一种电阻采集与输出装置的制作方法

本发明公开了一种电阻值采集与输出装置。

背景技术：

现有的很多自动化控制系统都是基于电阻式传感器做环境物理量的测量，并根据物理量的变化作为控制策略匹配和控制命令下发的依据。电阻式传感器是根据半导体的阻抗特性制作而成的，半导体的输出阻值随着环境的变化而变化，自动化设备根据阻值的变化来触发自身控制逻辑。

在一个大型综合楼宇中，使用了电阻式传感器的设备是多种多样的，如变频水泵、温控开关、照度调节器等；变频水泵由变频器控制，变频器根据水压力传感器的变化来控制水泵的转速；温控开关根据温度传感器的变化来控制线路的通断；照度调节器根据照度传感器的变化来控制灯炮的亮度。虽然这些设备之间往往存在着一定的逻辑关系，但因为设备往往又是来自不同的厂家，除了在同一区域重复布置传感器，用户难以让不同的设备按在后天发现的逻辑协同工作，更难以实现把多种传感器所代表的物理量统一展示、把不同系统统一管理的需求。

如中国专利一种中央空调的温度采集装置和冷热量控制系统(公告号：cn103438550b)，该种装置需要在管壁重复布置温度探头，且在实际实施中，由于与原厂家各项规格参数相同的探头是难以购买到的，所以难以保证通过此探头采集到的温度数据与空调原探头采集到的数据是一致的，在还原时会引起无法预计的偏差。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术缺陷，而提供一种能同时采集多个电阻数据并将其分别还原的多路电阻采集与输出装置；该装置的工作模式可为旁路、采集或特殊三种模式。

为了实现上述本发明的目的，采用的技术方案：

一种多路电阻采集与输出装置，包括输入端子集，输入继电器，输出继电器，采集单元，控制单元，电阻模拟器，通讯单元，输出端子和远端；

所述输入继电器与采集单元电连接，采集单元与控制单元电连接，控制单元分别与电阻模拟器、通讯单元的一端电连接，通讯单元的另一端与远端连接，电阻模拟器的另一端与输出继电器电连接；

所述输入继电器与输出继电器电连接；

所述输入继电器设置有输入端子，该输入端子分别与输出继电器、采集单元呈接通或断开两种工作状态；

所述输出继电器设置有输出端子，该输出端子集分别与输入继电器、电阻模拟器呈接通或断开两种工作状态。

工作原理：

远端发送特定信号到通讯单元，通讯单元把信号传输到控制单元，控制单元根据信号控制各个继电器的开关(控制单元对继电器的控制电路为常见电路)。

当输入继电器关闭时，相应通道的输入端子直接与输出继电器电连接，未采集；当输入继电器打开时，相应通道的输入端子直接与采集单元电连接，实现电阻采集。

当输出继电器关闭时，相应通道的输出端子直接与输入继电器电连接，未还原；当输出继电器打开时，相应通道的输出端子直接与电阻模拟器电连接，实现电阻还原输出。

作为技术方案的进一步改进，所述输入继电器、电阻模拟器和输出继电器之间数量相对应，且所述输入继电器、电阻模拟器和输出继电器的数量为两个以上。

作为技术方案的进一步改进，两个以上的输入继电器分别与采集单元并联连接；

两个以上的电阻模拟器、输出继电器，电阻模拟器、输出继电器两两串联后，再分别与控制单元并联连接。能实现同时采集多路电阻数据并将其分别还原。

作为技术方案的进一步改进，所述采集单元为电压或电阻采集装置。电压采集装置通过运用分压法，将采集到的电压计算出电阻值。使用电压采集装置能提高采集对应数值的精度。电阻采集装置通过运用电桥法，调节电桥两端电压相等，使电桥平衡，从而得出电阻值。使用电阻采集单元能保证采集精度的同时降低采集电路的成本。

作为技术方案的进一步改进，所述电压采集装置为模数转换器；或所述电阻采集装置包括运算放大器或比较器。

作为技术方案的进一步改进，所述电阻采集装置是由数字变阻器和运算放大器或运算比较器构成的常见电路。

作为技术方案的进一步改进，所述控制单元为单片机。单片机是一种集成电路芯片，具有可靠性高、处理功能强、速度快；低电压、低功耗、控制功能强以及环境适应能力强。

作为技术方案的进一步改进，所述通讯单元为有线通讯装置或无线通讯装置。通讯单元能将信息及时输送至远端，同时又可通过远端将信息反馈给通讯单元。

作为技术方案的进一步改进，所述的有线通讯装置包括485通讯模块、rs232通讯模块、以太网通讯模块、光纤通讯模块中的任一一种；或所述的无线通讯装置包括局域网通讯模块或可插运营商sim卡通讯模块中的任一一种。

