传感采样设备的制作方法

本实用新型涉及一种传感器，尤其是一种传感采样设备。

背景技术：

现有的传感器不能完成不同检测量之间的切换功能，每一个传感器在传输过程中只能传输一种检测量，并上传给系统主机，这样不能充分利用传感器的采集功能。对于SF6气体的微水密度、温度和湿度需要用不同的传感器进行检测，对整个系统来说，成本高，接线复杂，不符合智能电网、绿色电网的发展理念。

再有是4-20mA的采集和通讯，目前用的相对较多，经采集之后通讯方式也各不相同，而且目前的采集方法成本相对较高，采集数据也不准确，误差大，会给实际运行带来较大的影响。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述技术的不足而设计的一种可靠性高、成本低、安装方便、接线简单、工程量小的传感采样设备。

本实用新型所设计的传感采样设备，包括单片机、存储电路模块、光耦隔离电路模块、CAN总线收发电路模块、模拟开关拓展电路模块和电压跟随电路模块，存储电路模块、光耦隔离电路模块、模拟开关拓展电路模块和电压跟随电路模块均与单片机相互连接，模拟开关拓展电路模块与电压跟随电路模块连接，CAN总线收发电路模块与光耦隔离电路模块连接。

进一步优选，所述光耦隔离电路模块包括二极管、隔离电源模块、稳压电源模块、电解电容一、电解电容二、电解电容三、电容一、电容二、电容三、电容四和电容五，二极管分别与隔离电源模块和电解电容一连接，隔离电源模块、电解电容三和电容五三者之间相互并联，电解电容一、电解电容二、电容一、电容二、电容三、电容四和稳压电源模块之间相互并联。

进一步优选，所述CAN总线收发电路模块包括高速光耦合器一、高速光耦合器二、CAN收发器、电阻一、电阻二、电阻三、电阻四、电阻五、电阻六、电容六、接插件连接器、瞬态抑制二极管一、瞬态抑制二极管二和瞬态抑制二极管三，电阻一和电阻二均与高速光耦合器一连接，电容六与电阻二连接，电阻三和电阻四均与高速光耦合器二连接，电阻二、电阻四和电阻五还分别与CAN收发器连接，CAN收发器、瞬态抑制二极管二和瞬态抑制二极管三分别与瞬态抑制二极管一并联连接，瞬态抑制二极管二和瞬态抑制二极管三之间相互串联，电阻六与相互串联的瞬态抑制二极管二与瞬态抑制二极管三并联连接，接插件连接器与电阻六并联连接。

进一步优选，所述电压跟随电路模块包括瞬态抑制二极管四、电阻七、电阻八、电阻九、电容七、电容八和四运算放大器，瞬态抑制二极管四、电阻七和电容七之间相互并联连接，电容七、电阻八和四运算放大器之间相互串联连接，电容八与四运算放大器并联连接，电阻九与电容八串联。

进一步优选，所述存储电路模块包括存储芯片、电容九、电阻十和电阻十一，电阻十和电阻十一相互并联连接，电阻十分别与电容九和存储芯片串联。

本实用新型所设计的传感采样设备，其结构解决了现有技术中的传感器传输功能单一，不能同时传输多个检测量，需要手动切换各检测量的问题；并且还具备可靠性高、成本低、安装方便、接线简单、工程量小等优点。

附图说明

图1是实施例1的整体结构示意图；

图2是实施例1的单片机结构示意图；

图3是实施例1的光耦隔离电路模块的结构示意图；

图4是实施例1的CAN总线收发电路模块的结构示意图；

图5是实施例1的电压跟随电路模块的结构示意图；

图6是实施例1的模拟开关拓展电路模块的结构示意图；

图7是实施例1的存储电路模块的结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

如图1-图7所示，本实施例所描述的传感采样设备，依托于现代电力电子技术和通信技术，综合智能电网、绿色电网的需求、集成电路和网络通信特点进行设计。并所设计研究出的结构如下：包括单片机1、存储电路模块6、光耦隔离电路模块2、CAN总线收发电路模块3、模拟开关拓展电路模块5和电压跟随电路模块4，存储电路模块6、光耦隔离电路模块2、模拟开关拓展电路模块2和电压跟随电路模块4均与单片机1相互连接，模拟开关拓展电路模块2与电压跟随电路模块4连接，CAN总线收发电路模块3与光耦隔离电路模块2连接。其结构工作时，单片机只需对CAN总线收发电路模块3传输的数据进行处理，并将处理后的数据一部分存储于存储电路模块6中，另一部分经光耦隔离电路模块2传输给CAN总线收发电路模块3，由CAN总线收发电路模块3发出，从而实现对数据的传输。单片机(微处理器芯片)作为系统的核心控制单元，要实现CAN通信，单片机(微处理器芯片、MCU)除了要处理接收数据外，最重要的是要控制各端口采集。为了确保整个嵌入式系统的可靠运行，同时运行速度要快，使得存储电路模块6采用大容量的ROM、RAM资源。

