一种带有温度传感功能的空压机数据采集模块的制作方法

本实用新型涉及一种空压机的运行数据采集模块，尤其是一种带有温度传感功能的空压机数据采集模块。属于设备控制器技术领域。

背景技术：

目前，随着工厂现代化程度的提高，特别是自动化设备的普及，空压机已经成为工厂甚至是生产线的必要设备，一台空压气能否稳定运行直接决定着生产线能否稳定持续的运行，因此，工厂对空压机的管理是设备维护工作中的重要部分。

现有技术中，空压机的维修保养主要靠设备自身的检测功能。自身的检测功能具有一定的局限性，例如很多隐形的问题是事后才发现的，甚至要专业的工程师到现场才能找到问题，其中大部分问题出现在散热油路上。

为此，要设计一种带有温度传感功能的空压机数据采集单元，用于检测散热油路的控制系统，通过传感器和数据通信部分，将油路的工作参数读取出来并传送到数据中心，以便提前诊断出空压机的问题。达到及时维修，保障生产线正常运转的功能。

技术实现要素：

本实用新型的目的，是为了解决现有技术中散热油路在使用中容易出现隐性故障，不能及时被发现的问题，提供一种带有温度传感功能的空压机数据采集模块，具有及时收集空压机各项参数、探测散热油路的入油口温度和出油口温度，并即时发送至远程数据中心进行数据分析，达到实时监测的功能。

本实用新型的目的可以通过采取以下技术方案实现：

一种带有温度传感功能的空压机数据采集模块，包括数据读取单元、数据处理单元、数据通信单元、电源单元和温度传感器单元，其结构特点在于：所述电源单元的电压输出端连接数据读取单元、数据处理单元、数据通信单元和温度传感器单元的电源输入端；温度传感器单元的温度检测端探测散热油路的入油口温度和出油口温度、温度信号输出端连接数据处理单元的温度信号输入端；数据处理单元的信号输入/输出端之一连接通信单元的输入端/输出端，数据通信单元连接有天线、以将所检测的温度信号传送至远程数据中心，构成温度检测及信号处理结构；数据读取单元的输入/输出端连接数据处理单元的数据输入/输出端之二，数据读取单元的数据输入端外接空压机的数据输出端、以实时读取空压机的各项参数，构成实时采集数据结构。

实际应用中，数据处理单元转换数据形式后通过数据通信单元发送至远程数据中心，远程数据中心根据数据处理单元转化后的温度信号和空压机各项参数判断设备是否会有出现故障的风险。

本实用新型的目的还可以通过采取以下技术方案实现：

进一步地，所述数据读取单元包括数据读取及放大芯片U6、电容C13、电阻R20-R22、电阻R25-R26；所述数据读取及放大芯片U6第1脚通过电阻R20、第4脚通过电阻R21与数据处理单元2相连，构成数据读取单元1的数据读取输出端；数据读取及放大芯片U6第7脚接485总线一端485B、第6脚接485总线另一端485A，构成数据读取单元的实时数据输出端；数据读取及放大芯片U6第8脚接电源3.3V、第5脚接地；电源3.3V端通过电容C13接地；电阻R25跨接在芯数据读取及放大芯片U6第7脚和地之间；电阻R26跨接在数据读取及放大芯片U6第6脚和电源3.3V之间；电阻R22跨接在数据读取及放大芯片U6第6脚和第7脚之间。

进一步地，所述数据处理单元包括单片机芯片U1、电解电容EC1和电容C1；单片机芯片U1第12脚、13脚共同构成数据读取输入端；单片机芯片U1第14、15脚共同构成温度信号输入端；单片机芯片U1第30脚和31脚形成数据转换输出端连接通信单元的数据转换输入端；电解电容EC1和电容C1并联后跨接在供电3.3V与地之间。

