一种多种采集功能的数据采集仪的制作方法

1.本实用新型属于数据采集仪的技术领域，具体涉及一种多种采集功能的数据采集仪。


背景技术：

2.电网中心数字化系统是承载电网调控运行的重要基础设施，是保障电网安全稳定运行的核心大脑。
3.电网中心数字化系统实现了将场站、设备数字化的基础功能，并满足与场站相关的全局把控，提高了对电能质量隐患定位和故障排查的及时有效性，从而提升了公司创新发展过程中关键支撑力和技术水平；还对作业时产生的各类文档进行分类整理，并与日常工作、科研成果等文档统一进行数字化管理；并通过接收其他平台数据库、程序接口过来的数据包，对收集来的大量数据进行分析，由于电网中心数字化系统的动力及环境状况产生数据量大，每隔几秒或者几十秒就需要采集各类设备的不同参数数据，并且被采集的数据不仅仅只是一种，当将多个数据一起进行监控时，则需拥有一种多种采集功能的数据采集仪器。


技术实现要素：

4.本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种多种采集功能的数据采集仪，能够以各种设备及参数进行数据采集。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种多种采集功能的数据采集仪，包括壳体，所述壳体上设置有传感器件接口、设备通信接口、数据通信接口、模拟及数字信号输入接口、和lcd显示屏，所述壳体内的电路板上设置有信号选择电路、滤波电路、放大电路、模数转换电路、单片机u1、显示电路和无线通信模块，所述传感器件接口、设备通信接口、数据通信接口、模拟及数字信号输入接口分别与信号选择电路的输入端相连，信号选择电路的输出端依次与滤波电路、放大电路、模数转换电路与单片机u1的输入端相连，单片机u1的输出端通过无线通信模块与后台服务器相连，单片机u1的输出端通过显示电路与lcd显示屏相连。
6.进一步地，所述壳体上还设置有光纤通信接口j1，所述电路板上还设置有光纤通信接口电路，所述主控芯片u1的输出端依次通过光纤通信接口电路、光纤通信接口j1与后台服务器相连。
7.优选地，所述光纤通信接口电路包括电平转换芯片u4，所述电平转换芯片u4的c1+端串接电解电容e2后与电平转换芯片u4的c1-端相连，电平转换芯片u4的v+端串接电解电容e1后接地，电平转换芯片u4的c2+端串接电解电容e3后与电平转换芯片u4的c2-端相连，电平转换芯片u4的v-端串接电解电容e4后接地，电平转换芯片u4的vcc端分别与+5v电源端、电解电容e5的一端相连，电解电容e5的另一端与电平转换芯片u4的gnd端相连后接地，电平转换芯片u4的t1out端与光纤通信接口j1的第二接线端子相连，电平转换芯片u4的
r1in端与光纤通信接口j1的第三接线端子相连，光纤通信接口j1的第一接线端子与+5v电源端相连，光纤通信接口j1的第五接线端子接地，电平转换芯片u4的r1out端与单片机u1的p1.2端相连，电平转换芯片u4的t1in端与单片机u1的p1.1端相连。
8.优选地，所述滤波电路包括放大器p1和放大器p2，所述放大器p1的同相输入端依次串接电阻r3、电阻r1后与信号选择电路的输出端相连，电阻r3与电阻r1之间的连线串接电容c3后接地，电容c1和电容c2组成的串联电路并联在电阻r1和电阻r3组成的串联电路的两端，电容c1和电容c2之间的连线与串接电阻r3与放大器p1的同相输入端相连，电容c1和电容c2之间的连线串联电阻r2后与放大器p1的输出端相连，放大器p1的反相输入端串接电阻r4后接地，放大器p1的反相输入端与电阻r4之间的连线串接电阻r5后与放大器p1的输出端相连，放大器p1的输出端串联电阻r7后接地，放大器p1的输出端与电阻r7之间的连线与放大器p2的同相输入端相连，放大器p2的反相输入端串接电阻r6后与放大器p2的输出端、接线端子b相连，电容c4并接在电阻r6两端，滤波电路的输出端通过接线端子b与放大电路的输入端相连。
9.优选地，所述放大电路包括数字电位器u2、放大器p3、放大器p4，所述数字电位器u2的inc端与单片机u1的p2.1端相连，数字电位器u2的u/d端与单片机u1的p2.0端相连，数字电位器u2的vh端通过接线端子c与滤波电路的输出端相连，数字电位器u2的vss端接地，数字电位器u2的vcc端与+5v电源端相连，数字电位器u2的cs端与单片机u1的p2.2端相连，数字电位器u2的vl端接地，数字电位器u2的vw端与放大器p3的同相输入端相连，放大器p3的反相输入端分别与放大器p3的输出端、电容c5的一端相连，电容c5的另一端串接电阻r8与滑动变阻器rt1的活动端相连，滑动变阻器rt1的固定端与放大器p4的反相输入端相连，放大器p4的同相输入端接地，放大器p4的输出端通过接线端子d与模数转换电路的输入端相连。
