CN209390091U - 一种集成了多传感器数据采集接口的485网关 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于通信设备技术领域，公开了一种集成了多传感器数据采集接口的485网关，包括底座和外壳，所述底座上通过螺栓固定有电路板，所述电路板中央焊接有主MCU，所述主MCU左侧焊接有开关量接口、IIC接口、频率信号接口，所述主MCU右侧焊接有上行485接口和下行485接口，所述主MCU上下两侧分别焊接有时钟芯片和外接存储器，所述外壳通过螺丝与底座连接，所述外壳左右两侧开有分别与开关量接口、IIC接口、频率信号接口、上行485接口和下行485接口相对应的开口。本实用新型在原有485总线网关的基础上，添加了对传统传感器信号采集的接口，并外挂了存储器和时钟芯片，进一步扩展了网关的通信能力和功能。

Description

一种集成了多传感器数据采集接口的485网关

技术领域

本实用新型属于通讯设备技术领域，尤其涉及一种集成了多传感器数据采集接口的485网关。

背景技术

一个工业系统中需要监测控制的设备和各种数据采样点往往比较分散，为了实现对流程设备的监控，目前多采用总线通讯网和STD工控机组成分布式监控系统。目前应用较多的总线技术有CAN总线、ProfiBus总线、LIN总线、485 总线等等。但除了可以采用总线通信的设备外，工业现场还有很多传感器、执行器是传统的开关量输入输出或是频率信号输出，如果要把这些设备全部改造为具备总线通信能力的设备，则成本较高。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有的总线通信设备无法对传统传感器信号进行采集，改造成本高

发明内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种集成了多传感器数据采集接口的485网关，

本实用新型是这样实现的，一种集成了多传感器数据采集接口的485网关，包括底座和外壳；

所述底座上通过螺栓固定有电路板；

所述电路板中央焊接有用于处理数据的主MCU；

所述主MCU左侧焊接有：

用于采集开关量传感器信息的开关量接口；

IIC接口；

用于采集输出为频率量的传感器信号的频率信号接口；

所述主MCU右侧焊接有负责接收上级485总线设备的上行485接口和负责为下级485总线设备上传数据的下行485接口；

所述主MCU上下两侧分别焊接有负责为采集到的数据提供参考时间的时钟芯片和对数据进行暂存的外接存储器。

进一步，所述外壳通过螺丝与底座连接，所述外壳左右两侧开有分别与开关量接口、IIC接口、频率信号接口、上行485接口和下行485接口相对应的开口。

进一步，所述时钟芯片采用PCF8563。

本实用新型的优点及积极效果为：

本实用新型在原有485总线网关的基础上，添加了对传统传感器信号采集的接口，并设置了对数据进行暂存的外接存储器和为采集到的数据提供参考时间的时钟芯片，所述传感器接口在塑料外壳上，通过软导线与485总线网关电路板连接，所述时钟芯片焊接在485总线网关电路板上，进一步扩展了网关的通信能力和功能，使网关不但能够实现上下行通信，而且兼具数据采集功能。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的集成了多传感器数据采集接口的485网关结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的集成了多传感器数据采集接口的485网关原理图；

图3是本实用新型实施例提供的485网关原理图；

图4是本实用新型实施例提供的485总线模块结构图

图5是本实用新型实施例提供的下行485模块电路原理图；

图6是本实用新型实施例提供的频率开关状态采集模块(F/IO)结构图

图7是本实用新型实施例提供的频率开关状态采集模块(F/IO)电路原理图

图中：1、底座；2、外壳；3、电路板；4、主MCU；5、开关量接口；6、ICC接口；7、频率信号接口；8、上行485接口；9、下行485接口；10、时钟芯片；11、外接存储器；12、开口。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本实用新型的结构作详细的描述：

如图1所示，本实用新型实施例提供的集成了多传感器数据采集接口的485 网关，包括底座1，外壳2，电路板3，主MCU4，开关量接口5，ICC接口6，频率信号接口7，上行485接口8，下行485接口9，时钟芯片10，外接存储器 11，开口12。