进一步地，所述数据通信单元为GPRS或者3G无线通信电路结构。

进一步地，所述数据通信单元包括天线通讯芯片U2、信号转换及放大芯片U3、移动通讯卡座SIM1、天线ANT1、电解电容EC2、电容C8和电阻R3、R5-R6、R10-R11；信号转换及放大芯片U3第1脚与天线通讯芯片U1的第30脚相连，信号转换及放大芯片U3第4脚与天线通讯芯片U1的第31脚相连，信号转换及放大芯片U3第1脚、第4脚共同构成数据通信单元的数据转换输入端，天线通讯芯片U1的第30脚与第31脚共同构成数据处理单元的数据转换输出端；信号转换及放大芯片U3第3脚与天线通讯芯片U2的第1脚相连，信号转换及放大芯片U3第6脚与天线通讯芯片U2的第2脚相连，信号转换及放大芯片U3第2脚接地，信号转换及放大芯片U3第5脚接供电2.8V；电阻R5跨接在供电2.8V与信号转换及放大芯片U3第3脚之间；电阻R6跨接在供电3.3V与信号转换及放大芯片U3第4脚之间；天线通讯芯片U2第15、16、17脚分别通过电阻R11、R10、R3与移动通讯卡座SIM1的第6、3、2脚相连，天线通讯芯片U2第32脚与天线相连，天线具有接地端，天线通讯芯片U2的37、36、33、31、30、27脚接地，天线通讯芯片U2的34、35脚接4.1V，天线通讯芯片U2的40脚接2.8V；电解电容EC2跨接在供电4.1V与地之间，电容C7跨接在天线通讯芯片U2第18脚与地之间，电容C8跨接在天线通讯芯片U2的第15脚与R11之间连接点和地之间。

进一步地，所述温度传感器单元的温度检测端为NTC型温度传感器或热电偶型温度传感器。

进一步地，所述温度传感器单元包括电阻R37-R40、电容C20和C21、温度传感器RT1和RT2；电阻R37和RT1串联后跨接在供电3.3V与地之间，R37与RT1之间的连接点连接电容C20的一端和R38的一端，C20的另一端接地，R38的另一端与芯片U1第14脚相连；电阻R39和RT2串联后跨接在供电3.3V与地之间，R39与RT2之间的连接点连接电容C21的一端与电阻C40的一端，C21的另一端接地，R40的另一端与数据读取单元1的芯片U1第15脚相连，R38的另一端和R40的另一端共同构成温度传感器单元的温度信号输出端，数据读取单元1的芯片U1达到14脚和15脚共同构成数据处理单元的温度信号输入端。

进一步地，所述电源单元包括电源芯片U4、稳压芯片U8、电解电容EC4-EC6、电感L1、二极管D4和电阻R35-R36；电源芯片U4第2脚与供电24V相连；电源芯片U4第3脚与二极管D4的阴极和电感L1的一端相连，电源芯片U4第4脚接地；电感L1的另一端和电阻R35一端接供电4.1V，二极管D4的阳极接地；电源芯片U4第5脚接电阻R35、R36之间的连接点，电阻R36另一端接地；电解电容EC4的阳极接供电24V、阴极接地；EC5的阳极接供电4.1V、阴极接地；EC6阳极接供电3.3V、阴极接地；稳压芯片U8的Vin脚接供电4.1V、Vout脚接供电3.3V、G脚接地。

本实用新型具有如下突出的有益效果：

1、本实用新型的温度传感器单元的温度检测端探测散热油路的入油口温度和出油口温度、温度信号输出端连接数据处理单元的温度信号输入端；数据处理单元的信号输入/输出端之一连接通信单元的输入端/输出端，数据通信单元连接有天线、以将所检测的温度信号传送至远程数据中心，构成温度检测及信号处理结构；数据读取单元1的输入/输出端连接数据处理单元的数据输入/输出端之二，数据读取单元的数据输入端外接空压机的数据输出端、以实时读取空压机的各项参数，构成实时采集数据结构；因此能够解决现有技术中散热油路在使用中容易出现隐性故障，不能及时被发现的问题，具有及时收集空压机各项参数、探测散热油路的入油口温度和出油口温度，并即时发送至远程数据中心进行数据分析，达到实时监测、及时问题的特点和有益效果。

2、本实用新型通过温度传感单元检测到的空压机散热油路的入口温度和出油温度可以及时反映出其工作状况，如出现温度过热或者其他不适宜工作的情况，在出现整机故障前能够及时让远程数据中心知悉，从而对机器整体进行检查、维修。除了温度信号外，空压机其他数据参数如运行时间和散热油路结构经过数据处理单元处理后与温度信号的传输相同，都经过通信单元的天线进行无线传输，方便快捷，本实用新型整体结构简单，生产成本低，适用于广大空压机。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型数据读取单元的原理图；

