一种低功耗的矿用总线型数据采集系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低功耗的矿用总线型数据采集系统，在液压支架内安装多个数据采集器、模拟传感器和数字传感器，每个数据采集器采集4路模拟传感器的信号，数据采集器和数字传感器均通过485总线将数据传输至支架控制器。本发明专利技术设计的数据采集系统通过数据采集器采集多个传感器的数据，并进行预处理后通过总线传输至总控制器，能够减少线缆的铺设，降低安装维护难度，同时达到降本增效的目的。同时达到降本增效的目的。同时达到降本增效的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗的矿用总线型数据采集系统


[0001]本专利技术涉及一种低功耗的矿用总线型数据采集系统。

技术介绍

[0002]随着综采工作面智能化建设的持续推进，液压支架控制器的对传感器数据的需求，在传感器种类和数量上都日益提升，支架控制器、传感器连接示意图如图1所示。从图1可看出，传感器直接与支架控制器外部接口连接，部分传感器连接的线缆长度比较长，致传感器采集数据传输不稳定。传感器种类及数量增加，支架控制器的面板接口也会相应增加，导致支架控制器体积变大，生产材料成本增高。在实际安装和后期维护中，线缆需在支架上的安装孔内穿插进行固定，支架高度越高线缆越长，安装难度越大，后期维护不方便。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通过数据采集器采集多个传感器的数据，并进行预处理后通过总线传输至总控制器，能够减少线缆的铺设，降低安装维护难度，同时达到降本增效的低功耗的矿用总线型数据采集系统。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种低功耗的矿用总线型数据采集系统，在液压支架内安装多个数据采集器、模拟传感器和数字传感器，每个数据采集器采集4路模拟传感器的信号，数据采集器和数字传感器均通过485总线将数据传输至支架控制器。
[0005]所述数据采集器包括主控芯片、电源模块、传感器开关、数据采集器单通道开关、ADC采集模块和继电器；
[0006]4路模拟传感器记为传感器1～4，数据采集器单通道开关分别与传感器1～4连接，作为控制传感器1～4的电源开关；传感器开关为传感器电源的总开关；传感器1～4的采集数据Sensor1～Sensor4分别接入ADC采集模块；主控芯片分别与电源模块、传感器开关、四个数据采集器单通道开关、ADC采集模块和继电器连接。
[0007]所述主控芯片采用GD32F303CB。
[0008]所述电源模块包括电源芯片TPS5430DDA、AMS1117
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33稳压芯片；电源芯片TPS5430DDA的7脚连接12V电源输入VIN+，6脚和9脚接地，8脚连接电感L3后输出5V电压至稳压芯片AMS1117
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33；电源芯片TPS5430DDA的1脚和4脚分别跨接在电感L3的两端；电源芯片TPS5430DDA的1脚与电感L3之间连接一电容，该电容分别连接电感L3和二极管D20的负极，二极管D20的正极接地；电源芯片TPS5430DDA的4脚与电感L3之间连接一电阻，该电阻与4脚连接的一端还串联另一个电阻后接地；电感L3与5V电压输出端口之间连接一个电容，该电容的负极接地；
[0009]稳压芯片AMS1117
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33的3脚接入5V电压输入，1脚接地，2脚输出3.3V电压至主控芯片GD32F303CB，1脚和3脚之间连接一电容，2脚和3脚之间并接两个电容。
[0010]电源芯片TPS5430DDA的电压输出端口并联两个二极管DZQ1和DZQ2，二极管DZQ1和
DZQ2的正极的负极与电源芯片TPS5430DDA的电压输出端口相连，正极与BT134W
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600E可控硅相连，BT134W
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600E可控硅的另一端连接12V电源输入VIN+。
[0011]所述传感器开关包括运算放大器Max4372TEUK
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T、晶体管IRF4905、三极管S8050LT1，运算放大器Max4372TEUK
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T的5脚通过压敏电阻FR1连接12V输入电压VCC，运算放大器Max4372TEUK
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T的4脚通过二极管D21和D22连接外部输入电压VIN+，外部输入电压VIN+还与双排针接插件Header7X2的13脚连接；运算放大器Max4372TEUK
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T的4脚还通过电阻R30连接主控芯片GD32F303CB的10脚，将V1信号输出给主控芯片GD32F303CB，电阻R30的另一端串接电阻R34后接地；运算放大器Max4372TEUK
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T的4脚与3脚均与电容C13的一端相连，电容C13的另一端接地；运算放大器Max4372TEUK
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T的2脚与主控芯片GD32F303CB的11脚连接，将I1信号输出给主控芯片GD32F303CB，2脚还通过电阻R35接地；
[0012]晶体管IRF4905的漏极与VCC12保护后电压VSENSE连接，源极连接12V输入电压VCC，漏极与源极之间连接二极管D11，晶体管IRF4905的栅极连接三极管S8050LT1的3脚，栅极与源极之间连接电阻R26；三极管S8050LT1的1脚串接电阻R31和二极管D14后连接主控芯片GD32F303CB的12脚输出的SENS
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VC信号，SENS
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VC信号为传感器供电总开关信号；三极管S8050LT1的2脚接地，2脚和1脚之间连接电阻R33。
