一种基于模拟和数字采集的多功能数据采集器的制作方法

本实用新型涉及数据采集技术领域，具体涉及一种基于模拟和数字采集的多功能数据采集器。

背景技术：

在工业现场或生产生活中，通常需要对现场数据实现多路同时测量，目前市场上已有的多功能数据采集器虽然可以实现基本的数据采集，但产品通常针对于特定系统集成开发，同时信号采集路数有限，并不能实现压差大、种类多、任务繁的信号同时采集。因此有必要开发一款可以用于多种工业场景，多指标检测的便携式数据测量平台。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种用于电压、电流、电阻、温度、高低电平、ttl电平、rs232信号、rs485信号、can信号的多指标便携式数据监测平台。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种基于模拟和数字采集的多功能数据采集器，包括主控制器处理模块、电源模块、外围电路模块、模拟信号采集模块、数字信号采集模块和数字开关指示模块；

所述电源模块通过电源接口连接外部电源，所述电源模块包括降压模块、升压模块和稳压模块，用于宽电压输入，为所述主控制器处理模块和其他采集模块提供稳定电压输入；

所述主控制器处理模块外部分别连接有模拟信号采集模块、数字信号采集模块、外围电路模块和数字开关指示模块，用于对输入信号进行分析、存储、显示和传输，所述主控制器处理模块的处理mpu与串口转usb电路的串口端相连接，所述串口转usb电路的usb端连接上位机外设；

所述外围电路模块用于数据采集和按键输入操作；

所述模拟信号采集模块包括两路电压输入、两路电流输入、惠斯通电桥测量模块和pt100电阻测量模块，用于模拟多信号采集；

所述数字信号采集模块包括ttl、rs485、rs232、can通信模块，用于数字多信号采集；

所述数字开关指示模块用于对数字高低电平进行指示。

优选地，所述主控制器处理模块包括时钟模块、复位模块、swd下载模块和指示模块。

优选地，所述模拟信号采集模块上设置有第一电压输入端子和第二电压输入端子，所述第一电压输入端子和第二电压输入端子外部连接有电压传感器电路，用于对输入电压进行测量。

优选地，所述模拟信号采集模块上设置有第一电流输入端子和第二电流输入端子，所述第一电流输入端子和第二电流输入端子外部连接有电流传感器电路，用于对输入电流进行测量。

优选地，所述模拟信号采集模块上分别设有惠斯通电桥输入端子和pt100温度测量端子，所述惠斯通电桥输入端子和pt100温度测量端子分别接有仪表放大器电路，用于进行温度、电阻值转化测量。

优选地，所述数字信号采集模块连接有ttl端子，所述ttl端子连接外部ttl信号输入。

优选地，数字信号采集模块连接有rs485端子和rs232端子，所述rs485端子连接外部rs485信号输入，所述rs232端子连接外部rs232信号输入。

优选地，所述数字信号采集模块内部连接有数字通道选择电路，所述数字通道选择电路用于对rs232通道和rs485通道进行选择。

优选地，所述数字信号采集模块连接有can端子，所述can端子连接外部can信号网络输入。

本实用新型提供了一种基于模拟和数字采集的多功能数据采集器。具备以下有益效果：针对工业现场不同电压供电的多种测量设备，可以实现宽电压稳定可调供电，无需额外的外源设备，具有操作简单、便携性好、测试性能优的特点；并且针对工业现场同时多指标目标检测、检测信号种类多的问题，可以实现多物理量的即时快速同时检测，具有检测快、检测精度高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本实用新型的组成模块示意图；

图2是本实用新型的结构示意图；

图3是本实用新型的电源模块的电路原理图；

图4是本实用新型的串口转usb电路的电路原理图；

图5是本实用新型的模拟输入信号电路的电路原理图；

图6是本实用新型的数字信号采集模块的电路原理图；

图7是本实用新型的数字开关电路的电路原理图；

图8是本实用新型的主控制器处理模块的电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1-8，本实用新型提供一种技术方案：一种基于模拟和数字采集的多功能数据采集器，包括主控制器处理模块101、电源模块201、外围电路模块301、模拟信号采集模块401、数字信号采集模块501和数字开关指示模块601，所述主控制器处理模块101外部分别连接有模拟信号采集模块401、数字信号采集模块501、外围电路模块301和数字开关指示模块601；所述外围电路模块301用于数据采集和按键输入操作。

