一种基于沙克总线传输协议的压力数据采集系统技术方案

本发明专利技术一种基于沙克总线传输协议的压力数据采集系统，属于压力数据采集系统技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种基于沙克总线传输协议的压力数据采集系统；解决该技术问题采用的技术方案为：包括数字压力传感器和传感器变换器，所述传感器变换器通过通信接口驱动模块与多个数字压力传感器相连；所述数字压力传感器由外壳组成，所述外壳的一端由防水密封胶封装，所述外壳的另一端由压环和顶盖封装；所述外壳的内部设置有控制电路板，所述控制电路板与外壳之间的空间由绝缘密封层填充；所述控制电路板由焊接环固定在外壳的内部；所述控制电路板上集成有微控制器，所述微控制器通过模数转换模块分别与压力传感器、温度传感器相连；本发明专利技术应用于压力数据采集系统。

【技术实现步骤摘要】
一种基于沙克总线传输协议的压力数据采集系统
本专利技术一种基于沙克总线传输协议的压力数据采集系统，属于压力数据采集系统

技术介绍
压力传感器是压力测试系统的核心部件，传统的压力传感器输出的是模拟信号，必须经过信号调理电路才能检测到，一般压力传感器体积和重量都较大，给应用设备带来了很大的负担，而且传感器输出的模拟信号在长距离线缆传输过程中抗干扰能力较差，影响最终采集到的数据质量。目前的压力数据采集系统中使用类似的传感器，其过载能力差、精度低，使用旧的传输方案是将各个传感器采集到的模拟信号统一传输到采集卡，然后再进行模数转换，之后接入422总线中，这样做会增加传输线缆的数量，并且传统的422总线是点对点连接的系统，使产品在研发过程中的试验成本较高，每次试验都必须经过单机测量、单机接口匹配、分系统匹配、总装测试等步骤，当单台设备出现故障时，在外部无法与总线上所有设备直接通讯检测，必须拆解后测量，排除故障的成本较高。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种基于沙克总线传输协议的压力数据采集系统；为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种基于沙克总线传输协议的压力数据采集系统，包括数字压力传感器和传感器变换器，所述传感器变换器通过通信接口驱动模块与多个数字压力传感器相连；所述数字压力传感器由外壳组成，所述外壳的一端由防水密封胶封装，所述外壳的另一端由压环和顶盖封装；所述外壳的内部设置有控制电路板，所述控制电路板与外壳之间的空间由绝缘密封层填充；所述控制电路板由焊接环固定在外壳的内部；所述控制电路板上集成有微控制器，所述微控制器通过模数转换模块分别与压力传感器、温度传感器相连；所述微控制器还通过导线与数据通信模块双向连接，所述数据通信模块通过导线与传感器变换器双向连接；所述传感器变换器的内部设置有数据收发控制器，所述数据收发控制器的信号输出端与通信接口驱动模块双向连接，所述通信接口驱动模块通过导线与数据通信模块相连；所述数据收发控制器的信号输入端与沙克总线通信模块双向连接；所述沙克总线通信模块通过导线与路由器相连；所述微控制器和数据收发控制器的电源输入端分别与电源模块相连。所述沙克总线通信模块使用的芯片为信号发送芯片U1、电缆驱动器U2、信号接收芯片U3、数据恢复器U4，所述沙克总线通信模块的电路结构为：所述信号发送芯片U1的1脚-11脚与数据收发控制器的信号输入端相连；所述信号发送芯片U1的30脚串接电阻R17后接地；所述信号发送芯片U1的31脚串接电阻R18后接地；所述信号发送芯片U1的18脚串接电阻R20后接地；所述信号发送芯片U1的23脚串接电阻R19后接地；所述信号发送芯片U1的21脚并接电阻R22的一端，电阻R25的一端，电阻R26的一端后与电缆驱动器U2的2脚相连；所述信号发送芯片U1的20脚并接电阻R22的一端，电阻R23的一端，电阻R24的一端后与电缆驱动器U2的3脚相连；所述信号发送芯片U1的16脚依次并接信号发送芯片U1的25脚、26脚、27脚、28脚、29脚、电容C46的一端，电容C47的一端，电容C48的一端后与3.3V输入电源相连，所述电容C46、C47、C48的另一端相互连接后接地；所述电阻R23的另一端并接电阻R25的另一端后与3.3V输入电源相连；所述电阻R24的另一端并接电阻R26的另一端后接地；所述电缆驱动器U2的4脚串接电阻R27后接地；所述电缆驱动器U2的7脚并接电阻R29的一端后与电容C51的一端相连，所述电容C51的另一端与接线端子J5相连；所述电缆驱动器U2的6脚并接电阻R28的一端后与电容C50的一端相连，所述电容C50的另一端与接线端子J5相连；所述电阻R28与电阻R29的另一端相互连接后接地；所述信号接收芯片U3的14脚-18脚，23脚-27脚与数