CN215265071U - 一种基于NB-IoT的MODBUS数据采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种基于NB‑IoT的MODBUS数据采集装置，包括CPU，还包括与CPU相连的用于重启CPU的复位模块、用于为CPU提供RTC时间的时钟模块、用于连接MODBUS从机和CPU的RS485模块、用于连接上位机和CPU的USB转TTL模块、用于将采集数据发送至云端的NB无线通信模块、用于显示设备运行状态及异常点信息的OLED显示模块、用于供电且具有多种供电模式的电源模块。本实用新型具有蓄电池、7‑24V直流电源两种供电模式并可通过拨码开关灵活切换，适用场景多样；太阳能充电电路具备过热保护功能，提高了使用的安全性；电量检测电路可实时检测电池的电量和寿命状态，便于及时检修。

Description

一种基于NB-IoT的MODBUS数据采集装置

技术领域

本实用新型涉及无线数据采集装置技术领域，尤其涉及一种基于NB-IoT的MODBUS数据采集装置。

背景技术

物联网技术作为新一代信息技术的重要组成部分，近年来受到人们的广泛关注，在物联网大数据的时代，所有终端数据采集设备连接起来组成网络，且需要将采集的数据上传给相关部门，因此终端数据采集设备(数据采集器)均带有通讯模块，数据采集器的信息传输方式很多，一般可分为有线传输，无线传输两种传输方式。有线传输施工布线复杂且成本较高；无线数据传输主要基于2g/3g/4g无线网络，传统的数据采集器主要是针对一种终端设备进行数据采集、传输，形式较为单一。因此，如何提供一种广覆盖、海量接入、低功耗的无线数据采集器，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。

NB-IoT(窄带物联网)是物联网的主要连接技术，由于其具有功率损耗低、覆盖面积广、投资成本低、连接设备数大等特点，在无线网络通信中已成为重要组成部分，具有广阔的应用前景。现有技术中基于NB-IoT的数据采集装置多为蓄电池供电或外接电源供电的单一供电方式，使得数据采集装置在户内、野外等多种应用场景下使用较为困难。

发明内容

本实用新型旨在解决现有技术的不足，而提供一种基于NB-IoT的MODBUS数据采集装置。

本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种基于NB-IoT的MODBUS数据采集装置，包括CPU，还包括与CPU相连的用于重启CPU的复位模块、用于为CPU提供RTC时间的时钟模块、用于连接MODBUS从机和CPU的RS485模块、用于连接上位机和CPU的USB转TTL模块、用于将采集数据发送至云端的NB无线通信模块、用于显示设备运行状态及异常点信息的OLED显示模块、用于供电且具有多种供电模式的电源模块。

进一步的，电源模块包括3.3V降压电路，3.3V降压电路的输出端与数据采集装置的各用电器的电源端相连，3.3V降压电路的输入端连有拨码开关，拨码开关的两个端子分别连有5V降压电路和蓄电池。

进一步的，5V降压电路的输入端设有7-24V直流电源接线端子，蓄电池满电时输出电压为4.2V。

进一步的，蓄电池连有太阳能充电电路，太阳能充电电路的输入端连有太阳能电池板。

进一步的，蓄电池连有电量检测电路，电量检测电路的信号输出端与CPU相连。

进一步的，CPU采用STM32F103RET6主控芯片。

进一步的，RS485模块包括MAX485通信芯片。

进一步的，NB无线通信模块包括M5311无线传输芯片。

进一步的，MODBUS从机的数量至少为一个，MODBUS从机的数据点总量不大于255个。

进一步的，USB转TTL模块包括串口CH340芯片。

本实用新型的有益效果是：本实用新型具有蓄电池、7-24V直流电源两种供电模式并可通过拨码开关灵活切换，适用场景多样；太阳能充电电路具备过热保护功能，提高了使用的安全性；电量检测电路可实时检测电池的电量和寿命状态，便于及时检修。

附图说明

图1为本实用新型的系统构成图；

图2为电源模块的工作原理图；

图3为CPU的电路图；

图4为复位模块的电路图；

图5为时钟模块的电路图；

图6为RS485模块的电路图；

图7为NB无线通信模块的电路图；

图8为USB转TTL模块的电路图；

图9为3.3V降压电路的电路图；

图10为5V降压电路的电路图；

图11为太阳能充电电路的电路图；

图12为电量检测电路的电路图；

以下将结合本实用新型的实施例参照附图进行详细叙述。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图所示，本实施例包括CPU，CPU采用STM32F103RET6主控芯片，还包括与CPU相连的用于重启CPU的复位模块、用于为CPU提供RTC时间的时钟模块、用于连接MODBUS从机和CPU的RS485模块、用于连接上位机和CPU的USB转TTL模块、用于将采集数据发送至云端的NB无线通信模块、用于显示设备运行状态及异常点信息的OLED显示模块、用于供电且具有多种供电模式的电源模块。

