CN209707957U - 一种用于多种数据采集的转换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于多种数据采集的转换器，属于电子技术领域。它解决了现有的技术存在通用性低的问题。本用于多种数据采集的转换器包括控制单元、直流电源、开关电路、开关器件和数据采集接口J1，控制单元的输出端分别与开关电路和开关器件的控制端连接，直流电源通过开关电路与数据采集接口J1的3脚连接，开关器件的一端分别与控制单元的输入端和数据采集接口J1的4脚连接，开关器件的另一端接地，开关器件上并联有电阻R4，数据采集接口J1的3脚和4脚用于连接MiniBus设备的通讯线或者连接电流设备的电源正负线，控制单元用于通过控制开关电路和开关器件的通断来实现对MiniBus设备或电流设备的数据采集。本转换器能够提高转换器通用性。

Description

一种用于多种数据采集的转换器

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，涉及一种用于多种数据采集的转换器。

背景技术

随着国家节能减排工作的推进，能耗管理分析更加受到各个企业的重视，能源合理利用是一个非常紧迫的问题。目前大多数能源运营管理企业只安装了能源计量仪表，或者安装了每种仪器的专用采集远传设备，如热量表配热量表采集器，水表配水表采集器，电表配电表采集器。未安装采集设备的企业，需要对能源仪表抄取数据，从而花费大量的人力和物力。安装了每种仪表的专用采集远传设备的企业，虽然可以抄取到数据，但是对数据综合管理也十分复杂，采集远传设备无法兼容其它仪器，造成对设备的浪费，各仪表采集设备不统一，造成数据管理平台无法统一。

而数据转换器是为了适应各厂家的设备进行数据通讯，如申请号201820238579.9的一种多功能通信接口转换器包括CPU单元以及电源模块，CPU单元的CPU采用微处理器MC68 3 3 2，所述微处理器MC68332通过内部总线连接RAM存储器、ROM存储器以及FLASH存储器，含有串行单元、CAN单元以及以太网单元和微处理器MC68332通过内部总线交互连接，所述串行单元包括3～12个串口控制回路，控制着6～24个串口运行，用于数据采集和数据转发；所述以太网单元包括3个10M以太网控制器；CAN单元包括0～2个CAN控制器构成，可实现两路CAN总线传输。本实用新型虽然可以兼容各种通信接口，但是该转换器结构复杂，成本较高，而且对于压力传感器的信号无法转换，存在通用性低的问题。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种用于多种数据采集的转换器，该用于多种数据采集的转换器所要解决的技术问题是：如何提高转换器通用性。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种用于多种数据采集的转换器，包括控制单元和直流电源，所述转换器还包括开关电路、开关器件和数据采集接口J1，所述控制单元的输出端分别与开关电路和开关器件的控制端连接，直流电源通过开关电路与数据采集接口J1的3脚连接，所述开关器件的一端分别与控制单元的输入端和数据采集接口J1的4脚连接，所述开关器件的另一端接地，所述开关器件上并联有电阻R4，所述数据采集接口J1的3脚和4脚用于连接MiniBus设备的通讯线或者连接电流设备的电源正负线，所述控制单元用于通过控制开关电路和开关器件的通断来实现对MiniBus设备或电流设备的数据采集。

本用于多种数据采集的转换器的工作原理为：当采集MinBus设备的数据时，将MiniBus的2根线分别接在数据采集接口J1的3、4脚上，没有极性，通过控制单元首先将接通开关器件，这样接收回来的数据直接通过开关器件到地，减少电压降，然后控制开关电路接通，使直流电源按需要的电压脉冲输出到miniBus设备，从而实现电压调制与设备进行通讯，电压调制完成后，控制开关器件断开，这时回来的电流通过R4到地，R4起到将电流转换成电压的目的，转换器通过R4将电流信号转换成电压信号通过控制单元的输入端输入到控制单元，通过控制单元处理后转换成数字信号，达到采集MiniBus设备的数据的目的；当采集电流设备的数据时，将数据采集接口J1的3、4脚分别接电流设备的电源正、负线，控制单元控制开关器件接通，这样采集回来的电流通过电阻R4到地，当控制单元控制开关电路接通时，直流电源通过数据采集接口J1的3脚给电流设备供电，同时数据采集接口J1的4脚采集的电流流过电阻R4转换成电压信号，通过控制单元对该电压信号进行处理，从而得到当前电流对应的数字量来实现对电流设备的数据采集，通过本转换器能够实现不同设备的数据采集，提高了转换器的通用性，并可达到节约成本的作用。