据收发控制器的信号输出端相连；所述信号接收芯片U3的4脚并接信号接收芯片U3的5脚后与电阻R47的一端相连，所述电阻R47的另一端与3.3V输入电源相连；所述信号接收芯片U3的1脚、8脚、9脚、22脚、20脚分别与3.3V输入电源相连；所述信号接收芯片U3的2脚并接电阻R50的一端，电阻R54的一端，电阻R53的一端后与电容C66的一端相连，所述电容C66的另一端并接电阻R55的一端后与数据恢复器U4的13脚相连；所述信号接收芯片U3的3脚并接电阻R50的另一端，电阻R51的一端，电阻R52的一端后与电容C67的一端相连，所述电容C67的另一端并接电阻R56的一端后与数据恢复器U4的14脚相连；所述电阻R51的另一端并接电阻R53的另一端后与3.3V输入电源相连，所述电阻R52的另一端并接电阻R54的另一端后接地，所述电阻R55的另一端并接电阻R56的另一端，二极管D4的负极后后电容C68的一端相连，所述电容C68的另一端接地；所述数据恢复器U4的7脚串接电容C69后与数据恢复器U4的6脚相连；所述二极管D4的正极并接数据恢复器U4的4脚、1脚、2脚、电容C70的一端，电容C72的一端后与5V输入电源相连，所述电容C70的另一端并接电容C72的另一端后接地；所述数据恢复器U4的12脚并接数据恢复器U4的5脚后与电容C71的一端相连，所述电容C71的另一端接地；所述数据恢复器U4的8脚串接电阻R59后与电容C75的一端相连，所述电容C75的另一端并接电阻R60的一端后与电阻R62的一端相连，所述电阻R62的另一端与接线端子J5相连；所述数据恢复器U4的9脚串接电阻R58后与电容C74的一端相连，所述电容C74的另一端并接电阻R61的一端后与电阻R63的一端相连，所述电阻R63的另一端与接线端子J5相连；所述电阻R60的另一端并接电阻R61的另一端后接地；所述数据恢复器U4的3脚串接电阻R57和电容C73后接地。所述电源模块使用的芯片为稳压器U8，所述电源模块的电路结构为：所述稳压器U8的2脚依次并接稳压器U8的3脚、10脚、11脚、8脚、电容C58的一端，电容C57的一端后与5V输入电源相连；所述稳压器U8的9脚依次并接稳压器U8的1脚、12脚、13脚、24脚、7脚、电容C58的另一端，电容C57的另一端后接地；所述稳压器U8的14脚依次并接稳压器U8的15脚、16脚、电容C60的一端后与1.2V电源输出端相连；所述稳压器U8的21脚依次并接稳压器U8的22脚、23脚、电容C59的一端后与3.3V电源输出端相连；所述电容C59的另一端并接电容C60的另一端后接地。所述通信接口驱动模块使用的芯片为总线扩展器U20，所述通信接口驱动模块的电路结构为：所述总线扩展器U20的2脚并接电阻R40的一端后与数据通信模块的信号输出端相连，所述电阻R40的另一端接3.3V输入电源；所述总线扩展器U20的3脚与数据通信模块的信号输出端相连；所述总线扩展器U20的4脚接地；所述总线扩展器U20的6脚与数据收发控制器的信号输入端相连；所述总线扩展器U20的7脚并接电阻R42的一端后与数据收发控制器的信号输入端相连，所述电阻R42的另一端接3.3V输入电源；所述总线扩展器U20的8脚并接电容C48的一端，电容C49的一端后与3.3V电源输入端相连，所述电容C48的另一端并接电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于沙克总线传输协议的压力数据采集系统，其特征在于：包括数字压力传感器（1）和传感器变换器（2），所述传感器变换器（2）通过通信接口驱动模块（3）与多个数字压力传感器（1）相连；所述数字压力传感器（1）由外壳（4）组成，所述外壳（4）的一端由防水密封胶（5）封装，所述外壳（4）的另一端由压环（6）和顶盖（7）封装；所述外壳（4）的内部设置有控制电路板（8），所述控制电路板（8）与外壳（4）之间的空间由绝缘密封层（9）填充；所述控制电路板（8）由焊接环（10）固定在外壳（4）的内部；所述控制电路板（8）上集成有微控制器（11），所述微控制器（11）通过模数转换模块（12）分别与压力传感器（13）、温度传感器（14）相连；所述微控制器（11）还通过导线与数据通信模块（15）双向连接，所述数据通信模块（15）通过导线与传感器变换器（2）双向连接；所述传感器变换器（2）的内部设置有数据收发控制器（16），所述数据收发控制器（16）的信号输出端与通信接口驱动模块（3）双向连接，所述通信接口驱动模块（3）通过导线与数据通信模块（15）相连；所述数据收发控制器（16）的信号输入端与沙克总线通信模块（17）双向连接；所述沙克总线通信模块（17）通过导线与路由器（18）相连；所述微控制器（11）和数据收发控制器（16）的电源输入端分别与电源模块（19）相连。...