10.优选地，所述模数转换电路包括放大器p5、放大器p6和放大器p7，所述放大器p5的同相输入端通过接线端子e与放大电路的输出端相连，放大器p5的反相输入端串接电阻r11后与放大器p5的输出端相连，放大器p5的输出端串接电容c6后与放大器p6的同相输入端相连，电容c6与放大器p6的同相输入端之间的连线与二极管d1的正极相连，二极管d1的负极与放大器p7的同相输入端相连，放大器p7的反相输入端分别与电阻r9的一端、单片机u1的输入端相连，电阻r9的另一端与放大器p6的输出端相连，放大器p6的反向输入端串接电阻r12后接地，放大器p7的输出端串接电阻r10后与三极管q1的基极相连，三极管q1的集电极接地，三极管q1的发射极与放大器p5的同相输入端相连。
11.优选地，所述单片机u1的型号为at89c51，所述电平转换芯片u4的型号为max220。
12.优选地，所述数字电位器u2的型号为x9c104，所述放大器p3、放大器p4的型号均为lm324。
13.本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：
14.本实用新型一种多种采集功能的数据采集仪，包括多个采集接口，每个采集接口采集到的数据经信号选择电路传输至滤波电路，滤波电路滤除高频的杂波和低频的波动，使信号更加平稳，将信号通过放大电路放大后输出至模数转换电路，该转换电路把模拟信号转换为数字电信号输出，单片机u1将处理得到的数字电信号通过lcd显示屏进行显示，并通过无线通信模块发送至后台服务器，工作人员进行相应处理，本装置通过传感器件接口、
设备通信接口、数据通信接口、模拟及数字信号输入接口既可以对各种传统设备及参数进行数据采集和控制，同时也可以和多个智能设备通信并取得采集数据，结构简单，成本低，可行性高，大大提高了数据的采集效率和数据采集的可靠性和灵活性，集成化的设计，极具实用性。
附图说明
15.下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
16.图1为本实用新型的结构示意图；
17.图2为本实用新型的电路结构示意图；
18.图3为本实用新型中光纤通信接口电路的电路原理图；
19.图4为本实用新型中滤波电路电路的电路原理图；
20.图5为本实用新型中放大电路的电路原理图；
21.图6为本实用新型中模数转换电路的电路原理图；
22.图7为本实用新型中单片机u1、无线通信模块、显示电路的电路原理图；
23.图中：1为传感器件接口，2为设备通信接口，3为数据通信接口，4为模拟及数字信号输入接口，5为lcd显示屏，61为信号选择电路，62为滤波电路，63为放大电路，64为模数转换电路，65为显示电路，66为无线通信模块，67为光纤通信接口电路。
具体实施方式
24.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.如图1、图2所示，一种多种采集功能的数据采集仪，包括壳体，所述壳体上设置有传感器件接口1、设备通信接口2、数据通信接口3、模拟及数字信号输入接口4和lcd显示屏5，所述壳体内的电路板上设置有信号选择电路61、滤波电路62、放大电路63、模数转换电路64、单片机u1、显示电路65和无线通信模块66，所述传感器件接口1、设备通信接口2、数据通信接口3、模拟及数字信号输入接口4分别与信号选择电路61的输入端相连，信号选择电路61的输出端依次与滤波电路62、放大电路63、模数转换电路64与单片机u1的输入端相连，单片机u1的输出端通过无线通信模块66与后台服务器相连，单片机u1的输出端通过显示电路65与lcd显示屏5相连。
26.具体地，本装置包括多个采集接口，每个采集接口采集到的数据经信号选择电路61传输至滤波电路62，滤波电路62滤除高频的杂波和低频的波动，使信号更加平稳，将信号通过放大电路63放大后输出至模数转换电路64，该转换电路把模拟信号转换为数字电信号输出，单片机u1将处理得到的数字电信号通过lcd显示屏5进行显示，并通过无线通信模块66发送至后台服务器，工作人员进行相应处理，本装置通过传感器件接口1、设备通信接口2、数据通信接口3、模拟及数字信号输入接口4既可以对各种传统设备及参数进行数据采集和控制，同时也可以和多个智能设备通信并取得采集数据，结构简单，成本低，可行性高，大
大提高了数据的采集效率和数据采集的可靠性和灵活性，集成化的设计，极具实用性。
27.如图3所示，所述壳体上还设置有光纤通信接口j1，所述电路板上还设置有光纤通信接口电路67，所述单片机u1的输出端依次通过光纤通信接口电路67、光纤通信接口j1与后台服务器相连。
28.所述光纤通信接口电路67包括电平转换芯片u4，所述单片机u1的型号为at89c51，所述电平转换芯片u4的型号为max220，所述电平转换芯片u4的c1+端串接电解电容e2后与电平转换芯片u4的c1-端相连，电平转换芯片u4的v+端串接电解电容e1后接地，电平转换芯片u4的c2+端串接电解电容e3后与电平转换芯片u4的c2-端相连，电平转换芯片u4的v-端串接电解电容e4后接地，电平转换芯片u4的vcc端分别与+5v电源端、电解电容e5的一端相连，电解电容e5的另一端与电平转换芯片u4的gnd端相连后接地，电平转换芯片u4的t1out端与光纤通信接口j1的第二接线端子相连，电平转换芯片u4的r1in端与光纤通信接口j1的第三接线端子相连，光纤通信接口j1的第一接线端子与+5v电源端相连，光纤通信接口j1的第五接线端子接地，电平转换芯片u4的r1out端与单片机u1的p1.2端相连，电平转换芯片u4的t1in端与单片机u1的p1.1端相连；具体地，电平转换芯片u4的r1out端、t1in端接收单片机u1处理后的数据，电解电容e1、电解电容e2、电解电容e3和电解电容e4组成电平转换芯片u4的电荷泵部分，将+5v电源转换为
