CN212133911U - 一种菊花链二线制温度测量系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及通讯领域，尤其涉及一种菊花链二线制温度测量系统，包括用于获取温度信号的主模块以及多个用于检测温度信号的温度检测从模块，主模块与多个温度检测从模块通过电源线依次串联连接构成菊花链式温度监测网络，多个温度检测从模块均包括相互连接的温度传输上位接口以及温度传输下位接口，下一级温度检测从模块的温度传输上位接口通过电源线连接上一级温度检测从模块的温度传输下位接口以实现将温度信号直接传输到主模块。本实用新型具备以下有益效果：主模块与多个温度检测从模块通过电源线依次串联连接构成菊花链式温度监测网络，易于扩展。
Description
技术领域
本实用新型涉及温度检测领域，尤其涉及一种菊花链二线制温度测量系统。
背景技术
现有技术中的温度测量系统包括主模块以及分别与主模块连接的温度检测从模块，当温度检测从模块的数量较多时，主模块往往会由于接口数量的限制而无法与所有的温度检测从模块连接；此外，在另外增加温度检测从模块时，需要从主模块的接口连线，布线复杂。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提出一种菊花链二线制温度测量系统。
一种菊花链二线制温度测量系统，包括用于获取温度信号的主模块以及多个用于检测温度信号的温度检测从模块，所述主模块与多个温度检测从模块通过电源线依次串联连接构成菊花链式温度监测网络；
所述多个温度检测从模块均包括：温度传输上位接口、温度传输下位接口以及用于获取温度信号的温度传感器、连接在温度传输上位接口和温度传输下位接口之间的从下位总线开关、与温度传感器、从下位总线开关及温度传输下位接口连接的从控制器以及连接在温度传输上位接口和从控制器之间对温度信号进行调制的信号调制模块；下一级温度检测从模块的温度传输上位接口通过电源线连接上一级温度检测从模块的温度传输下位接口以实现将温度信号直接传输到主模块；
所述主模块包括：与电源连接的电源接口、与温度传输上位接口连接的下位温度传输接口、与下位温度传输接口连接的主控制器及与主控制器连接的对温度信号解码以获得对应的温度数据的信号解调模块。
优选的，所述多个温度检测从模块均还包括：
与温度传输上位接口和从控制器连接的用于稳压的从稳压电路。
优选的，所述主模块还包括：
与信号解调模块并联连接的采样电阻。
优选的，所述主模块还包括：
连接在电源接口和下位温度传输接口连接的主下位总线开关。
优选的，所述主模块还包括：
与电源接口及主控制器连接的用于稳压的主稳压电路。
优选的，所述主模块还包括：
与主控制器及上位机连接的用于温度数据传输的通讯接口。
本实用新型具备以下有益效果：
1.主模块与多个温度检测从模块通过电源线依次串联连接构成菊花链式温度监测网络，易于扩展；
2.通过信号调制模块将温度信号调制后通过电源线传输，信号解调模块对信号解调后获取温度数据，采用电流模式传输信号，抗干扰能力强，且无需地址编码，同时还具有成本低、功耗低的优点；
3.采用特殊的菊花链结构，下级温度检测从模块的数据直接发送到主模块，不需要经过前一级温度检测从模块的转发，每个温度检测从模块仅负责采样、数据发送和下位总线开关控制，因此对从控制器要求很低，易于低成本实现；
4.采用二线制总线，接线方便；
5.该技术方案也可用于其他传感器的监测系统。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型实施例一中一种菊花链二线制温度测量系统的结构示意图；
图2是本实用新型实施例一中一种菊花链二线制温度测量系统中温度检测从模块的结构示意图；
图3是本实用新型实施例一中一种菊花链二线制温度测量系统中温度检测从模块的电路图；
图4是本实用新型实施例一中一种菊花链二线制温度测量系统中主模块的结构示意图；
图5是本实用新型实施例一中一种菊花链二线制温度测量系统中主模块的电路图；
图6是本实用新型实施例二中一种菊花链二线制温度测量系统中主模块的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，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。
实施例一
本实施例提出一种菊花链二线制温度测量系统，如图1所示，包括用于获取温度信号的主模块以及多个用于检测温度信号的温度检测从模块，所述主模块与多个温度检测从模块通过电源线依次串联连接构成菊花链式温度监测网络。