作为技术方案的进一步改进，所述电阻模拟器为一个或多个数字变阻器的串并联组合。

作为技术方案的进一步改进，所述电阻采集与输出装置的工作模式可为旁路模式、采集模式或特殊模式。即为该装置内的各通道在工作时，所具有的工作模式为可为旁路模式、采集模式和特殊三种模式。

旁路模式:

当某个通道工作在旁路模式时，该通道的输入继电器和输出继电器均处于关闭状态，与上述装置相连接的电阻与原采集系统直接导通，未经过装置的采集与还原。

采集模式:

当某个通道工作在采集模式时，该通道的输入继电器和输出继电器均处于打开状态，与上述装置相连接的电阻通过输入继电器与采集单元导通，采集单元和控制单元通过常见方式采集计算电阻值。得出电阻值后，控制单元一方面控制电阻模拟器将电阻还原出来，通过输出继电器输出至原系统，另一方面通过通讯单元，将电阻值(数值)发送至远端。

特殊模式：

当工作在采集模式的某个通道发生特殊情况，如采集到一个超出特定范围的电阻值时，控制单元一方面控制电阻模拟器将还原出一个正常情况下的电阻，通过输出继电器输出至原系统，另一方面通过通讯单元，将异常电阻值及警报信息发送到远端。

需要说明的是，装置在三种模式下动作是可以通过控制单元设置的，如当某一通道发生特殊情况时，可将采集到的电阻值(数值)发送到远端，经过远端的计算后，返回一个电阻值(数值)，再由控制单元根据此电阻值控制电阻模拟器还原出相等的电阻输出给原系统。

作为本领域的公知常识，本方案使用的电阻模拟器、通讯单元、采集单元及控制单元等各元件之间的连接及数据发送等动作控制属于成熟的单片机技术，且这些元件均可以轻易的从市场上购买得到，经简单调试后即可使用。

本发明相对于现有技术所具有突出的实质性特点和显著的进步：

1.本发明的输入与输出装置能够采集一类或多类电阻的阻值，采集后通过电阻模拟器把电阻值还原给与原电阻相对应的一个或多个原系统，在不知道原系统电阻值与物理量的换算方式的情况下，精确地还原相同电阻，在不影响原系统的正常运行的前提下，采集电阻值换算出物理量在远端展示。

2.本发明的采集单元和控制单元结合，能更好的提高采集和换算的准确性。

3.本发明的装置可以与远端系统通讯，并可以由远端系统切换模式，并可以由远端控制，输出特定的还原电阻。

4.本发明可由远端记录所采集到的电阻值的历史变化数据，既而通过数据分析与各通道连接的各原系统的互相影响，通过在控制单元上设置还原逻辑，即可让各系统协同工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明一种电阻采集与输出装置的结构示意图；

图2为本发明多路电阻采集与输出的结构示意图；

图3为本发明应用于中央空调，并对出水温度探头、回水温度探头进行采集的结构示意图；

图中各部件名称及序号：输入端子1,输入继电器2，采集单元3，通讯单元4，控制单元5，电阻模拟器6,输出继电器7,输出端子8,远端9,制冷主机21,控制柜22，末端风机23，冷冻水管道24，回水温度探头25，出水温度探头26。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本申请中的技术方案，下面将结合附图和实施例来对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例1：

如图1所示，一种电阻采集与输出装置，包括输入端子集1，输入继电器2，输出继电器7，采集单元3，控制单元5，电阻模拟器6，通讯单元4，输出端子8和远端9；

所述输入继电器2与采集单元3电连接，采集单元3与控制单元5电连接，控制单元5分别与电阻模拟器6、通讯单元4的一端电连接，通讯单元4的另一端与远端9连接，电阻模拟器6的另一端与输出继电器7电连接；

