專(zhuān)利名稱(chēng)：一種多通道數(shù)據(jù)采集控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子儀器制造領(lǐng)域，具體是數(shù)據(jù)采集過(guò)程中的多通道數(shù)據(jù)采集控 制裝置。
背景技術(shù)：
目前越來(lái)越多的領(lǐng)域都需要數(shù)據(jù)采集，特別是多路數(shù)據(jù)的采集，例如在溫室自動(dòng) 控制系統(tǒng)中需要采集土壤水分含量、溫室溫度、二氧化碳濃度等參數(shù)。在現(xiàn)有的技術(shù)中， 對(duì)這些數(shù)據(jù)采集的控制通常的架構(gòu)設(shè)計(jì)為在每一通道橋式、單端傳感器后使用一路由單片 或兩片高線性、高精度、低漂移的高端運(yùn)算放大器作信號(hào)放大，其后再使用一個(gè)多路復(fù)用 器加單通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)或直接選用多路輸入的ADC，時(shí)序控制用另一個(gè)中央處理器 (MCU\DSP)。此種硬件架構(gòu)中，每通道都使用單獨(dú)的控制電路，這使電路的布局走線(特別是 底線的安排)有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性，每通道的一致性無(wú)法達(dá)成，而且成本很高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種簡(jiǎn)單可靠、成本低 的多通道數(shù)據(jù)采集控制裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種多通道數(shù)據(jù)采集控制裝置， 包括，中央數(shù)據(jù)處理器、開(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、撥碼開(kāi)關(guān)模 塊、通訊端口模塊、直流采樣模塊和電源模塊；所述中央數(shù)據(jù)處理器輸入端與開(kāi)關(guān)量輸入模 塊和模擬量輸入模塊連接；所述中央數(shù)據(jù)處理器輸出端與開(kāi)關(guān)量輸出模塊和撥碼開(kāi)關(guān)模塊 連接；所述中央數(shù)據(jù)處理器與通訊端口模塊連接；所述中央數(shù)據(jù)處理器與直流采樣模塊連 接；所述中央數(shù)據(jù)處理器與電源模塊連接。所述模擬量輸入模塊與監(jiān)測(cè)傳感器連接。所述中央數(shù)據(jù)處理器通過(guò)通訊端口模塊與無(wú)線通訊模塊連接。所述直流采樣模塊包括直流電壓采樣單元和直流電流采樣單元；所述的直流電壓 采樣單元的輸入信號(hào)為0-5V，精度為0. 2%FS士 1字；所述的直流電流采樣單元的輸入信號(hào) 范圍為0-20mA或4-20mA，SOE分辨率為1ms。所述開(kāi)關(guān)量輸入模塊為脈沖量輸入；所述脈沖量輸入的額定輸入為12-48V，最高 計(jì)數(shù)頻率為1000HZ，最小脈沖寬度為0. 2ms0所述通訊端口模塊包括RS485通信接口和RS485或232通信口 ；所述通過(guò)RS485 或232通信口與PC機(jī)通訊連接本實(shí)用新型的有益效果是1、本實(shí)用新型直接可對(duì)多路數(shù)據(jù)采集進(jìn)行控制，減少了多路數(shù)據(jù)采集控制所需器 件減少了 PCB板面積，降低成本。2、本實(shí)用新型多個(gè)數(shù)據(jù)采集控制通道處在一塊PCB板上，采用相同的標(biāo)準(zhǔn)，提高 了通道的一致性。[0013]3、支持MODBUS規(guī)約或其他規(guī)約，擴(kuò)展更加容易。4、適用性、通用性強(qiáng)，可以在任何需要多種、多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中應(yīng)用。

圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例中結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型直流電源模塊電路圖；圖4為本實(shí)用新型開(kāi)關(guān)量輸入模塊電路圖；圖5為本實(shí)用新型開(kāi)關(guān)量輸出模塊電路圖；圖6為本實(shí)用新型地址及通信模塊電路圖；圖7為本實(shí)用新型中央數(shù)據(jù)處理器電路圖；圖8為本實(shí)用新型電源電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)介紹。