模块化数据采集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种模块化数据采集装置，该装置包括主控模块、环境及动力采集模块、智能数据采集模块和空调参数采集和控制模块，以及用于模块之间的数据通信的、一条连接各个功能模块的串行数据通信总线。该主控模块包含用于查看各模块参数的液晶显示器和设置各模块参数的键盘。该智能数据采集模块具有可连接不同类型的传感器的接口，通过通信的方式采集设备数据。该空调参数采集和控制模块包含由三极管和电阻元件组成的旨在遥控空调的红外遥控发射电路。该空调参数采集和控制模块通过电阻和滤波电路将一外部传感器的一空调电流信号转化为电压信号，从而采集到所需的空调参数。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
模块化数据采集装置
本技术涉及一种模块化思想设计的一种独特的模块组合方式的数据采集装置，属于计算机数据采集应用领域，特别是数据采集技术在远程监控以及无人值守方面的应用领域。
技术介绍
目前，数据采集系统广泛应用于各种监控例如机房、粮仓、冷库等应用领域。现有技术只是对特定的物理参数进行采集或者对某些特定设备的运行状态进行监测，如对中国专利申请90209039.9(1991年1月30日公告)以及专利申请91106146.0所表明的技术，分析后发现有如下不足：1.由于其设计不是基于构件化原则，所以功能单一、通用性比较差；2.只适合测点少、距离近、规模较小的环境；3.自动化程度低、智能化水平低，很难实现在恶劣环境下的数据采集，更难实现远程长期无人值守的数据采集；4.连接线多、工作不可靠、通用性差。5、采集现场无法查看具体传感器的参数数据。6、对于现场存在的空调设备不能进行控制。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种模块化数据采集装置，以克服现有技术上述之弱点，实现一种较为灵活、能够适用各种规模大小的数据采集系统，同时提供两种串行通讯的接口，以适合不同场合，各种距离的数据采集，达到远程监控和无人值守的目的。为此，设计了该种模块化组合式的数据采集系统。该系统数据采集的范围包括环境参数如温度、湿度、门禁、地湿等参数，动力参数如电流、电压、功率因数等，以及各种设备例如空调、电源、发电机等的各种运行参数。-->该装置连接简单，工作可靠，通用性强。系统包括主控模块、环境及动力采集模块、智能数据采集模块、空调参数采集和控制模块，这些模块通过一条数据通信总线连接，每个系统只有一个主控模块，其它模块可以根据规模按需要进行添加。如图1所示。方案如下：1.该装置包括主控模块、环境及动力采集模块、智能数据采集模块和参数采集和控制模块，以及用于模块之间的数据通信的、一条连接各个功能模块的串行数据通信总线。2.该装置中的所述主控模块进一步包含用于查看各模块参数的液晶显示器LCD和设置各模块参数的键盘KEYBOARD。3.所述的智能数据采集模块具有可连接不同类型的传感器的接口。所述传感器接口可以由元件1N4148(如图8中的D400)、1N4148(如图8中的D416)、0.1μf(如图8中的C400)和250Ω(如图8中的R400)构成。由二极管1N4148、1N4148、组成电压保护电路，要求输入电压不能高于5.7v，也不能低于-0.7v，起到稳压保护的作用；0.1μf的电容和250Ω的电阻构成滤波电路，过滤掉噪声。4.所述的智能数据采集模块包括串口扩展芯片16C550-PLCC、光电耦合芯片4N25、4N25、4N25、电平转换芯片MAX487和MAX232，由串口扩展芯片出来的信号经过光电耦合后，分别进入MAX487和MAX232，将TTL电平转化为RS485和RS232两种电平，对外部智能设备提供RS485(MAX485)和RS232(MAX232)两种电气接口(如图10)。该模块通过串口与主控模块进行通讯，采集设备数据。5.所述空调参数采集和控制模块包含由三极管和电阻元件组成的旨在遥控空调的红外遥控发射电路，可包括：所述的三极管为两只8050(如图11中的Q2和Q3)；所述的电阻排布则如图11中R19、R20、R21、R22、R23和R25所表现。6.空调参数采集模块通过电阻R3至R9和电容组成滤波电路将外部传感器的空调电流信号转化为电压信号(如图11)，采集空调参-->数。采用上述方案后，本技术具有以下优点：1.系统结构模块化，可以根据实际需求对模块数量自由配置；2.采用通用传感器接口，可以配接不同类型的传感器，实现了采集参数的灵活搭配，并且传感器数量可以按需要进行配置；3、模块之间、智能数据采集模块与智能设备之间采用串行数据通信总线连接，传输距离远，能够适应不同系统规模的需求；4、大大减少了系统内连线，提高了系统可靠性和通用性；5、能够现场查看数据和运行参数，并能够对运行参数进行设置；6、模块全部采用智能微处理器设计，大大提高了系统的自动化和智能化程度，能够适应长期恶劣环境，并且无需人工参与运行过程。