[0013]所述数据采集器单通道开关包括两个场效应管IRLML6302，第一个场效应管IRLML6302的栅极与三极管Q2的3脚连接，源极与VCC12保护后电压VSENSE连接，漏极分别与二极管D2的正极和二极管D1的负极相连，二极管D2的负极连接VCC12保护后电压VSENSE，第一个场效应管IRLML6302的栅极和源极之间连接电阻R8；三极管Q2的2脚接地，1脚通过电阻R14后连接主控芯片GD32F303CB的45、46、17或18脚输出的控制信号，本实施例中数据采集器通道1连接46脚输出的PEN1控制信号信号；
[0014]二极管D2和电阻R2并联在第二个场效应管IRLML6302的漏极与源极之间，第二个场效应管IRLML6302的栅极和源极之间连接电阻R11，栅极与三极管Q4的3脚连接，三极管Q4的1脚通过电阻连接第二个场效应管IRLML6302的漏极，三极管Q4的2脚连接二极管D6后接地；
[0015]二极管D1的正极与传感器连接座DCX
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15的4脚连接，DCX
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15的1脚接地，3脚连接电阻R1后连接传感器1的输入信号(本实施例中为传感器1的输入信号AN1)，电阻R1还串接电阻R3后接地；二极管D1的正极还通过电容C3后接地，电阻R1与传感器输入信号AN1相连的一端分别连接稳压二极管DZ1和电容C4，稳压二极管DZ1和电容C4的另一端均接地；
[0016]三极管Q2和三极管Q4均采用S8050LT1。
[0017]所述ADC采集模块包括两个双运算放大器LM358，每个双运算放大器LM358采集两个传感器的数据，双运算放大器LM358的1脚和2脚均与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与主控芯片GD32F303CB的传感器信号接口相连，将传感器的信号传输至主控芯片GD32F303CB；电阻R5的与主控芯片GD32F303CB连接的一端还分别与稳压二极管DZ2、电容C5、电容C6和电阻R9的一端相连，稳压二极管DZ2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低功耗的矿用总线型数据采集系统，其特征在于，在液压支架内安装多个数据采集器、模拟传感器和数字传感器，每个数据采集器采集4路模拟传感器的信号，数据采集器和数字传感器均通过485总线将数据传输至支架控制器。2.根据权利要求1所述的一种低功耗的矿用总线型数据采集系统，其特征在于，所述数据采集器包括主控芯片、电源模块、传感器开关、数据采集器单通道开关、ADC采集模块和继电器；4路模拟传感器记为传感器1～4，数据采集器单通道开关分别与传感器1～4连接，作为控制传感器1～4的电源开关；传感器开关为传感器电源的总开关；传感器1～4的采集数据Sensor1～Sensor4分别接入ADC采集模块；主控芯片分别与电源模块、传感器开关、四个数据采集器单通道开关、ADC采集模块和继电器连接。3.根据权利要求2所述的一种低功耗的矿用总线型数据采集系统，其特征在于，所述主控芯片采用GD32F303CB。4.根据权利要求2所述的一种低功耗的矿用总线型数据采集系统，其特征在于，所述电源模块包括电源芯片TPS5430DDA、AMS1117
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33稳压芯片；电源芯片TPS5430DDA的7脚连接12V电源输入VIN+，6脚和9脚接地，8脚连接电感L3后输出5V电压至稳压芯片AMS1117
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33；电源芯片TPS5430DDA的1脚和4脚分别跨接在电感L3的两端；电源芯片TPS5430DDA的1脚与电感L3之间连接一电容，该电容分别连接电感L3和二极管D20的负极，二极管D20的正极接地；电源芯片TPS5430DDA的4脚与电感L3之间连接一电阻，该电阻与4脚连接的一端还串联另一个电阻后接地；电感L3与5V电压输出端口之间连接一个电容，该电容的负极接地；稳压芯片AMS1117
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33的3脚接入5V电压输入，1脚接地，2脚输出3.3V电压至主控芯片GD32F303CB，1脚和3脚之间连接一电容，2脚和3脚之间并接两个电容；电源芯片TPS5430DDA的电压输出端口并联两个二极管DZQ1和DZQ2，二极管DZQ1和DZQ2的正极的负极与电源芯片TPS5430DDA的电压输出端口相连，正极与BT134W
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600E可控硅相连，BT134W
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600E可控硅的另一端连接12V电源输入VIN+。5.根据权利要求2所述的一种低功耗的矿用总线型数据采集系统，其特征在于，所述传感器开关包括运算放大器Max4372TEUK
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T、晶体管IRF4905、三极管S8050LT1，运算放大器Max4372TEUK
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T的5脚通过压敏电阻FR1连接12V输入电压VCC，运算放大器Max4372TEUK
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T的4脚通过二极管D21和D22连接外部输入电压VIN+，外部输入电压VIN+还与双排针接插件Header7X2的13脚连接；运算放大器Max4372TEUK
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T的4脚还通过电阻R30连接主控芯片GD32F303CB的10脚，将V1信号输出给主控芯片GD32F303CB，电阻R30的另一端串接电阻R34后接地；运算放大器Max4372TEUK
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T的4脚与3脚均与电容C13的一端相连，电容C13的另一端接地；运算放大器Max4372TEUK
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T的2脚与主控芯片GD32F303CB的11脚连接，将I1信号输出给主控芯片GD32F303CB，2脚还通过电阻R35接地；晶体管IRF4905的漏极与VCC12保护后电压VSENSE连接，源极连接12V输入电压VCC，漏极与源极之间连接二极管D11，晶体管IRF4905的栅极连接三极管S8050LT1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓茂，李阔，窦涛，舒坦，冯强，杨虎腾，
申请(专利权)人：四川航天电液控制有限公司，
类型：发明
国别省市：