所述输入继电器2与输出继电器7电连接；

所述输入继电器2设置有输入端子1，该输入端子1分别与输出继电器7、采集单元3呈接通或断开两种工作状态；

所述输出继电器7设置有输出端子8，该输出端子集8分别与输入继电器2、电阻模拟器6呈接通或断开两种工作状态。

采集单元3采集到的是电压值信息，采集单元3将电压值信息发送到控制单元5后，由控制单元5换算成相对应的电阻值。

具体的工作方式为：

远端9发送特定信号到通讯单元4，通讯单元4把信号传输到控制单元5，控制单元5根据信号控制各个继电器的开关(控制单元对继电器的控制电路为常见电路，图中并未画出)。

当输入继电器2关闭时，相应通道的输入端子1直接与输出继电器4电连接；当输入继电器2打开时，相应通道的输入端子1直接与采集单元3电连接，实现电阻采集。

当输出继电器7关闭时，相应通道的输出端子8直接与输入继电器2电连接；当输出继电器7打开时，相应通道的输出端子8直接与电阻模拟器6电连接，实现电阻还原输出。

实施例2：

与实施例1相比，区别之处在于：所述输入继电器2、电阻模拟器6和输出继电器7之间数量相对应，所述输入继电器2、电阻模拟器6和输出继电器7的数量为一个。

输入继电器2与采集单元3连接，采集单元3与控制单元5连接，控制单元5与电阻模拟器6连接，电阻模拟器6与输出继电器7连接。

实施例3：

与实施例2相比，区别之处在于：如图2所示，所述输入继电器2、电阻模拟器6和输出继电器7的数量为两个以上；

两个以上的输入继电器2分别与采集单元3连接；即为两个以上的输入继电器2呈并联式连接于采集单元3；

两个以上的电阻模拟器6、输出继电器7，电阻模拟器6、输出继电器7两两串联后，再分别与控制单元5并联连接。

输入继电器2、电阻模拟器6和输出继电器7各自常用的数量为2至10个。

本发明能实现同时采集多路电阻数据并将其分别还原。

实施例4：

与实施例1-3任一相比，区别之处在于：所述采集单元3为电压采集装置。

实施例5：

与实施例4相比，区别之处在于：所述电压采集装置为模数转换器。模数转换器是把经过与标准量(或参考量)比较处理后的模拟量转换成以二进制数值表示的离散信号的转换器，简称adc或a/d转换器。

实施例6：

与实施例1-3任一相比，区别之处在于：所述采集单元3为电阻采集装置。

实施例7：

与实施例4-6任一相比，区别之处在于：所述采集单元3为电阻采集装置和电压采集装置组合。

实施例8：

与实施例1-7任一相比，区别之处在于：所述控制单元5为单片机。有些单片机中芯片中已经集成有模数转换器，在对采集精度要求不高时，可以使用单片机中电压或电阻采集装置实现采集功能，该部分的单片机内部依然存在相当于本发明的采集单元的部件，因此，单用单片机不应作为本装置的改进。

实施例9：

与实施例1-7任一相比，区别之处在于：所述通讯单元4为有线通讯装置。则通讯单元4与远端9电连接。

实施例10：

与实施例9相比，区别之处在于：所述有线通讯装置为485通讯模块。该485通讯模块为有线模块，可市售得到。则通讯单元4与远端9电连接。

实施例11：

与实施例9相比，区别之处在于：所述有线通讯装置为rs232通讯模块。该rs232通讯模块为有线模块，可市售得到。

实施例12：

与实施例9相比，区别之处在于：所述有线通讯装置为以太网通讯模块。该以太网通讯模块为有线模块，可市售得到。

实施例13：

与实施例9相比，区别之处在于：所述有线通讯装置为光纤通讯模块。该光纤通讯模块为有线模块，可市售得到。

实施例14：

与实施例9相比，区别之处在于：所述通讯单元4为无线通讯装置。则通讯单元4与远端9通过信号连接。

实施例15：

与实施例14相比，区别之处在于：所述无线通讯装置为局域网通讯模块。该局域网通讯模块为无线模块(如wifi通讯模块、lora通讯模块)，可市售得到。

实施例16：

与实施例14相比，区别之处在于：所述无线通讯装置为可插运营商sim卡通讯模块。是通过插sim卡连接至运营商网络的通讯模块。该可插运营商sim卡的通讯模块为无线模块(如2g、3g、4g、5g、nb-lot通讯模块)，可市售得到。