在上述的用于多种数据采集的转换器中，所述转换器还包括驱动芯片U2，所述驱动芯片U2的B脚通过电阻R9与数据采集接口J1的2脚连接，所述驱动芯片U2的B脚分别与电阻R9的一端和电阻R7的一端连接，电阻R9的另一端与数据采集接口J1的2脚连接，所述驱动芯片U2的A脚分别与电阻R8的一端和电阻R7的另一端连接，电阻R8的另一端与数据采集接口J1的1脚连接，所述驱动芯片U2的RE脚、DE脚、RO脚和DI脚均与控制单元连接，所述驱动芯片U2的A脚和B脚用于连接RS485设备，所述驱动芯片U2的VCC脚接数据采集接口J1的3脚，所述驱动芯片U2的VSS脚接数据采集接口J1的4脚。通过控制单元接通开关电路来给给RS485设备供电，同时接通开关器件，使回来的电路直接到地，减少电压损失，这样的转换器就可以与RS485设备进行半双工通讯来采集RS485设备的数据，提高了通用性。

在上述的用于多种数据采集的转换器中，所述驱动芯片U2采用MAX3483EESA型号的芯片。

在上述的用于多种数据采集的转换器中，所述开关电路包括三极管Q2和场效应管Q1，所述三极管Q2的基极连接有电阻R3，所述控制单元的输出端与电阻R3连接，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极与直流电源之间连接有电阻R2，所述电阻R2的一端连接场效应管Q1的栅极，另一端连接场效应管Q1的源极，场效应管Q1的源极连接直流电源，场效应管Q1的漏极连接数据采集接口J1的3脚。在实现通断时，控制单元的输出端输出高电平，此时三极管Q2导通，从而使场效应管Q1接通，从而接通直流电源与数据采集接口之间的供电线路，控制单元的输出端输出低电平，则三极管Q2截止，从而使场效应管Q1断开，断开直流电源与数据采集接口之间的供电线路。场效应管Q1为P沟道场效应管，三极管Q2为NPN型三极管。

在上述的用于多种数据采集的转换器中，所述开关器件为三极管Q3，三级管Q3的基极与控制单元的输出端连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极与控制单元连接。

在上述的用于多种数据采集的转换器中，所述开关器件为MOS管。

在上述的用于多种数据采集的转换器中，所述控制单元包括控制芯片U1以及由晶振Y1、电容C3和电容C4组成的振荡电路，所述控制芯片U1的PA5脚分别与晶振Y1的一端和电容C3的一端连接，PA4脚分别与晶振Y1的另一端和电容C4的一端连接，电容C3的另一端和电容C4的另一端连接后接地；所述控制芯片U1的PC7脚连接开关电路，PC3脚连接开关器件，RB6脚连接驱动芯片U2的RE脚，RB5脚连接驱动芯片U2的RO脚，RB4脚连接驱动芯片U2的DE脚，RC6脚连接驱动芯片U2的DI脚。

在上述的用于多种数据采集的转换器中，所述控制芯片U1采用单片机。

在上述的用于多种数据采集的转换器中，所述控制单元还包括调试接口J2，所述调试接口J2的5脚连接控制芯片U1的RA1脚，4脚连接控制芯片U1的RA0脚，3脚接地，2脚通过电阻R1接控制芯片U1的MCLR脚，1脚接控制芯片U1的MCLR脚，2脚接电压VCC。

