基于微控制器的电信号采集转换和传输装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于微控制器的电信号采集转换和传输装置，属于自动化控制领域。第一主控单元、存储单元、模数转换单元、电源单元、通信单元、485通讯单元；电源单元用于向装置提供适配电源；模数转换单元用于将采集到的电信号转换为数据并发送给第一主控单元；第一主控单元用于控制装置的整体运行；存储单元用于存储装置对外通信和运行时所需要的各类数据，供第一主控单元读取；通信单元用于完成装置与外部的通信；485通讯单元用于完成装置与外界的485通讯。通过第一主控单元的控制，485通讯单元和模数转换单元可以实现多路不同类型信号的同时采集，装置能适应目前不同项目现场的采集环境，满足不同企业的需要。

【技术实现步骤摘要】
基于微控制器的电信号采集转换和传输装置
本技术涉及一种信号采集处理装置，具体讲是一种基于微控制器的电信号采集转换和传输装置，属于自动化控制领域。
技术介绍
目前在智能制造、控制等相关领域的数据采集类项目中，大都是采用PLC来采集现场信号，且每条采集电路中均需要配备中CPU、电源模、采集模块等在内的一整套PLC系统，其不仅造价昂贵，而且需要进行复杂的编程和反复的调试，大大增加了项目的运行成本。同时，传统数据采集器要么只有电信号数据采集功能，要么只具备基于485协议的采集功能，其采集功能单一无法满足不同项目不同类型信号的现场采集需要。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种能同时采集处理多路不同类型信号的基于微控制器的电信号采集转换和传输装置。为了解决上述技术问题，本技术提供的基于微控制器的电信号采集转换和传输装置，包括第一主控单元、存储单元、模数转换单元、电源单元、通信单元、485通讯单元；所述存储单元、模数转换单元、电源单元、通信单元、485通讯单元均与第一主控单元连接；所述电源单元用于向装置提供适配电源；所述模数转换单元用于将采集到的电信号转换为数据并发送给第一主控单元；所述第一主控单元用于控制装置的整体运行；所述存储单元用于存储装置对外通信和运行时所需要的各类数据，供第一主控单元读取；所述通信单元用于完成装置与外部的通信；所述485通讯单元用于完成装置与外界的485通讯。本技术中，所述通信单元为LORA模组，所述LORA模组包括第一LORA单元、第二LORA单元、第二主控制单元和以太网单元；所述第一LORA单元与第一主控单元连接，所述第二LORA单元、第二以太网单元均与第二主控制单元相连接；第一LORA单元与第二LORA单元之间进行无线通信。本技术中，所述通信单元为以太网单元。本技术中，所述电源单元包括接线端子和DC-DC芯片，DC-DC芯片用于将9-24VDC电压转换成5VDC和3.3VDC电压；所述接线端子与DC-DC芯片之间依次串连肖特基二极管D1、保险丝F1、电容电路和瞬态电压抑制二极管S2。本技术中，所述模数转换单元包括模数转换芯片和采集电路；所述采集电路包括120Ω的采样电阻和滤波电路，所述120Ω的采样电阻一端连接信号源，另一端连接经滤波电路连接模数转换芯片。本技术中，所述模数转换芯片和采集电路之间连接多路开关，所述多路开关输入端与采集电路之间连接100Ω的限流电阻。本技术中，所述多路开关为74HC4051模拟开关电路。本技术中，所述模数转换芯片为AD7705。本技术中，所述主控单元为STM32F10X系列单片机。本技术的有益效果在于：(一)通过主控单元的控制，485通讯单元和模数转换单元可以实现多路不同类型信号的同时采集，装置能适应目前不同项目现场的采集环境，满足了不同企业的需要；(二)电源单元中设置自恢复保险丝防止短路，肖特基二极管有效防止电源反接，瞬态电压抑制二极管抑制雷击、静电等可能引入的大电压干扰，采用IC芯片实现宽范围的输入电压到稳定的固定值电压的转换，保证了为装置各模块持续稳定地提供电源；(三)采用120Ω的采样电阻，可以有效在保护模数转换芯片，延长其使用寿命；(四)通过多路开关，可让外界的多路采集到的信号依次进入模数转换芯片，避免每条采集电路单独使用一个模数转换芯片，大大降低了制造和使用成本；(五)100Ω的限流电阻的设置可以有效地保护多路开关；(六)装置单独使用时，采样电信号数据和通过485采集到的数据，经过编码后可以有效稳定的对外传输，符合以太网的标准MODBUS协议；(七)装置成对使用时，采样电信号数据和通过485采集到的数据，经过编码后可以有效稳定的以无线方式进行发送和接收，接收后再以以太网方式对外传输，以适应不同的现场传输环境。附图说明图1为基于微控制器的电信号采集转换和传输装置结构示意图；图2为基于微控制器的电信号采集转换和传输装置作为接收端结构示意图；图3为模数转换单元电路结构图；图4为电源单元电路结构图，(a)为端子电路结构图、(b)选通芯片连接示意图、(c)和(d)为基准电压电路结构图、(e)为模数转换芯片连接示意图、(f)为阻容滤波电路结构图；图5为485单元电路图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步详细说明。如图1所示，本技术提供的基于微控制器的电信号采集转换和传输装置包括主控单元(MCU)、存储单元、模数转换单元、电源单元、以太网单元、485通讯单元、LORA通讯单元。存储单元、模数转换单元、电源单元、以太网单元、485通讯单元、LORA单元分别与主控单元连接。实际使用时，如无需使用无线LORA传输功能，则可以单个使用，完成数据采集和有线传输。主控单元(MCU)，该单元负责控制整个装置运行，控制存储单元、模数转换单元、电源单元、以太网单元、485通讯单元的运作，核心为STM32F10X系列单片机。存储单元，以存储器芯片为主，主要存储装置接入网络时需要的各类参数，和装置自身运行控制需要的各类参数，装置开机后会先访问存储单元，读取必要的参数。以太网单元在主控单元的控制下，完成以太网数据传输，该单元核心芯片集成了TCP/IP协议的物理层和协议层，只要将数据发送给该芯片，芯片可以自动对外编码发送。装置系统在网络中充当服务器角色，最多可以同时服务多个客户机，设有全球唯一的MAC地址(IEEE授权)。如图2所示，在另一实施例中，如需使用无线数据传输功能，则需成对使用本技术的装置，其中一个作为采集端，另一个作为接收端，二者硬件结构相同。当然接收端使用时可以省去模数转换单元和485通讯单元，以降低制造成本。这样在采集端采集各类数据，以太网单元不工作，而是采用LORA模组完成对外发送数据的功能，主控单元负责控制LORA模组，将数据通过电频信号发送给LORA模组，并由LORA模组对外发送，完成无线通讯。本技术中，LORA模组采用窄带无线通讯技术，最远可以传输11.5KM，主要通讯频段为433MHZ。接收端不使用其采集数据的功能，485单元和模数转换单元均不工作，而是通过LORA模组接收数据，再由以太网单元对外发送数据到上位机网络系统中，完成数据采集。LORA模组的设置确保本技术能满足不同现场环境的传输需要，特别适合无有线传输环境的使用。如图4所示，现有技术中类似装置均采用外部输入9-24VDC作为供电，电源单元可以将这一范围内的任意电压转换为系统需要的5VDC和3.3VDC，以向存储单元、模数转换单元、以太网单元、485通讯单元提供适配电源；同时电源单元具备抗击60VDC、500mA的过压过流能力。电源单元包括DC-DC(直流变直流)芯片U5，在接线端子P1与包括DC-DC(直流变直流)芯片U5之间依次串接肖特基二极管D1、保险丝F1、电容电路、瞬态电压抑制二极管S2。当高压(9-24VDC)电源接入接线端子P1后，经过肖特基二极管D1和保险丝F1的保护，经由DC-DC芯片转换成装置需要的5VDC电源。在本技术中，采用自恢复保险丝F1防止短路、肖特基二极管D1有效防止电源反接，瞬态电压抑制二极管S2抑制雷击、静电等可能引入的大电压干扰，采用IC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微控制器的电信号采集转换和传输装置，其特征在于：包括第一主控单元、存储单元、模数转换单元、电源单元、通信单元、485通讯单元；所述存储单元、模数转换单元、电源单元、通信单元、485通讯单元均与第一主控单元连接；所述电源单元用于向装置提供适配电源；所述模数转换单元用于将采集到的电信号转换为数据并发送给第一主控单元；所述第一主控单元用于控制装置的整体运行；所述存储单元用于存储装置对外通信和运行时所需要的各类数据，供第一主控单元读取；所述通信单元用于完成装置与外部的通信；所述485通讯单元用于完成装置与外界的485通讯。