实施例17：

与实施例1-16任一相比，区别之处在于：所述电阻模拟器6为一个数字变阻器。该数字变阻器可市售得到。数字变阻器(digitalpotentiometer)亦称数控可编程电阻器，是一种代替传统机械电位器(模拟电位器)的新型cmos数字、模拟混合信号处理的集成电路。数字变阻器由数字输入控制，产生一个模拟量的输出。依据数字变阻器的不同，抽头可输出不同的电阻值。数字变阻器是采用数控方式调节电阻值的，具有使用灵活、调节精度高、无触点、低噪声、不易污损、抗振动、抗干扰、体积小、寿命长等显著优点。

实施例18：

与实施例1-17任一相比，区别之处在于：所述电阻模拟器6为多个数字变阻器的串并联组合，所述电阻模拟器6中的数字变阻器常用数量为2至5个数字变阻器。

串联组合为：将所采用的数字变阻器全部进行串联连接。

并联组合为：将所采用的数字变阻器进行并联连接。

串并联组合为：一个数字变阻器与多个数字变阻器并联后串联；或是两个以上数字变阻器先串联连接，得串联组合，然后，与两个以上数字变阻器并联后的并联组合串联。

实施例19：

与实施例1-18任一相比，区别之处在于：本发明的电阻采集与输出装置的工作模式可为旁路模式。即为该装置的各通道的工作模式为旁路模式。本发明的装置安装于所需采集电阻和该电阻原先的采集系统之间。

旁路模式的具体工作为：当某个通道工作在旁路模式时，该通道的输入继电器2和输出继电器7均处于关闭状态，输入端子1直接与输出端子8连通，与本发明装置相连接的电阻与原采集系统直接导通，未经过本发明装置的采集与还原。

实施例20：

与实施例1-18任一相比，区别之处在于：本发明的电阻采集与输出装置的工作模式可为采集模式。即为该装置的各通道的工作模式为采集模式。本发明的装置安装于所需采集电阻和该电阻原先的采集系统之间。本发明装置对所连接的电阻进行采集，将采集的电阻进行还原至原采集系统。

采集模式的具体工作为:

当某个通道工作在采集模式时，该通道的输入继电器2和输出继电器7均处于打开状态，与本发明装置相连接的电阻通过输入继电器2与采集单元3导通；即为数据通过输入端子1输送至输入继电器2，再经输入继电器2发送至采集单元3，采集单元3再发送至控制单元5；采集单元3和控制单元5通过常见方式采集计算电阻值；得出电阻值后，控制单元5一方面控制电阻模拟器6将电阻还原至输出继电器7，再通过输出继电器7输出至原系统，另一方面通过通讯单元4，将电阻值(数值)发送至远端9。在不知道原系统电阻值与物理量的换算方式的情况下，精确地还原相同电阻，在不影响原系统的正常运行的前提下，采集电阻值换算出物理量在远端9展示。

实施例21：

与实施例1-18任一相比，区别之处在于：本发明的电阻采集与输出装置的工作模式可为特殊模式。即为该装置的各通道的工作模式为特殊模式。本发明的装置安装于所需采集电阻和该电阻原先的采集系统之间。本发明装置对所连接的电阻进行采集，将与采集到的阻值不同的电阻还原至原采集系统。

特殊模式的具体工作为：

当工作在采集模式的某个通道集到某一温度范围的电阻值(如一个水温探头因为自身损坏，对其采集到200摄氏度至300摄氏度的所对应的阻值)时，控制单元5一方面控制电阻模拟器6还原出另一温度范围的电阻(如50摄氏度至90摄氏度)，通过输出继电器7输出至原系统，另一方面通过通讯单元4，将异常电阻值及警报信息发送到远端9。

实施例22：

与实施例1-18任一相比，区别之处在于：本发明装置应用于中央空调系统。

如图3所示，本发明一种电阻采集与输出装置与中央空调系统连接的结构示意图。中央空调系统的重要组成部件包括有制冷主机21、控制柜22、末端风机23、冷冻水管道24、出水温度探头26以及回水温度探头25。其中，出水温度探头26、回水温度探头25分别与控制柜22连接，出、回水温度是控制柜22内的主机系统通过采集出水温度探头26、回水温度探头25的电阻值并通过换算获得的。