其中，电源模块包括3.3V降压电路采用me6211主控芯片，3.3V降压电路的输出端与数据采集装置的各用电器的电源端相连，3.3V降压电路的输入端连有拨码开关，拨码开关的两个端子分别连有5V降压电路和蓄电池，拨码开关用于切换5V降压电路和蓄电池与3.3V降压电路采用的连接状态，5V降压电路的输入端设有7-24V直流电源接线端子，5V降压电路采用XL1509主控芯片，蓄电池满电时输出电压为4.2V；蓄电池连有太阳能充电电路，太阳能充电电路采用TP4056主控芯片，太阳能充电电路的输入端连有太阳能电池板，TP4056芯片连有热敏电阻，用于检测蓄电池的温度，以便在蓄电池由于过充而过热时断开其与太阳能电池板的连接；蓄电池连有电量检测电路，电量检测电路的信号输出端(ADC1)与CPU相连，电量检测电路将蓄电池的输出电压数据发送至CPU，可实现对电池电量的实时检测，还可通过电耗速度推断出电池的使用寿命。

进一步的，复位模块还可采用看门狗模块，以在系统进入死循环时自动重启CPU；RS485模块包括MAX485通信芯片，CPU通过RS485模块采集各MODBUS从机的各数据点的数据；NB无线通信模块包括M5311无线传输芯片，NB无线通信模块将CPU采集到的数据打包发送至云端服务器；USB转TTL模块包括串口CH340芯片，上位机用于配置CPU的各项参数，具体包括数据采集的频率、数据上传的频率、接收超时时间、设备ID、注册MODBUS采集读取数据的指令等；MODBUS从机的数量至少为一个，MODBUS从机的数据点总量不大于255个；调试时，操作者可通过OLED显示模块的OLED显示屏得知异常点的数量、编号等信息，以便调试时快速锁定异常点位置。

户内使用场景下，拨码开关使5V降压电路与3.3V降压电路连接，此时本实用新型的各用电器由与5V降压电路的直流电源接线端子连接的7-24V电源供电；野外使用场景下，拨码开关使蓄电池与3.3V降压电路连接，此时本实用新型的各用电器由蓄电池供电，两种供电模式并可通过拨码开关灵活切换，适用场景多样。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于NB-IoT的MODBUS数据采集装置，包括CPU，其特征在于，还包括与CPU相连的用于重启CPU的复位模块、用于为CPU提供RTC时间的时钟模块、用于连接MODBUS从机和CPU的RS485模块、用于连接上位机和CPU的USB转TTL模块、用于将采集数据发送至云端的NB无线通信模块、用于显示设备运行状态及异常点信息的OLED显示模块、用于供电且具有多种供电模式的电源模块。

2.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的MODBUS数据采集装置，其特征在于，电源模块包括3.3V降压电路，3.3V降压电路的输出端与数据采集装置的各用电器的电源端相连，3.3V降压电路的输入端连有拨码开关，拨码开关的两个端子分别连有5V降压电路和蓄电池。

3.根据权利要求2所述的基于NB-IoT的MODBUS数据采集装置，其特征在于，5V降压电路的输入端设有7-24V直流电源接线端子，蓄电池满电时输出电压为4.2V。

4.根据权利要求2所述的基于NB-IoT的MODBUS数据采集装置，其特征在于，蓄电池连有太阳能充电电路，太阳能充电电路的输入端连有太阳能电池板。

5.根据权利要求2所述的基于NB-IoT的MODBUS数据采集装置，其特征在于，蓄电池连有电量检测电路，电量检测电路的信号输出端与CPU相连。

6.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的MODBUS数据采集装置，其特征在于，CPU采用STM32F103RET6主控芯片。

7.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的MODBUS数据采集装置，其特征在于，RS485模块包括MAX485通信芯片。

8.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的MODBUS数据采集装置，其特征在于，NB无线通信模块包括M5311无线传输芯片。

9.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的MODBUS数据采集装置，其特征在于，MODBUS从机的数量至少为一个，MODBUS从机的数据点总量不大于255个。

10.根据权利要求1所述的基于NB-IoT的MODBUS数据采集装置，其特征在于，USB转TTL模块包括串口CH340芯片。

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