如图2所示，装置一侧设置有电源接口1，用于外部电源对采集平台进行电源输入，左侧分布有第一电压输入端子2和第二电压输入端子3，用于对工业现场设备的模拟电压采集,左侧下方分布有第一电流输入端子4和第二电流输入端子5，用于对工业现场设备的电流传感器进行测量，电流输入端子下方分布有惠斯通电桥输入端子6，用于对工业现场设备的不同电阻值进行测量，惠斯通电桥输入端子6下方分布有pt100温度测量端子7，用于对工业现场设备的现场温度进行测量。装置下方依次分布有rs485输入端子8，用于对外部rs485网络进行数据通信，rs232输入端子9，用于对外部rs232网络进行数据通信，can输入端子10，用于对外部can网络进行数据通信，ttl输入端子11，用于对外部ttl电平进行数据通信。装置右侧分布有数字开关输入端子12，用于对工业现场的电平高低进行测量指示报警，usb通信端子13，用于平台与上位机进行通信数据传输。上方分布有宽电压输出端子14，用于对工业现场的不同待测设备进行供电。中间设置有主控制器处理模块101，采用stm32系列mpu进行数据存储与读取，模拟信号采集模块401，用于对模拟信号的同时多路采集传输。

如图3所示为电源模块示意图，所述电源模块201通过电源接口1连接外部电源对采集平台进行电源输入，外部电源输入平台后稳定为3.3v，为主控制器处理模块101和其他采集模块提供稳定电压输入，内部升压模块用于将低电压5v升为8—36v宽范围输出，同时经过精密器件高精度输出2.5v，为数字信号采集模块501提供参考基源。

如图4所示为串口转usb电路，其中串口端连接主控制器处理模块101的处理mpu，usb端连接上位机外设，通过双端口通信以实现主控制器处理模块101mpu的上层协议传输和上位机的底层控制功能。

如图5所示为模拟信号采集模块电路，电压测量部分直接通过第一电压输入端子2和第二电压输入端子3外部连接有电压传感器电路，用于对输入电压进行测量。电流测量部分通过第一电流输入端子4和第二电流输入端子5外部连接精密电阻电路转化为电压部分进行采集测量。惠斯通电桥和pt100电路部分分别通过惠斯通电桥输入端子6和pt100温度测量端子7接有仪表放大器电路进行温度、电阻值转化测量。

如图6所示为模拟器件核心电路，控制引脚和输出引脚分别连接主控制器处理模块101，输入引脚连接采集电路的多路输入，进行模拟信号的同时高精度实时测量。

如图7所示为数字开关指示模块电路，通过对信号数字电平的采集利用模拟硬件实现对外部设备的高低警示作用，可用于表征设备的输出工作状态。

在本实施例中，数字信号采集模块501连接有ttl端子11、rs485端子8、rs232端子9和can输入端子10，其中rs485输入端子8连接外部rs485信号输入，用于对外部rs485网络进行数据通信，rs232输入端子9连接外部rs232信号输入，用于对外部rs232网络进行数据通信，can输入端子10连接外部can信号网络输入，用于对外部can网络进行数据通信，ttl输入端子11连接外部ttl信号输入，用于对外部ttl电平进行数据通信。

如图8所示为主控制器处理电路，具体包括时钟模块、复位模块、swd下载模块、输入输出模块和指示模块。时钟模块用于为主控制器处理电路提供时钟基准源，复位模块用于对主控电路进行重新启动和数据更新，swd下载模块用于为主控电路进行程序下载和调试、输入输出模块用于对模拟和信号的输入和外设电路的显示输出，指示模块用于对多通道的当前状态进行状态表征和直观指示。

本实用新型的工作原理如下：通过电源端子1对测量平台进行供电后，经过电压模块的转换，为主控制器处理模块101提供3.3v稳定输出，同时设置宽电压输出端子有稳定输出8-36v为工业现场的不同待测设备进行供电，进入测量流程后，可以根据工业现场需求，同时接入一路或多路信号，可以进行模拟测量、数字测量、模拟和数字混合测量，通过主控制器处理模块101的轮询控制模式，进行数据存储，最后通过usb通信端子13进行平台与上位机之间的通信数据传输，将检测结果显示在上位机界面。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。