【技术特征摘要】
1.一种基于微控制器的电信号采集转换和传输装置，其特征在于：包括第一主控单元、存储单元、模数转换单元、电源单元、通信单元、485通讯单元；所述存储单元、模数转换单元、电源单元、通信单元、485通讯单元均与第一主控单元连接；所述电源单元用于向装置提供适配电源；所述模数转换单元用于将采集到的电信号转换为数据并发送给第一主控单元；所述第一主控单元用于控制装置的整体运行；所述存储单元用于存储装置对外通信和运行时所需要的各类数据，供第一主控单元读取；所述通信单元用于完成装置与外部的通信；所述485通讯单元用于完成装置与外界的485通讯。2.根据权利要求1所述的基于微控制器的电信号采集转换和传输装置，其特征在于：所述通信单元为LORA模组，所述LORA模组包括第一LORA单元、第二LORA单元、第二主控制单元和以太网单元；所述第一LORA单元与第一主控单元连接，所述第二LORA单元、第二以太网单元均与第二主控制单元相连接；第一LORA单元与第二LORA单元之间进行无线通信。3.根据权利要求1所述的基于微控制器的电信号采集转换和传输装置，其特征在于：所述通信单元为以太网单元。4.根据权利要求1至3任一项所述的基于微控制器的电信...

【专利技术属性】
技术研发人员：李福存，孙茂杰，朱嘉伟，王若珏，秦丽娟，王强，周鼎，陈琪，
申请(专利权)人：江苏金恒信息科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32