与现有技术相比，本用于多种数据采集的转换器能够实现多种数据设备的数据采集，在生产管理上，减少了硬件产品种类，本转换器能够实现MiniBus设备、电流设备和RS485设备的数据采集，能够满足多种设备数据的传输，使用通用性好。

附图说明

图1是本实用新型的电路示意图。

图中，1、控制单元；2、开关电路；3、开关器件；4、直流电源。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1所示，本用于多种数据采集的转换器包括控制单元1、直流电源4、开关电路2、开关器件3和数据采集接口J1，控制单元1的输出端分别与开关电路2和开关器件3的控制端连接，直流电源4通过开关电路2与数据采集接口J1的3脚连接，开关器件3的一端分别与控制单元1的输入端和数据采集接口J1的4脚连接，开关器件3的另一端接地，开关器件3上并联有电阻R4，数据采集接口J1的3脚和4脚用于连接MiniBus设备的通讯线或者连接电流设备的电源正负线，控制单元1用于通过控制开关电路2和开关器件3的通断来实现对MiniBus设备或电流设备的数据采集。

作为优选方案，转换器还包括驱动芯片U2，驱动芯片U2的B脚通过电阻R9与数据采集接口J1的2脚连接，所述驱动芯片U2的B脚分别与电阻R9的一端和电阻R7的一端连接，电阻R9的另一端与数据采集接口J1的2脚连接，所述驱动芯片U2的A脚分别与电阻R8的一端和电阻R7的另一端连接，电阻R8的另一端与数据采集接口J1的1脚连接，驱动芯片U2的RE脚、DE脚、RO脚和DI脚均与控制单元1连接，驱动芯片U2的A脚和B脚用于连接RS485设备，驱动芯片U2的VCC脚接数据采集接口J1的3脚，驱动芯片U2的VSS脚接数据采集接口J1的4脚。通过控制单元1接通开关电路2来给给RS485设备供电，同时接通开关器件3，使回来的电路直接到地，减少电压损失，这样的转换器就可以与RS485设备进行半双工通讯来采集RS485设备的数据，提高了通用性。

作为优选方案，驱动芯片U2采用MAX3483EESA型号的芯片。

作为优选方案，开关电路2包括三极管Q2和场效应管Q1，三极管Q2的基极连接有电阻R3，控制单元1的输出端与电阻R3连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极与直流电源4之间连接有电阻R2，电阻R2的一端连接场效应管Q1的栅极，另一端连接场效应管Q1的源极，场效应管Q1的源极连接直流电源4，场效应管Q1的漏极连接数据采集接口J1的3脚。在实现通断时，控制单元1的输出端输出高电平，此时三极管Q2导通，从而使场效应管Q1接通，从而接通直流电源4与数据采集接口之间的供电线路，控制单元1的输出端输出低电平，则三极管Q2截止，从而使场效应管Q1断开，断开直流电源4与数据采集接口之间的供电线路。场效应管Q1为P沟道场效应管，三极管Q2为NPN型三极管。

作为优选方案，开关器件3为三极管Q3，三级管Q3的基极与控制单元1的输出端连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极与控制单元1连接。作为优选，控制单元1的输出端与三极管Q3的基极之间还连接有电阻R6。

作为另一种优选方案，开关器件3为MOS管。

作为优选方案，控制单元1包括控制芯片U1以及由晶振Y1、电容C3和电容C4组成的振荡电路，控制芯片U1的PA5脚分别与晶振Y1的一端和电容C3的一端连接，PA4脚分别与晶振Y1的另一端和电容C4的一端连接，电容C3的另一端和电容C4的另一端连接后接地；控制芯片U1的PC7脚连接开关电路2，PC3脚连接开关器件3，RB6脚连接驱动芯片U2的RE脚，RB5脚连接驱动芯片U2的RO脚，RB4脚连接驱动芯片U2的DE脚，RC6脚连接驱动芯片U2的DI脚。