7、能够采集空调参数并对空调进行控制。附图说明图1是本技术的数据采集系统的概括性总图；图2是主控模块结构图；图3是环境动力采集模块；图4是智能数据采集模块；图5是空调参数采集控制模块；图6是主控模块原理图；图7是环境动力采集模块中CPU构件原理图；图8是环境动力采集模块中模拟量输入构件原理图；图9是环境动力采集模块中模拟电源构件原理图；图10是智能数据采集模块原理图；图11是空调参数采集控制模块原理图。具体实施方式下面对本技术所述的装置，以及其中的模块进行较为详细的描述：(一)主控模块该模块用于完成监控中心与监控终端各子模块通讯、控制监控终-->端各子模块等功能。它由微处理器MCU、数据存储器RAM、液晶显示LCD和键盘KEYBOARD、上行通信接口、数据通信总线接口等构成，如图2所示。上行通信接口用于和上层控制网络(如监控中心或者本地管理)进行通信，以实现更大规模、更大范围的监控系统；液晶显示器LCD和键盘实现人机交互的功能，用于查询，显示系统参数和对系统(包括本模块或者下级模块)的参数进行设置、控制；数据通信总线用于连接各种数据采集模块，实现MCU与下级子模块的通讯以及设备级连。详细电路原理图见图6。本电路设计选择的MCU是SST公司的微处理器SST89C58，该电路板最多可连接14个不同类型的数据采集终端模块，既有同上位机的通讯，又有同多个下位机的通讯，还有键盘输入和中文液晶显示输出，SST89C58内含36K(32K的BLOCK0+4K的BLOCK1)的FLASH闪存储器。为保证系统在出现故障的短时间内自动恢复到正常工作状态，系统复位电路选择了看门狗复位芯片CAT1162，该芯片具有如下优点：1.复位控制器，具有高低两种电平复位输出引脚，本技术选择高电平输出引脚RST作为MCU的复位输入；2.精确的电源电压监测功能，具有多达5个复位门槛电压；3.2K字节的标准I2C串行E2PROM，可以保存系统参数在掉电后不丢失；4.外围电路简单，占用资源少。该电路提供高、低两种复位电平，只需在低电平复位管脚加上拉电阻，在高电平复位管脚加下拉电阻，在I2C总线SCL和SDA上加上拉电阻，只占用MCU的2根空闲的I/O口线。MCU单片机的地址低8位与数据线共用P0口，访问采用分时复用方式，外接一个8位锁存器74HC573芯片。在通讯系统中，一要实现数据的传送，二要实现数据的转换。通用异步收发器实现的是数据转换的功能。由于MCU只有一个串口，且设计用于与下级个子模块的通讯，要想实现MCU与上位机的通讯，-->采用串口扩展芯片16C550进行串口扩展，完成通讯中的并口转串口，串口转并口功能。16C550提供了先进先出(FIFO)工作方式，其内部独立的16字节发送、接收缓冲区，可编程分频和波特率发生器，可通过查询或中断两种方式进行发送和接收。值得一提的是，16C550还提供了两个TTL电平管脚输出，TTL电平可通过写寄存器的方式改变。在设计中，这两个管脚输出可以在MCU的I/O口不够的时候，考虑使用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化数据采集装置，其特征在于：该装置包括主控模块、环境及动力采集模块、智能数据采集模块、空调参数采集和控制模块，模块之间由一条串行数据通信总线连接，主控模块通过串行数据通信总线采集其它模块的数据和控制信息。

【技术特征摘要】
1.一种模块化数据采集装置，其特征在于：该装置包括主控模块、环境及动力采集模块、智能数据采集模块、空调参数采集和控制模块，模块之间由一条串行数据通信总线连接，主控模块通过串行数据通信总线采集其它模块的数据和控制信息。2.如权利要求1所述的模块化数据采集装置，其特征在于：该装置中的所述主控模块进一步包含用于查看各模块参数的液晶显示器和设置各模块参数的键盘。3.如权利要求1或者2所述的模块化数据采集装置，其特征在于：所述的智能数据采集模块具有可连接不同类型的传感器的接口。4.如权利要求3所述的模块化数据采集装置，其进一步特征在于：所述传感器接口由二极管(D400至D431)组成电压保护电路，保护输入电压不高于5.7v，不低于-0.7v，起到电路保护的作用；电容(C400至C415)构成滤波电路，过滤外部干扰噪声；电阻(R400-R415)构成电流电压变换电路，将外部传感器的电流信号转换为电压信号。5.如权利要求1所述的模块化数据采集装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯建涛，
申请(专利权)人：北京世纪瑞尔技术股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]