底座1上通过螺栓固定有电路板3；

电路板3中央焊接有主MCU4；

主MCU4左侧焊接有开关量接口5、IIC接口6、频率信号接口7；

主MCU4右侧焊接有上行485接口8和下行485接口9；

主MCU4上下两侧分别焊接有时钟芯片10和外接存储器11；

外壳2通过螺丝与底座1连接，外壳2左右两侧开有分别与开关量接口5、 IIC接口6、频率信号接口7、上行485接口8和下行485接口9相对应的开口 12。

本实用新型在工业现场使用时，采用航空插头连接外部传感器和其他设备，上行485接口8和下行485接口9分别负责与上级485总线的设备、下级485 总线的设备通信，接收指令和上传数据；开关量接口5电路负责采集开关量传感器信息；频率信号接口7电路负责采集输出为频率量的传感器信号；时钟芯片10负责为采集到的数据提供参考时间；主MCU4负责接收上级485设备的指令，同时接收下级485总线设备的数据，接收传感器接口发送来的数据，并将这些数据通过时钟芯片10打上时间标签，再向上通过上行485接口8发送出去；外接存储器11负责对数据进行暂存，由于上级485总线上的设备不会马上要求发送数据，所以，需要存储单元进行数据暂存。本实用新型在原有485总线网关的基础上，添加了对传统传感器信号采集的接口，并设置了对数据进行暂存的外接存储器11和为采集到的数据提供参考时间的时钟芯片10，进一步扩展了网关的通信能力和功能。

485总线模块的工作原理是将UART信号转化为总线485信号，并加上用于工业现场的保护电路，如图4。

485总线模块的UART信号来源可以采取两种方式：一种是来自于模块自身的MCU，这里我们选择的是飞利浦公司的LPC系列单片机LPC922。主MCU 通过I2C总线控制LPC922，LPC将接收到的来自主MCU的I2C数据处理后送自身UART，UART通过232转485芯片变为485信号，然后通过保护电路进入工业现场485总线，而下级数据则首先转化为单片机LPC922的UART信号，再通过处理来自于主MCU。

另一种方式则是去掉模块自身MCU，UART信号直接来自于主MCU，使能端也来自于主MCU。

这两种方式各有优缺点，方法一通过增加MCU，减轻了主MCU的负担，但增加的MCU提高了系统成本，同时数据的多次转换也容易造成信号传输中的故障。方法二连线简便，但加重了主MCU的工作量，不过通过实际测试，方式二对主MCU的工作并没有太大影响。因此本文采取方式二，以下行485总线模块为例，电路图如图4。由电路图可见，整个电路分为5个部分，详细功能说明情况见表1。

表1下行485总线模块功能表

The Functions of Downlink 485 Bus Module

由于上行485总线模块与下行485总线模块的工作原理基本类似，在本文中信号来源也采取了与下行模块同样的处理方法，因此具有相同的电路图，只是485-Down ModuleInterface变为了485-UP Module Interface，连接上行总线，因此此处不再重述。

频率开关状态采集模块(简称F/IO模块)的主要功能是负责采集频率传感器数据和开关状态传感器数据，并实现对设备的开停功能，频率信号、开关状态经过调理、光电隔离，到达MCU的口线，MCU口线信号通过光电隔离、信号调理产生控制信号。由于只有一个外部中断口可供使用，因此对于多路频率采集在构成图中还需添加选通器。由于设备信号各有不同，因此信号调理电路需要根据不同的设备设计，具有较强的独立性，因此本文中的F/IO模块采集的信号是经过信号调理好的信号，F/IO模块结构图为图4虚线右侧部分。

表2频率开关状态采集模块功能表

The Functions of F/IO Module

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种集成了多传感器数据采集接口的485网关，其特征在于，所述集成了多传感器数据采集接口的485网关，包括底座和外壳；

所述底座上通过螺栓固定有电路板；所述电路板中央焊接有用于处理数据的主MCU；

所述主MCU左侧焊接有：用于采集开关量传感器信息的开关量接口；

IIC接口；用于采集输出为频率量的传感器信号的频率信号接口；

所述主MCU右侧焊接有负责接收上级485总线设备的上行485接口和负责为下级485总线设备上传数据的下行485接口；

所述主MCU上下两侧分别焊接有负责为采集到的数据提供参考时间的时钟芯片和对数据进行暂存的外接存储器。

2.如权利要求1所述的集成了多传感器数据采集接口的485网关，其特征在于，所述外壳通过螺丝与底座连接，所述外壳左右两侧开有分别与开关量接口、IIC接口、频率信号接口、上行485接口和下行485接口相对应的开口。

3.如权利要求1所述的集成了多传感器数据采集接口的485网关，其特征在于，所述时钟芯片采用PCF8563。