如圖1-8所 示；一種多通道數(shù)據(jù)采集控制裝置，包括，中央數(shù)據(jù)處理器、開(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模 塊、模擬量輸入模塊、撥碼開(kāi)關(guān)模塊、通訊端口模塊、直流采樣模塊和電源模塊；所述中央數(shù) 據(jù)處理器輸入端與開(kāi)關(guān)量輸入模塊和模擬量輸入模塊連接；所述中央數(shù)據(jù)處理器輸出端與 開(kāi)關(guān)量輸出模塊和撥碼開(kāi)關(guān)模塊連接；所述中央數(shù)據(jù)處理器與通訊端口模塊連接；所述中 央數(shù)據(jù)處理器與直流采樣模塊連接；所述中央數(shù)據(jù)處理器與電源模塊連接。所述模擬量輸入模塊與監(jiān)測(cè)傳感器連接。所述監(jiān)測(cè)傳感器包括雨量傳感器、空氣 溫濕度復(fù)合傳感器、風(fēng)速傳感器、土壤水分傳感器、土壤溫度傳感器、光照傳感器；所述中央 數(shù)據(jù)處理器通過(guò)通訊端口模塊與無(wú)線通訊模塊連接。所述直流采樣模塊包括直流電壓采樣單元和直流電流采樣單元；所述的直流電壓 采樣單元的輸入信號(hào)為0-5V，精度為0. 2%FS士 1字；所述的直流電流采樣單元的輸入信號(hào) 范圍為0-20mA或4-20mA，SOE分辨率為1ms。所述開(kāi)關(guān)量輸入模塊為脈沖量輸入；所述脈 沖量輸入的額定輸入為12-48V，最高計(jì)數(shù)頻率為1000HZ，最小脈沖寬度為0. 2ms0所述通訊端口模塊包括RS485通信接口和RS485或232通信口 ；所述通過(guò)RS485 或232通信口與PC機(jī)通訊連接。所述的撥碼開(kāi)關(guān)具備16種標(biāo)示，并可利用軟地址進(jìn)行標(biāo) 識(shí)，數(shù)量多達(dá)256種。如圖1，為本實(shí)用新型基于MODBUS協(xié)議通用數(shù)據(jù)采集控制模塊的一實(shí)施例。該實(shí)施例中，雨量傳感器、空氣溫濕度復(fù)合傳感器、風(fēng)速傳感器、土壤水分傳感器、 土壤溫度傳感器、光照傳感器被接入本實(shí)用新型的開(kāi)關(guān)量輸入接口或直流采樣接口，無(wú)線 傳輸模塊通過(guò)通訊模塊與本數(shù)據(jù)采集控制裝置相連并與農(nóng)田氣象信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連 構(gòu)成了農(nóng)用氣象站，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)區(qū)域內(nèi)氣象信息的實(shí)時(shí)觀測(cè)。如圖4，該實(shí)施例中，直流采樣模塊包含2個(gè)并聯(lián)500 Ω電阻、一個(gè)IOOkQ的電阻、 1個(gè)806200 Ω的電阻、一個(gè)100000PF的電容、1個(gè)跨接套開(kāi)關(guān)。如圖5，本實(shí)用新型實(shí)施例一中開(kāi)關(guān)量輸入模塊電路包含1個(gè)二極管、2個(gè)3k Ω電 阻、1個(gè)IOkQ電阻、一個(gè)1000PF的電容，1個(gè)光電耦合器。[0031]所述基于MODBUS規(guī)約通用數(shù)據(jù)采集控制模塊，可與三維力控、世紀(jì)星、組態(tài)王、易 控等組態(tài)軟件相連，可更容易的滿(mǎn)足客戶(hù)需求。該實(shí)施例基于MODBUS規(guī)約通用數(shù)據(jù)采集控制模塊，與土壤水分傳感器、空氣溫度 傳感器、二氧化碳濃度傳感器、無(wú)線傳輸模塊、三維力控軟件相連，構(gòu)成了一個(gè)簡(jiǎn)易的溫室 監(jiān)控系統(tǒng)。所述系統(tǒng)中，土壤水分傳感器、空氣溫度傳感器、二氧化碳濃度傳感器接入本控制 裝置的直流采樣模塊；水泵、水暖裝置、二氧化碳生成器接入本控制增長(zhǎng)的開(kāi)關(guān)量輸出模 塊，通過(guò)配置三維力控軟件里的數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)、IO設(shè)備組態(tài)的參數(shù)，將本控制裝置與三維力控 軟件連接起來(lái)，并通過(guò)無(wú)線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集信息的傳輸和開(kāi)關(guān)量的控制。在三維力 控軟件中通過(guò)配置IO設(shè)備組態(tài)參數(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)參數(shù)，將監(jiān)測(cè)傳感器采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯 示到溫室監(jiān)控系統(tǒng)的界面上，并根據(jù)作物需求的生長(zhǎng)環(huán)境設(shè)置報(bào)警參數(shù)，通過(guò)開(kāi)關(guān)量的打 開(kāi)和關(guān)閉來(lái)調(diào)節(jié)溫室內(nèi)作物生長(zhǎng)的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫室內(nèi)土壤水分、溫度、二氧化碳濃度的 實(shí)時(shí)監(jiān)控。