作为优选方案，控制芯片U1采用单片机。

作为优选方案，控制单元1还包括调试接口J2，调试接口J2的5脚连接控制芯片U1的RA1脚，4脚连接控制芯片U1的RA0脚，3脚接地，2脚通过电阻R1接控制芯片U1的MCLR脚，1脚接控制芯片U1的MCLR脚，2脚接电压VCC。

如图1所示，本用于多种数据采集的转换器包括控制单元1、开关电路2、开关器件3、数据采集接口J1和驱动芯片U2，驱动芯片U2的B脚分别连接电阻R7的一端和电阻R9的一端，驱动芯片U2的A脚分别连接电阻R7的另一端和电阻R8的一端，电阻R9的另一端与数据采集接口的2脚连接，电阻R8的另一端与数据采集接口的1脚连接，驱动芯片U2的RO脚接控制芯片U1的RB5脚，驱动芯片U2的RE脚接控制芯片U1的RB6脚，驱动芯片U2的DE脚接控制芯片U1的RB4脚，驱动芯片U2的DI脚接控制芯片U1的RC6脚；控制芯片U1的RC7脚与开关电路2中的电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极基地，三极管Q2的集电极分别与电阻R2的一端和场效应管Q1的栅极连接，电阻R2的另一端与场效应管Q1的源极连接后与直流电源4连接，场效应管Q1的漏极与数据采集接口J1的3脚连接，数据采集接口J1的4脚与电阻R4的一端和三极管Q3的集电极连接后与控制芯片U1的RC3脚连接，电阻R4的另一端与三极管Q3的发射极连接后接地，三极管Q3的基极连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端与控制芯片U1的RC4脚连接；控制芯片U1的RA4脚分别与晶振Y1的一端和电容C4的一端连接，控制芯片U1的RA5脚分别与晶振Y1的另一端和电容C3的一端连接，电容C3的另一端和电容C4的另一端均接地；控制芯片U1的MCLR脚与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端连接调试接口J2的2脚，调试接口J2的1脚与控制芯片U1的MCLR脚连接，调试接口J2的3脚与控制芯片U1的VSS脚连接后接地，调试接口J2的4脚与控制芯片U1的RA0脚连接，调试接口J2的5脚与控制芯片U1的RA1脚连接。

工作原理为：当采集MinBus设备的数据时，将MiniBus设备的两根线分别接在数据采集接口J1的3、4脚上，没有极性，通过控制芯片U1首先将三极管Q3接通，这样回来的电路直接通过三极管Q3到地，减少电压降，然后控制三极管Q2的通断来控制场效应管Q1的通断，在场效应管Q1接通时，直流电源4按需要的电压脉冲通过数据采集接口J1输出到miniBus设备，从而实现电压调制以及与MinBus设备进行通讯。电压调制完成后，控制芯片U1控制三极管Q3断开，这时回来的电流通过电阻R4到地，电阻R4起到将电流转换成电压的目的，MinBus设备接收到正确的电压调制信号后，然后MiniBus设备按0-4mA(0mA表示高信号，4mA表示低信号)的电流调制信号输出与主端通讯，转换器通过R4将电流信号转换成电压信号通过控制芯片U1的RC3脚输入到控制芯片U1里的电压比较器，进而与控制芯片U1内部的参考电压比较，从而转换成数字信号，达到了采集MiniBus设备的数据的目的。

当采集电流设备的数据时，将数据采集接口J1的3、4脚分别接电流设备的电源正负线，控制芯片U1控制三极管Q3导通，这样回来的电流通过电阻R4到地，当控制芯片U1控制三极管Q2导通，从而使场效应管Q1导通，直流电源4通过数据采集接口J1给电流设备供电，同时电流流过电阻R4转换成电压信号，通过控制芯片U1的RC3脚输入到控制芯片U1进行A/D转换，从而得到当前电流对应的数字量来实现对电流设备的数据采集，优选适用4-20mA电流设备。

