所述主处理器(11)的异步串行端口(13)连接于所述隔离模块(14)，所述隔离模块(14)的供电端连接于隔离电源(12)的供电输出端；

所述信号调理模块(2)的输出端通过隔离模块(14)连接于所述异步串行端口(13)，所述信号调理模块(2)为可插拔模块；

所述串口通信模块(3)的输出端通过所述隔离模块(14)连接于所述异步串行端口(13)，所述串口通信模块(3)为可插拔模块；

所述并口通信模块(4)的输出端通过所述隔离模块(14)连接于所述异步串行端口(13)，所述并口通信模块(4)为可插拔模块；

所述以太网通信模块(5)的输出端连接于所述主处理器(11)的同步串行端口(16)，所述以太网通信模块(5)为可插拔模块；

所述无线通信模块(6)的输出端连接于所述同步串行端口(16)，所述无线通信模块(6)为可插拔模块。

2.如权利要求1所述的模块化数据采集器，其特征在于，还包括：供电模块(7)，所述供电模块(7)具体包括：电源插座(71)，电源模块(72)，后备电池(73)以及切换电路(74)；

所述电源插座(71)设置于所述供电模块(7)的输入端，所述电源插座(71)的输出端连接于所述电源模块(72)的输入端，所述电源模块(72)的输出端连接于所述切换电路(74)的第一输入端，所述后备电池(73)的输出端连接于所述切换电路(74)的第二输入端，所述切换电路(74)的输出端连接于所述供电模块(7)的供电输出端，所述供电模块(7)的所述供电输出端分别连接于所述隔离电源(12)的供电端和所述主处理器(11)的供电端，所述切换电路(74)用于当所述电源模块(72)异常时，将所述后备电池(73)接入所述供电模块(7)的所述供电输出端；

所述供电模块(7)为可插拔模块。

3.如权利要求2所述的模块化数据采集器，其特征在于，

所述后备电池(73)为一次性锂原电池。

4.如权利要求1所述的模块化数据采集器，其特征在于，所述串口通信模块(3)，具体包括：串口插座(31)和驱动模块(32)；

所述串口插座(31)设置于所述串口通信模块(3)的输入端，所述串口插座(31)的输出端连接于所述驱动模块(32)的输入端，所述驱动模块(32)的输出端连接于所述串口通信模块(3)的所述输出端。

5.如权利要求4所述的模块化数据采集器，其特征在于，

所述驱动模块(32)可以为RS232模块和/或RS485模块。

6.如权利要求1所述的模块化数据采集器，其特征在于，所述信号调理模块(2)，具体包括：采样接口(21)，取样电路(22)，放大电路(23)和转换电路(24)；

所述采样接口(21)设置于所述信号调理模块(2)的接收端，所述采样接口(21)的输出端连接于所述取样电路(22)的输入端，所述取样电路(22)的输出端连接于所述放大电路(23)的输入端，所述放大电路(23)的输出端连接于所述转换电路(24)的输入端，所述转换电路(24)设置于所述信号调理模块(2)的所述输出端，所述转换电路(24)用于模拟信号和数字信号之间的转换。

7.如权利要求1所述的模块化数据采集器，其特征在于，所述并口通信模块(4)，具体包括：并口电路(41)和变换单元(42)；

所述并口电路(41)设置于所述并口通信模块(4)的输入端，所述并口电路(41)的输出端连接于所述变换单元(42)的输入端，所述变换单元(42)设置于所述并口通信模块(4)的所述输出端，所述变换单元(42)用于将所述并口电路(41)接收到的数据转换为串行发送方式，并传输至所述隔离模块(14)。

8.如权利要求1所述的模块化数据采集器，其特征在于，所述以太网通信模块(5)，具体包括：网线插座(51)，网卡芯片(52)和第一串行接口(53)；

所述网线插座(51)设置于所述以太网通信模块(5)的输入端，所述网线插座(51)的输出端连接于所述网卡芯片(52)的输入端，所述网卡芯片(52)的输出端连接于所述第一串行接口(53)的输入端，所述第一串行接口(53)的输出端连接于所述处理器11的所述同步串行端口(16)。

9.如权利要求1所述的模块化数据采集器，其特征在于，所述无线通信模块(6)，具体包括：天线接口(61)，无线通讯芯片(62)和第二串行接口(63)；

所述天线接口(61)设置于所述无线通信模块(6)的输入端，所述天线接口(61)的输出端连接于所述无线通讯芯片(62)的输入端，所述无线通讯芯片(62)的输出端连接于所述第二串行接口(63)的输入端，所述第二串行接口(63)的输出端连接于所述处理器11的所述同步串行端口(16)。

10.如权利要求1所述的模块化数据采集器，其特征在于，还包括：指示灯模块；

所述指示灯模块分别设置于所述主板模块(1)、信号调理模块(2)、串口通信模块(3)、所述并口通信模块(4)、所述以太网通信模块(5)以及所述无线通信模块(6)的上方，所述指示灯模块用于指示对应模块的工作状态。