如圖2，本實(shí)用新型與三維力控軟件相連的配置IO設(shè)備配置情況基于標(biāo)準(zhǔn)的 MODBUS 協(xié)議。如圖3，本實(shí)用新型實(shí)施例二溫室實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行截面圖。如圖6，本實(shí)用新型實(shí)施例二中開(kāi)關(guān)量輸出接口包含1個(gè)電容、1個(gè)繼電器。以上所述僅是本實(shí)用新型的兩個(gè)實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的或普通 的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改 進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種多通道數(shù)據(jù)采集控制裝置，其特征是包括，中央數(shù)據(jù)處理器、開(kāi)關(guān)量輸入模 塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、撥碼開(kāi)關(guān)模塊、通訊端口模塊、直流采樣模塊和電源 模塊；所述中央數(shù)據(jù)處理器輸入端與開(kāi)關(guān)量輸入模塊和模擬量輸入模塊連接；所述中央數(shù)據(jù)處理器輸出端與開(kāi)關(guān)量輸出模塊和撥碼開(kāi)關(guān)模塊連接；所述中央數(shù)據(jù)處理器與通訊端口模塊連接；所述中央數(shù)據(jù)處理器與直流采樣模塊連接；所述中央數(shù)據(jù)處理器與電源模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道數(shù)據(jù)采集控制裝置，其特征在于所述模擬量輸入模 塊與監(jiān)測(cè)傳感器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道數(shù)據(jù)采集控制裝置，其特征在于所述中央數(shù)據(jù)處理 器通過(guò)通訊端口模塊與無(wú)線通訊模塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道數(shù)據(jù)采集控制裝置，其特征在于所述直流采樣模塊 包括直流電壓采樣單元和直流電流采樣單元；所述的直流電壓采樣單元的輸入信號(hào)為0-5V，精度為0. 2%FS士 1字；所述的直流電流采樣單元的輸入信號(hào)范圍為0-20mA或4-20mA，SOE分辨率為1ms。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道數(shù)據(jù)采集控制裝置，其特征在于所述開(kāi)關(guān)量輸入模 塊為脈沖量輸入；所述脈沖量輸入的額定輸入為12-48V，最高計(jì)數(shù)頻率為1000HZ，最小脈沖寬度為 0. 2ms ο
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道數(shù)據(jù)采集控制裝置，其特征在于所述通訊端口模塊 包括RS485通信接口和RS485或232通信口 ；所述通過(guò)RS485或232通信口與PC機(jī)通訊連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種多通道數(shù)據(jù)采集控制裝置，包括，中央數(shù)據(jù)處理器、開(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、撥碼開(kāi)關(guān)模塊、通訊端口模塊、直流采樣模塊和電源模塊；所述中央數(shù)據(jù)處理器輸入端與開(kāi)關(guān)量輸入模塊和模擬量輸入模塊連接；所述中央數(shù)據(jù)處理器輸出端與開(kāi)關(guān)量輸出模塊和撥碼開(kāi)關(guān)模塊連接；所述中央數(shù)據(jù)處理器與通訊端口模塊連接；所述中央數(shù)據(jù)處理器與直流采樣模塊連接；所述中央數(shù)據(jù)處理器與電源模塊連接。本實(shí)用新型具備多個(gè)數(shù)據(jù)采集控制通道，減少所需要器件，降低了成本；數(shù)據(jù)采集控制通道的一致性增加；支持MODBUS協(xié)議規(guī)約，擴(kuò)展更加容易；適用性、通用性強(qiáng)，可以適合任何需要多種、多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用。
文檔編號(hào)G05B19/04GK201886315SQ20102068915
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者劉作新, 孫文強(qiáng), 尹光華, 張法升, 王振營(yíng), 袁楓 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所, 沈陽(yáng)巍圖農(nóng)業(yè)科技有限公司