菊花链一词最基本的概念指的是一种由许多菊花串接在一起形成的花环，在本实施例中指的是多个温度检测从模块依次串联，并将检测到的温度信号传输到主模块。菊花链结构最大的好处就是可以利用有限的信号传输线连接多台设备，共享同一服务，而且不存在总线竞争和阻塞等问题。当需要对温度检测从模块进行扩展时，只需要在菊花链结构的尾部串联，因此菊花链结构还易于扩展。
如图2所示，多个温度检测从模块均包括：温度传输上位接口、温度传输下位接口以及用于获取温度信号的温度传感器、连接在温度传输上位接口和温度传输下位接口之间的从下位总线开关、与温度传感器、从下位总线开关及温度传输下位接口连接的从控制器以及连接在温度传输上位接口和从控制器之间对温度信号进行调制的信号调制模块。下一级温度检测从模块的温度传输上位接口通过电源线连接上一级温度检测从模块的温度传输下位接口以实现将温度信号直接传输到主模块，不需要上一级温度检测从模块对温度信号的处理。
在一些实施例中，多个温度检测从模块均还包括：与温度传输上位接口和从控制器连接的用于稳压的从稳压电路。在输入电压较大幅度变化时稳定输出电压，为从控制器提供稳定的直流电源。
图3为温度检测从模块的电路图，图中MCU_S为从控制器、LDO为从稳压电路，电阻R24、开关管Q22、电容C21、电阻R21构成信号调制模块，R5、RT构成温度传感器电路，电阻R22、电容C22、开关管Q21、电阻R23、开关管Q22构成从下位总线开关。BUS+0、BUS-构成温度传输上位接口，BUS+1、BUS-温度传输下位接口。
温度传输上位总线上出现电压后，从控制器上电启动，经过一段稳定时间后，启动温度采样；温度检测从模块上电后，电容C22、C21的电压保持为0V；从控制器DO引脚输出高电平，使开关管Q22导通，电容C22电压不能突变，因此开关管Q21保持关闭状态；电容C21电压不能突变，电阻R21上瞬间承受温度传输上位接口电压，因而产生较大的调制电流；从控制器DO再输出低电平，关闭开关管Q22，至少开关管Q22导通不长，开关管Q21将维持关闭状态，而开关管Q22的导通、关闭期间，在上位总线上将产生脉冲电流；利用此脉冲电流，可以将温度信息传递至温度传输上位总线，由于所有前级温度检测从模块的下位总线开关处于导通状态，并在主控制器的解调电路可以直接还原被调制的温度数据。
温度数据传输完成后，从控制器保持DO的高电平输出状态，则电阻R21电流逐渐减小至零，电容C22电压逐渐增大，而使开关管Q21导通，下一级温度检测从模块被启动；同时本温度检测从模块可以进入低功耗休眠状态。
如图4所示，主模块包括：与电源连接的电源接口、与温度传输上位接口连接的下位温度传输接口以及与下位温度传输接口连接的对温度信号解码以获得对应的温度数据的信号解调模块、与信号解调模块及下位温度传输接口连接的主控制器。
电源接口输入直流电压，建议输入电源电压为12V。在一些实施例中，可设计防反接二极管防止输入电源接反，或者全桥整流电路，忽略电源极性，电源的正反接法均可工作。
在一些实施例中，主模块还包括：与信号解调模块并联连接的采样电阻R11。当电源线上的电流发生变化时，采样电阻上的电压也同样发生变化，信号解调模块根据电压的变化解码得到对应的温度数据。
在一些实施例中，主模块还包括：连接在电源接口和下位温度传输接口连接的主下位总线开关。在主控制器的控制下，主下位总线开关可以接通连接的下位温度检测从模块。
在一些实施例中，主模块还包括：与电源接口连接的用于稳压的主稳压电路。在电源电压在较大幅度变化时稳定输出电压，为主控制器提供稳定的直流电源。
在一些实施例中，主模块还包括：与主控制器及上位机连接的用于温度数据传输的通讯接口。
在本实施例中，温度检测从模块把温度信号进行编码以改变线路电流，使得主模块对电源线上的电流信号解码以获得对应的温度数据，从而实现温度信号传输。通过电源线实现供电的同时进行温度信号的传递，从而省略了单独通信的通信线，从而也无需地址编码，采用电流模式的传输信号，抗干扰能力强。
图5为主模块的电路图，图中MCU_M为主控制器，比较器comp、电阻R11、R12、二极管D11构成一个简单的解调电路，电阻R10、开关管Q11构成一个下位总线开关；开关管Q11在主控制器的控制下导通后，采样电阻R11上将有电压产生，从模块调制电路有电流产生后，电阻R11上也流过该电流，并产生电压，解调电路可以比较该电压的大小，从而还原温度数据信号。