【技术特征摘要】
1.一种基于沙克总线传输协议的压力数据采集系统，其特征在于：包括数字压力传感器（1）和传感器变换器（2），所述传感器变换器（2）通过通信接口驱动模块（3）与多个数字压力传感器（1）相连；所述数字压力传感器（1）由外壳（4）组成，所述外壳（4）的一端由防水密封胶（5）封装，所述外壳（4）的另一端由压环（6）和顶盖（7）封装；所述外壳（4）的内部设置有控制电路板（8），所述控制电路板（8）与外壳（4）之间的空间由绝缘密封层（9）填充；所述控制电路板（8）由焊接环（10）固定在外壳（4）的内部；所述控制电路板（8）上集成有微控制器（11），所述微控制器（11）通过模数转换模块（12）分别与压力传感器（13）、温度传感器（14）相连；所述微控制器（11）还通过导线与数据通信模块（15）双向连接，所述数据通信模块（15）通过导线与传感器变换器（2）双向连接；所述传感器变换器（2）的内部设置有数据收发控制器（16），所述数据收发控制器（16）的信号输出端与通信接口驱动模块（3）双向连接，所述通信接口驱动模块（3）通过导线与数据通信模块（15）相连；所述数据收发控制器（16）的信号输入端与沙克总线通信模块（17）双向连接；所述沙克总线通信模块（17）通过导线与路由器（18）相连；所述微控制器（11）和数据收发控制器（16）的电源输入端分别与电源模块（19）相连。2.根据权利要求1所述的一种基于沙克总线传输协议的压力数据采集系统，其特征在于：所述沙克总线通信模块（17）使用的芯片为信号发送芯片U1、电缆驱动器U2、信号接收芯片U3、数据恢复器U4，所述沙克总线通信模块（17）的电路结构为：所述信号发送芯片U1的1脚-11脚与数据收发控制器（16）的信号输入端相连；所述信号发送芯片U1的30脚串接电阻R17后接地；所述信号发送芯片U1的31脚串接电阻R18后接地；所述信号发送芯片U1的18脚串接电阻R20后接地；所述信号发送芯片U1的23脚串接电阻R19后接地；所述信号发送芯片U1的21脚并接电阻R22的一端，电阻R25的一端，电阻R26的一端后与电缆驱动器U2的2脚相连；所述信号发送芯片U1的20脚并接电阻R22的一端，电阻R23的一端，电阻R24的一端后与电缆驱动器U2的3脚相连；所述信号发送芯片U1的16脚依次并接信号发送芯片U1的25脚、26脚、27脚、28脚、29脚、电容C46的一端，电容C47的一端，电容C48的一端后与3.3V输入电源相连，所述电容C46、C47、C48的另一端相互连接后接地；所述电阻R23的另一端并接电阻R25的另一端后与3.3V输入电源相连；所述电阻R24的另一端并接电阻R26的另一端后接地；所述电缆驱动器U2的4脚串接电阻R27后接地；所述电缆驱动器U2的7脚并接电阻R29的一端后与电容C51的一端相连，所述电容C51的另一端与接线端子J5相连；所述电缆驱动器U2的6脚并接电阻R28的一端后与电容C50的一端相连，所述电容C50的另一端与接线端子J5相连；所述电阻R28与电阻R29的另一端相互连接后接地；所述信号接收芯片U3的14脚-18脚，23脚-27脚与数据收发控制器（16）的信号输出端相连；所述信号接收芯片U3的4脚并接信号接收芯片U3的5脚后与电阻R47的一端相连，所述电阻R47的另一端与3.3V输入电源相连；所述信号接收芯片U3的1脚、8脚、9脚、22脚、20脚分别与3.3V输入电源相连；所述信号接收芯片U3的2脚并接电阻R50的一端，电阻R54的一端，电阻R53的一端后与电容C66的一端相连，所述电容C66的另一端并接电阻R55的一端后...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文怡，张会新，张彦军，侯钰龙，沈三民，任建云，梁烁，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14