在实际情况中，要获得上述两个温度的数据是较为困难的，往往需要通过在管道开孔或者在管壁重复安装温度探头的方式取得。

如图3所示，原中央空调系统的出水温度探头26、回水温度探头25分别与本发明的电阻采集与输出装置的一个输入端子电连接。

控制柜22上原来与出水温度探头26、回水温度探头25连接的触点各与本发明装置的一个输出端子连接；

如图3所示，回水温度探头25的数据输送线为：回水温度探头25与输入端子ⅰ1电连接，输入端子ⅰ1对应设置于输入继电器ⅰ2，输入继电器ⅰ2与采集单元3电连接，采集单元3与控制单元5电连接，控制单元5与对应的输出继电器ⅰ7电连接，输出继电器ⅰ7上的输出端子ⅰ8与原先控制柜22上用于连接回水温度探头25的触点电连接。

如图3所示，出水温度探头26的数据输送线为：出水温度探头26与输入端子ⅱ11电连接，输入端子ⅱ11对应设置于输入继电器ⅱ12，输入继电器ⅱ12与采集单元3电连接，采集单元3与控制单元5电连接，控制单元5与对应的输出继电器ⅱ17电连接，输出继电器ⅱ17上的输出端子ⅱ18与原先控制柜22上用于连接出水温度探头26的触点电连接。

具体的工作方式为：远端9发送特定信号到通讯单元4，通讯单元4把信号传输到控制单元5，控制单元5根据信号控制各个继电器(包括输入继电器ⅰ2、输入继电器ⅱ12、输出继电器ⅰ7、输出继电器ⅱ17)的开关(控制单元对继电器的控制电路为常见电路，图中并未画出)；

旁路模式：

当本发明装置收到远端9传送来切换到旁路模式的命令时，输入继电器ⅰ2、输入继电器ⅱ12、输出继电器ⅰ7、输出继电器ⅱ17关闭，本发明装置不对该回水温度探头25、出水温度探头26的阻值进行采集，回水温度探头25直接通过输入继电器ⅰ2和输出继电器ⅰ7电连接到中央空调的控制柜22，出水温度探头26直接通过输入继电器ⅱ12和输出继电器ⅱ17电连接到中央空调的控制柜22。

采集模式：

当本发明装置收到远端9传送来的切换到采集模式的命令时，输入继电器ⅰ2、输入继电器ⅱ12、输出继电器ⅰ7、输出继电器ⅱ17打开：

采集单元3通过输入继电器ⅰ2采集回水温度探头25的电阻(物理量)，并将携带此电阻信息的数据发送给控制单元5；采集单元3和控制单元5通过常见方式采集并计算电阻值，控制单元5得到回水温度探头25的电阻值后，一方面控制电阻模拟器ⅰ6将回水温度探头25的电阻值(物理量)还原出来，并将该电阻值输送至输出继电器ⅰ7，输出继电器ⅰ7通过输出端子ⅰ8输出至控制柜22内的原系统；另一方面通过通讯单元4，将回水温度探头25的电阻值(数值)发送至远端9；

采集单元3通过输入继电器ⅰ12采集出水温度探头26的电阻(物理量)，并将携带此电阻信息的数据发送给控制单元5；采集单元3和控制单元5通过常见方式采集并计算电阻值，控制单元5得到出水温度探头26的电阻值后，一方面控制电阻模拟器ⅰ16将出水温度探头26的电阻值(物理量)还原出来，并将该电阻值输送至输出继电器ⅰ17，输出继电器ⅰ17通过输出端子ⅰ18输出至控制柜22内的原系统；另一方面通过通讯单元4，将出水温度探头26的电阻值(数值)发送至远端9；

特殊模式：

工作在采集模式的本发明装置，探测到某个通道发生异常情况(如回水温度探头25或出水温度探头26损坏)时，控制单元5一方面控制相应的电阻模拟器将还原出一个特定的(如与25℃对应的)电阻值，通过与该电阻模拟器相应连接的输出继电器输出至控制柜22的原系统，另一方面通过通讯单元4，将异常电阻值及警报信息发送到远端9。

需要说明的是，本发明装置在特殊模式下的还原电阻是可以通过控制单元5和远端9控制的，如当本发明装置上的某一通道采集到某个与当时温度(如异常温度：200℃)对应的电阻值(假设数值1)时，可将采集到的电阻值(数值1)发送到远端9，经过远端9的计算后，返回一个电阻值(数值2)，再由控制单元5根据此电阻值控制相应的电阻模拟器还原出与数值2相等的电阻输出给原系统。

显然，上述两个实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。