数据采集系统技术方案

本实用新型专利技术提供的数据采集系统包括输入模块、控制模块、输出模块以及USB通信模块。输入模块包括开关量输入单元和将外部传感器输入的模拟信号转换为数字信号的模数转换器，模数转换器的采样频率为1KHz～50KHz。控制模块电性连接开关量输入单元和模数转换器，控制模块根据开关量输入单元输出的开关量信号和模数转换器输出的数字信号输出数字控制信号。输出模块包括分别电性连接控制模块的数模转换器和开关量输出单元，数模转换器将控制模块输出的数字控制信号转换为模拟控制信号后输出，开关量输出单元以开关量的形式输出数字控制信号。USB通信模块电性连接控制模块。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及数据采集
，且特别涉及一种数据采集系统。
技术介绍
随着传感器技术和电子技术的不断发展，传感器将外部的非电量信号转换成标准的电信号进行输出，这些标准的信号包括电压信号、电流信号、频率信号以及开关量信号。目前，市面上大多数据采集系统的接口都是以UART总线为主，这种总线连接方式，这种连接方式的数据采集系统数据传输速度慢，达不到快速传输的要求，且这种总线结构的数据采集系统与上位机进行通信时需增加单独的通信接口。进一步的，现有数据采集系统都是针对不同的标准信号独立设计单独的采集电路，并将采集电路与主电路设计在一起。这种电路设计形式当标准信号发生变化时需将改变设计电路，且当采集电路发生故障时需对整个电路进行故障排查，若发生大的故障需更换整个电路，扩展功能很少，使用非常不方便。
技术实现思路
本技术为了克服现有数据采集系统数据采集以及传输速度慢的问题，提供一种可实现快速采集和传输、与上位机通信方便且还包括多种标准信号输出的数据采集系统。为了实现上述目的，本技术提供的数据采集系统包括输入模块、控制模块、输出模块以及USB通信模块。输入模块包括开关量输入单元和将外部传感器输入的模拟信号转换为数字信号的模数转换器，模数转换器的采样频率为IKHz?50KHz。控制模块电性连接开关量输入单元和模数转换器，控制模块根据开关量输入单元输出的开关量信号和模数转换器输出的数字信号输出数字控制信号。输出模块包括分别电性连接控制模块的数模转换器和开关量输出单元，数模转换器将控制模块输出的数字控制信号转换为模拟控制信号后输出，开关量输出单元以开关量的形式输出数字控制信号。USB通信模块电性连接控制模块。于本技术一实施例中，数据采集系统还包括两个光电隔离器，其中一个光电隔离器设置在开关量输入单元和控制模块之间，另一个光电隔离器设置在开关量输出单元的输出端。于本技术一实施例中，数据采集系统还包括功率放大器，功率放大器电性连接另一个光电隔离器的输出端。于本技术一实施例中，功率放大器为达林顿管。于本技术一实施例中，模数转换器经限幅保护电路与控制模块相连接。于本技术一实施例中，控制模块输出的数字控制信号经低通滤波电路滤波后输出至数模转换器。于本技术一实施例中，数据采集系统还包括电性连接控制模块的RS485通信模块。于本技术一实施例中，数据采集系统还包括电性连接控制模块的存储模块。于本技术一实施例中，数据采集系统还包括电性连接控制模块的按键模块和显示模块。综上所述，本技术提供的数据采集系统与现有技术相比，具有以下优点:通过在输入模块内设置模数转换器和开关量输入单元，并在输出模块内设置相对应的数模转换器和开关量输出单元，该设置使得本数据采集系统同时包含电压信号、电流信号以及开关量信号三种标准信号的数据采集，具有很好的通用性能以及扩展功能。通过使用USB通信模块进行数据的传输，USB通信模块可与上位机上的USB接口直接连接，中间无需进行通信接口转换。同时USB通信模块相较于传统的UART总线其具有更快的传输速度。此外，为提高数据采集系统的精度，防止外部系统对其进行干扰，设置两个光电隔离器对开关量输入单元的输入信号以及开关量输出单元的输出信号进行隔离。为提高开关量输出单元的驱动能力，在开关量输出单元的输出电路接入功率放大器。为对控制模块提供保护，防止因外部输入信号的不稳定而引起的对控制模块的损坏，设置模数转换器经限幅保护电路限压后再输出至控制模块。为让本技术的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。【附图说明】图1所示为本技术一实施例提供的数据采集系统的电路原理框图。【具体实施方式】如图1所示，本实施例提供的数据采集系统包括输入模块1、控制模块2、输出模块3以及USB通信模块4。输入模块I包括开关量输入单元101和将外部传感器输入的模拟信号转换为数字信号的模数转换器102，模数转换器102的采样频率为IKHz?50KHz。控制模块2电性连接开关量输入单元101和模数转换器102，控制模块2根据开关量输入单元101输出的开关量信号和模数转换器102输出的数字信号输出数字控制信号。输出模块3包括分别电性连接控制模块2的数模转换器301和开关量输出单元302，数模转换器301将控制模块2输出的数字控制信号转换为模拟控制信号后输出，开关量输出单元302以开关量的形式输出数字控制信号。USB通信模块4电性连接控制模块2。于本实施例中，模数转换器102、控制模块2和数模转换器301三者集成在一起，芯片的型号为STM32F103ZEV6。然而，本技术对此不作任何限定。于其它实施例中，上述三者可分别独立设置。于本实施例中，数据采集系统还包括两个光电隔离器5，其中一个光电隔离器5设置在开关量输入单元101和控制模块2之间。另一个光电隔离器5设置在开关量输出单元302的输出端。该设置可有效地隔离数据采集系统和外部设备，防止外部设备对数据采集系统的干扰，大大提高数据的采集精度。于本实施例中，光电隔离器5的型号为TLP521。然而，本技术对此不作任何限定。为提高开关量输出单元302的驱动能力，设置数据采集系统当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据采集系统，其特征在于，包括：输入模块，包括开关量输入单元和将外部传感器输入的模拟信号转换为数字信号的模数转换器，所述模数转换器的采样频率为1KHz～50KHz；控制模块，电性连接所述开关量输入单元和模数转换器，所述控制模块根据所述开关量输入单元输出的开关量信号和模数转换器输出的数字信号输出数字控制信号；输出模块，包括分别电性连接所述控制模块的数模转换器和开关量输出单元，所述数模转换器将所述控制模块输出的数字控制信号转换为模拟控制信号后输出，所述开关量输出单元以开关量的形式输出数字控制信号；USB通信模块，电性连接所述控制模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡国栋，李超，钟秀秀，朱敏杰，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：新型
国别省市：浙江;33