主模块接收到上位机通讯接口发过来的指令，启动温度测量流程，主控制器打开下位总线开关，并准备接收数据。温度检测从模块通电而开始工作，启动温度采样，并对温度信号编码；温度检测从模块将温度信号通过信号调制电路发送至电源线，温度信号经电源线，在主模块的信号解调单元变成电阻电压的变化，经解调电路转换成串行信号被主模块主控制器接收。温度检测从模块打开下位总线开关，将总线连接至下一级温度检测从模块后，启动休眠，使本级温度检测从模块处于低功耗休眠状态。重复上述步骤直至所有温度检测从模块传输数据完成。主控制器关闭下位总线开关，分析处理全部的温度数据，并判断是否有从温度检测从模块故障或温度异常。主模块将采集的温度数据及故障信息通过上位机通讯接口传输给上位机，至此完成一次温度数据采集过程。整个测量过程中，从模块依次上电，传输数据后休眠，处于低功耗状态，测量完成后主控制器关闭下位总线开关后所有温度检测从模块失电，因此整个测量过程中，系统具备低功耗的特点。
实施例二
实施例二与实施例一的区别在于，主模块内部结构与实施例一中的主模块不同。
在实施例二中，如图6所示，主下位总线开关连接在下位温度传输接口与主控制器之间，此外，在下位温度传输接口和主下位总线开关之间还串联连接有采样电阻R11，信号解调模块与采样电阻R11并联并连接主控制器。
在实施例二中通过对主模块内部结构的调整仍然可以实现实施例一中的技术方案及技术效果，因此不再赘述。
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，也可用于其他传感器网络检测系统，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 (6)
1.一种菊花链二线制温度测量系统，其特征在于，包括用于获取温度信号的主模块以及多个用于检测温度信号的温度检测从模块，所述主模块与多个温度检测从模块通过电源线依次串联连接构成菊花链式温度监测网络；
所述多个温度检测从模块均包括：温度传输上位接口、温度传输下位接口以及用于获取温度信号的温度传感器、连接在温度传输上位接口和温度传输下位接口之间的从下位总线开关、与温度传感器、从下位总线开关及温度传输下位接口连接的从控制器以及连接在温度传输上位接口和从控制器之间对温度信号进行调制的信号调制模块；下一级温度检测从模块的温度传输上位接口通过电源线连接上一级温度检测从模块的温度传输下位接口以实现将温度信号直接传输到主模块；
所述主模块包括：与电源连接的电源接口、与温度传输上位接口连接的下位温度传输接口、与下位温度传输接口连接的主控制器及与主控制器连接的对温度信号解码以获得对应的温度数据的信号解调模块。
2.根据权利要求1所述的一种菊花链二线制温度测量系统，其特征在于，所述多个温度检测从模块均还包括：
与温度传输上位接口和从控制器连接的用于稳压的从稳压电路。
3.根据权利要求1所述的一种菊花链二线制温度测量系统，其特征在于，所述主模块还包括：
与信号解调模块并联连接的采样电阻。
4.根据权利要求1所述的一种菊花链二线制温度测量系统，其特征在于，所述主模块还包括：
连接在电源接口和下位温度传输接口连接的主下位总线开关。
5.根据权利要求1所述的一种菊花链二线制温度测量系统，其特征在于，所述主模块还包括：
与电源接口及主控制器连接的用于稳压的主稳压电路。
6.根据权利要求1所述的一种菊花链二线制温度测量系统，其特征在于，所述主模块还包括：
与主控制器及上位机连接的用于温度数据传输的通讯接口。
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| CN202021168454.7U CN212133911U (zh) | 2020-06-22 | 2020-06-22 | 一种菊花链二线制温度测量系统 |
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| CN202021168454.7U CN212133911U (zh) | 2020-06-22 | 2020-06-22 | 一种菊花链二线制温度测量系统 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114094866A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-02-25 | 深圳云潼科技有限公司 | 一种功率模块和电机控制器 |
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2020
- 2020-06-22 CN CN202021168454.7U patent/CN212133911U/zh active Active
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