图3为本实用新型数据处理单元的原理图；

图4为本实用新型数据通信单元的原理图；

图5为本实用新型电源单元的原理图；

图6为本实用新型温度传感器单元的原理图。

具体实施方式

以下结合附图1至6及实施例对本实用新型作进一步的详细描述：

具体实施例1：

参照附图1，本实施例包括数据读取单元1、数据处理单元2、数据通信单元3、电源单元4和温度传感器单元5，其结构特点是：所述电源单元的电压输出端连接数据读取单元1、数据处理单元2、数据通信单元3和温度传感器单元5的电源输入端；温度传感器单元5的温度检测端探测散热油路的入油口温度和出油口温度、温度信号输出端连接数据处理单元2的温度信号输入端；数据处理单元2的信号输入/输出端之一连接通信单元3的输入端/输出端，数据通信单元3连接有天线、以将所检测的温度信号传送至远程数据中心，构成温度检测及信号处理结构；数据读取单元1的输入/输出端连接数据处理单元3的数据输入/输出端之二，数据读取单元1的数据输入端外接空压机的数据输出端、以实时读取空压机的各项参数，构成实时采集数据结构。

实际应用中，数据处理单元2转换数据形式后通过数据通信单元3发送至远程数据中心，远程数据中心根据数据处理单元转化后的温度信号和空压机各项参数判断设备是否会有出现故障的风险。

参照图2-图6，本实施例中：

所述数据读取单元1包括数据读取及放大芯片U6、电容C13、电阻R20-R22、电阻R25-R26；所述数据读取及放大芯片U6第1脚通过电阻R20、第4脚通过电阻R21与数据处理单元2相连，构成数据读取单元1的数据读取输出端；数据读取及放大芯片U6第7脚接485总线一端485B、第6脚接485总线另一端485A，构成数据读取单元1的实时数据输出端；数据读取及放大芯片U6第8脚接电源3.3V、第5脚接地；电源3.3V端通过电容C13接地；电阻R25跨接在芯数据读取及放大芯片U6第7脚和地之间；电阻R26跨接在数据读取及放大芯片U6第6脚和电源3.3V之间；电阻R22跨接在数据读取及放大芯片U6第6脚和第7脚之间。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-485可以联网构成分布式系统。

所述数据处理单元2包括单片机芯片U1、电解电容EC1和电容C1；单片机芯片U1第12脚、13脚共同构成数据读取输入端；单片机芯片U1第14、15脚共同构成温度信号输入端；单片机芯片U1第30脚和31脚形成数据转换输出端连接通信单元的数据转换输入端；电解电容EC1和电容C1并联后跨接在供电3.3V与地之间。

所述数据通信单元3为GPRS或者3G无线通信电路结构；该数据通信单元3包括天线通讯芯片U2、信号转换及放大芯片U3、移动通讯卡座SIM1、天线ANT1、电解电容EC2、电容C8和电阻R3、R5-R6、R10-R11；信号转换及放大芯片U3第1脚与天线通讯芯片U1的第30脚相连，信号转换及放大芯片U3第4脚与天线通讯芯片U1的第31脚相连，信号转换及放大芯片U3第1脚、第4脚共同构成数据通信单元的数据转换输入端，天线通讯芯片U1的第30脚与第31脚共同构成数据处理单元的数据转换输出端；信号转换及放大芯片U3第3脚与天线通讯芯片U2的第1脚相连，信号转换及放大芯片U3第6脚与天线通讯芯片U2的第2脚相连，信号转换及放大芯片U3第2脚接地，信号转换及放大芯片U3第5脚接供电2.8V；电阻R5跨接在供电2.8V与信号转换及放大芯片U3第3脚之间；电阻R6跨接在供电3.3V与信号转换及放大芯片U3第4脚之间；天线通讯芯片U2第15、16、17脚分别通过电阻R11、R10、R3与移动通讯卡座SIM1的第6、3、2脚相连，天线通讯芯片U2第32脚与天线相连，天线具有接地端，天线通讯芯片U2的37、36、33、31、30、27脚接地，天线通讯芯片U2的34、35脚接4.1V，天线通讯芯片U2的40脚接2.8V；电解电容EC2跨接在供电4.1V与地之间，电容C7跨接在天线通讯芯片U2第18脚与地之间，电容C8跨接在天线通讯芯片U2的第15脚与R11之间连接点和地之间。

数据通信单元3为GPRS或者3G无线通信单元，温度传感器单元的温度检测端具有NTC型温度传感器或热电偶型温度传感器。该类技术成熟，利用于本实用新型中技术稳定，兼容性能好。