±
12v的电源，通过光纤通信接口j1将单片机u1处理后的数据发送至后台服务器，通过有线连接进一步保障数据传输可靠性，使后台服务器的监控人员及时掌握所采集设备的数据，并采取相应措施及时调整、控制，避免了事故发生，保证了电网安全运行。
29.如图4所示，所述滤波电路62包括放大器p1和放大器p2，所述放大器p1的同相输入端依次串接电阻r3、电阻r1后与信号选择电路的输出端相连，电阻r3与电阻r1之间的连线串接电容c3后接地，电容c1和电容c2组成的串联电路并联在电阻r1和电阻r3组成的串联电路的两端，电容c1和电容c2之间的连线与串接电阻r3与放大器p1的同相输入端相连，电容c1和电容c2之间的连线串联电阻r2后与放大器p1的输出端相连，放大器p1的反相输入端串接电阻r4后接地，放大器p1的反相输入端与电阻r4之间的连线串接电阻r5后与放大器p1的输出端相连，放大器p1的输出端串联电阻r7后接地，放大器p1的输出端与电阻r7之间的连线与放大器p2的同相输入端相连，放大器p2的反相输入端串接电阻r6后与放大器p2的输出端、接线端子b相连，电容c4并接在电阻r6两端，滤波电路62的输出端通过接线端子b与放大电路63的输入端相连；通过滤波电路62能够滤除高频的杂波和低频的波动，使信号更加平稳。
30.如图5所示，所述放大电路63包括数字电位器u2、放大器p3、放大器p4，数字电位器u2的型号为x9c104，所述放大器p3、放大器p4的型号均为lm324，所述数字电位器u2的inc端与单片机u1的p2.1端相连，数字电位器u2的u/d端与单片机u1的p2.0端相连，数字电位器u2的vh端通过接线端子c与滤波电路的输出端相连，数字电位器u2的vss端接地，数字电位器u2的vcc端与+5v电源端相连，数字电位器u2的cs端与单片机u1的p2.2端相连，数字电位器u2的vl端接地，数字电位器u2的vw端与放大器p3的同相输入端相连，放大器p3的反相输入端分别与放大器p3的输出端、电容c5的一端相连，电容c5的另一端串接电阻r8与滑动变阻器rt1的活动端相连，滑动变阻器rt1的固定端与放大器p4的反相输入端相连，放大器p4的同相输入端接地，放大器p4的输出端通过接线端子d与模数转换电路64的输入端相连。
31.具体地，型号为x9c104的数字电位器u2，是一种代替传统机械电位器的新型cmos数字、模拟混合信号处理的集成电路，数字电位器u2能够调节电量输出，数字电位器由数字输入控制，产生一个模拟量的输出，依据数字电位器的不同，抽头电流最大值可以从几百微安到几个毫安，数字电位器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；放大器p3、放大器p4，能够将信号并进行放大，可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。
32.如图6所示，所述模数转换电路64包括放大器p5、放大器p6和放大器p7，所述放大器p5的同相输入端通过接线端子e与放大电路63的输出端相连，放大器p5的反相输入端串接电阻r11后与放大器p5的输出端相连，放大器p5的输出端串接电容c6后与放大器p6的同相输入端相连，电容c6与放大器p6的同相输入端之间的连线与二极管d1的正极相连，二极管d1的负极与放大器p7的同相输入端相连，放大器p7的反相输入端分别与电阻r9的一端、单片机u1的p1.5端相连，电阻r9的另一端与放大器p6的输出端相连，放大器p6的反向输入端串接电阻r12后接地，放大器p7的输出端串接电阻r10后与三极管q1的基极相连，三极管q1的集电极接地，三极管q1的发射极与放大器p5的同相输入端相连；具体地，模数转换电路64的放大器p5和电阻r11组成一个缓冲隔离电路，放大器p6、放大器p7、二极管d1组成一个转换电路，该转换电路把模拟信号转换为数字电信号输出，缓冲隔离电路则起承上启下的作用，其可以避免模拟信号在前级的放大滤波电路出现损耗的现象，并可以确保模数转换电路64转换后的数字电信号不失真，模数转换电路64将处理得到的数字电信号发送至单片机u1的p1.5端，单片机u1进行数据处理。
33.如图7所示，无线通信模块66包括型号为nrf401的无线通信芯片u3，利用无线通信芯片u3与后台服务器通信连接，无线通信模块66为现有模块，其无线发射传输具体动作过程在此就不予赘述。
34.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。