当采集RS485设备的数据时，将RS485设备的A、B线分别与数据采集接口J1的1、2脚连接，如果RS485设备不需要供电的，只连接这两个脚就可以实现RS485的半双工通讯。如果RS485设备需要共电的，可以将RS485设备的电源正、负脚分别与数据采集接口J1的3、4连接，控制芯片U1通过控制三极管Q2导通来使场效应管Q1导通，从而由直流电源4给RS485设备供电，同时控制芯片U1控制三极管Q3导通，使回来的电路直接到地，减少电压损失，这样转换器就可以与RS485设备进行半双工通讯来采集RS485设备的数据。本转换器实现了多种硬件设备的数据采集，通用性强。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种用于多种数据采集的转换器，包括控制单元(1)和直流电源(4)，其特征在于，所述转换器还包括开关电路(2)、开关器件(3)和数据采集接口J1，所述控制单元(1)的输出端分别与开关电路(2)和开关器件(3)的控制端连接，直流电源(4)通过开关电路(2)与数据采集接口J1的3脚连接，所述开关器件(3)的一端分别与控制单元(1)的输入端和数据采集接口J1的4脚连接，所述开关器件(3)的另一端接地，所述开关器件(3)上并联有电阻R4，所述数据采集接口J1的3脚和4脚用于连接MiniBus设备的通讯线或者连接电流设备的电源正负线，所述控制单元(1)用于通过控制开关电路(2)和开关器件(3)的通断来实现对MiniBus设备或电流设备的数据采集。

2.根据权利要求1所述的用于多种数据采集的转换器，其特征在于，所述转换器还包括驱动芯片U2，所述驱动芯片U2的B脚分别与电阻R9的一端和电阻R7的一端连接，电阻R9的另一端与数据采集接口J1的2脚连接，所述驱动芯片U2的A脚分别与电阻R8的一端和电阻R7的另一端连接，电阻R8的另一端与数据采集接口J1的1脚连接，所述驱动芯片U2的RE脚、DE脚、RO脚和DI脚均与控制单元(1)连接，所述驱动芯片U2的A脚和B脚用于连接RS485设备，所述驱动芯片U2的VCC脚与数据采集接口J1的3脚连接，所述驱动芯片U2的VSS脚与数据采集接口J1的4脚连接。

3.根据权利要求2所述的用于多种数据采集的转换器，其特征在于，所述驱动芯片U2采用MAX3483EESA型号的芯片。

4.根据权利要求1或2或3所述的用于多种数据采集的转换器，其特征在于，所述开关电路(2)包括三极管Q2和场效应管Q1，所述三极管Q2的基极连接有电阻R3，所述控制单元(1)的输出端与电阻R3连接，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极与直流电源(4)之间连接有电阻R2，所述电阻R2的一端连接场效应管Q1的栅极，另一端连接场效应管Q1的源极，场效应管Q1的源极连接直流电源，场效应管Q1的漏极连接数据采集接口J1的3脚。

5.根据权利要求1或2或3所述的用于多种数据采集的转换器，其特征在于，所述开关器件(3)为三极管Q3，三级管Q3的基极与控制单元的输出端连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极与控制单元连接。

6.根据权利要求2或3所述的用于多种数据采集的转换器，其特征在于，所述控制单元(1)包括控制芯片U1以及由晶振Y1、电容C3和电容C4组成的振荡电路，所述控制芯片U1的PA5脚分别与晶振Y1的一端和电容C3的一端连接，PA4脚分别与晶振Y1的另一端和电容C4的一端连接，电容C3的另一端和电容C4的另一端连接后接地；所述控制芯片U1的PC7脚连接开关电路(2)，PC3脚连接开关器件(3)，RB6脚连接驱动芯片U2的RE脚，RB5脚连接驱动芯片U2的RO脚，RB4脚连接驱动芯片U2的DE脚，RC6脚连接驱动芯片U2的DI脚。

7.根据权利要求6所述的用于多种数据采集的转换器，其特征在于，所述控制芯片U1采用单片机。