所述温度传感器单元5的温度检测端为NTC型温度传感器或热电偶型温度传感器；该所述温度传感器单元5包括电阻R37-R40、电容C20和C21、温度传感器RT1和RT2；电阻R37和RT1串联后跨接在供电3.3V与地之间，R37与RT1之间的连接点连接电容C20的一端和R38的一端，C20的另一端接地，R38的另一端与芯片U1第14脚相连；电阻R39和RT2串联后跨接在供电3.3V与地之间，R39与RT2之间的连接点连接电容C21的一端与电阻C40的一端，C21的另一端接地，R40的另一端与数据读取单元1的芯片U1第15脚相连，R38的另一端和R40的另一端共同构成温度传感器单元的温度信号输出端，数据读取单元1的芯片U1达到14脚和15脚共同构成数据处理单元的温度信号输入端。

所述电源单元4包括电源芯片U4、稳压芯片U8、电解电容EC4-EC6、电感L1、二极管D4和电阻R35-R36；电源芯片U4第2脚与供电24V相连；电源芯片U4第3脚与二极管D4的阴极和电感L1的一端相连，电源芯片U4第4脚接地；电感L1的另一端和电阻R35一端接供电4.1V，二极管D4的阳极接地；电源芯片U4第5脚接电阻R35、R36之间的连接点，电阻R36另一端接地；电解电容EC4的阳极接供电24V、阴极接地；EC5的阳极接供电4.1V、阴极接地；EC6阳极接供电3.3V、阴极接地；稳压芯片U8的Vin脚接供电4.1V、Vout脚接供电3.3V、G脚接地。

所述温度传感器单元5的温度检测端探测散热油路的入油口温度和出油口温度、温度信号输出端连接数据处理单元2温度信号输入端；数据处理单元2的数据转换输出端连接通信单元3的数据转换输入端，数据通信单元3通过天线将所检测转化的温度信号数据传送至远程数据中心；数据读取单元1的数据读取输出端连接数据处理单元2的数据读取输入端，数据读取单元1实时数据输入端连接空压机的实时数据输出端，空压机的各项参数经数据读取单元1读取后发送至数据处理单元2，数据处理单元2转换数据形式后通过数据通信单元3发送至远程数据中心；远程数据中心根据数据处理单元2转化后的温度信号和空压机各项参数判断设备是否会有出现故障的风险。

本实施例的原理如下：

数据读取单元1、数据处理单元2、数据通信单元3、电源单元4、温度传感器单元5共同构成带有温度传感功能的空压机数据采集单元，其中数据读取单元1负责读取空压机实时数据参数，温度传感器单元5实时检测散热油路的入油口温度和出油口温度，数据读取单元1、温度传感器单元5并把数据传输给数据处理单元2。数据处理单元2把采集数据转换成标准数据格式，再通过数据通信单元3天线传送给远程的数据中心；数据读取单元1通过485总线读取空压机其它数据参数。数据中心根据空压机的运行时间、散热油路结构和其它相关信息，判断设备是否会有出现故障的风险，以便维护人员及时排除故障；电源单元4给数据采集单元提供各种电压供电。

GPRS无线通信单元，可提供高达115kbps的传输速率。3G是第三代移动通信技术，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百kbps以上。这意味着在本实施例中，通过GPRS或者3G无线通信单元与远程数据中心无线传输，达到快速传输实时数据的特点。NTC温度传感器采取的负温度系数热敏电阻器是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时，这些氧化物材料的载流子(电子和孔穴)数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在100-1000000欧姆，温度系数-2[％]至-6.5[％]。

热电偶种类繁多，常见的型号是K系列，因其具有良好的线性关系。一般热电偶测温范围较宽，较适合于500度以上的测温，可满足0-1000+的温度测量，有的可以达2000+。为此，根据需要温度传感器单元可选择使用热电偶型温度传感器或者NTC温度传感器。

采用485总线，RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。

RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-485可以联网构成分布式系统。利用485总线进行传输，可保证信号失真少，信号传输准确，迅速。所述数据通信单元3为GPRS无线通信单元。

数本实施例温度传感器单元的温度检测端探测散热油路的入油口温度和出油口温度、温度信号输出端连接数据处理单元温度信号输入端；数据处理单元的数据转换输出端连接通信单元的数据转换输入端，数据通信单元通过天线将所检测转化的温度信号数据传送至远程数据中心；数据读取单元的数据读取输出端连接数据处理单元的数据读取输入端，数据读取单元实时数据输入端连接空压机的实时数据输出端，空压机的各项参数经数据读取单元读取后发送至数据处理单元，数据处理单元转换数据形式后通过数据通信单元发送至远程数据中心；远程数据中心根据数据处理单元转化后的温度信号和空压机各项参数判断设备是否会有出现故障的风险。

以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施例,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术人员在本实用新型揭露的范围内,根据本实用新型技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变,都属于本使用新型的保护范围。