本实施中的传感采样设备可将传感器检测到的SF6密闭气室内SF6气体的微水含量、密度、温度和湿度对应的4～20mA的电流值转换成各检测量对应的检测范围，并可通过指令控制远程切换该设备所采集的SF6气体的微水含量、密度、温度和湿度的端口定义，同时可将检测量实时的上传给系统主机或者直接本地显示。

检测部分使用传感技术，由传感器采集密闭气室中SF6气体的微水密度、温度和湿度值，并且可将所有检测SF6气体的传感器检测到的数据采集到一起，并可通过指令切换所采集的微水密度、温度和湿度等检测量。所采集量为微水含量时，此时所有传感器检测到的各个气室的SF6微水含量值均转换成4～20mA的电流值送给所述设备，并经过该设备转换成对应于-80℃td～+20℃td的露点值，输出的露点值可以选择本地显示，也可以上传给系统主机。所采集量为气体密度时，所有传感器将各个气室中SF6气体密度值所对应的的4～20mA的电流值传输给所述设备，该设备将其转换成-0.1～0.9MPa之间对应的密度值。采集温度时，该设备将传感器输出的4～20mA电流转换成对应的-40～80℃的温度值；采集气室内的湿度时，该设备将传感器输出的4～20mA电流转换成对应的0～99％RH湿度值。

而且，实现了通过指令切换传感采样设备端口定义功能，同时适用于室内及室外SF6气体绝缘的开关设备，能对GIS系统中各个气室的SF6气体微水含量、密度、温度和湿度的数据检测进行切换，另外可扩展超限报警功能，从而实现在电网运行过程中对SF6气体微水含量、密度、温度和湿度进行实时、远程监测以及历史数据分析，更好的保证设备安全、稳定运行。本发明采用基于ARM Cortex-M0内核的微控制器LPC11C14，具有高性能、低功耗等优点，并可提供易于使用的指令集和存储器地址空间。

如图3本实施例中通过所述光耦隔离电路模块包括二极管D1、隔离电源模块T2、稳压电源模块T1、电解电容一C1、电解电容二C2、电解电容三C3、电容一C4、电容二C5、电容三C6、电容四C7和电容五C8，二极管D1分别与隔离电源模块T2和电解电容一C1连接，隔离电源模块T2、电解电容三C3和电容五C8三者之间相互并联，电解电容一C1、电解电容二C2、电容一C4、电容二C5、电容三C6、电容四C7和稳压电源模块T1之间相互并联；通过一个稳压电源模块T1中的稳压管将输入5v的电路通过该稳压电源模块T1调整在输出为3.3v，同时隔离电源模块T2在电路中具有电源隔离的作用，实现了DC-DC转换器的功能。

如图4所示，本实施例中通过所述CAN总线收发电路模块3包括高速光耦合器一U3、高速光耦合器二U4、CAN收发器U2、电阻一R7、电阻二R9、电阻三R10、电阻四R8、电阻五R11、电阻六R44、电容六C27、接插件连接器P1、瞬态抑制二极管一TVS1、瞬态抑制二极管二TVS2和瞬态抑制二极管三TVS3，电阻一R7和电阻二R9均与高速光耦合器一U3连接，电容六C27与电阻二R9连接，电阻三R10和电阻四R8均与高速光耦合器二U4连接，电阻二R9、电阻四R8和电阻五R11还分别与CAN收发器U2连接，CAN收发器U2、瞬态抑制二极管二TVS2和瞬态抑制二极管三TVS3分别与瞬态抑制二极管一TVS1并联连接，瞬态抑制二极管二TVS2和瞬态抑制二极管三TVS3之间相互串联，电阻六R44与相互串联的瞬态抑制二极管二TVS2和瞬态抑制二极管三TVS3并联连接，接插件连接器P1与电阻六R44并联连接。所述高速光耦合器一U3、高速光耦合器二U4具有高速通讯的作用，所述瞬态抑制二极管一TVS1、瞬态抑制二极管二TVS2和瞬态抑制二极管三TVS3具有保护电路的作用。

如图5所示，本实施例中通过所述电压跟随电路模块4包括瞬态抑制二极管四TVS6、电阻七R22、电阻八R24、电阻九R26、电容七C21、电容八C13和四运算放大器UC，瞬态抑制二极管四TVS6、电阻七R22和电容七C21之间相互并联连接，电容七C21、电阻八R24和四运算放大器UC之间相互串联连接，电容八C13与四运算放大器UC并联连接，电阻九R26与电容八C13串联；瞬态抑制二极管四TVS6具有保护电路的功能，四运算放大器UC在电路中具有信号放大功能，有比较的放大，使采集更稳定。

如图7所示，本实施例中通过所述存储电路模块6包括存储芯片U5、电容九C33、电阻十R5和电阻十一R6，电阻十R5和电阻十一R6相互并联连接，电阻十R5分别与电容九C33和存储芯片U5串联。

本实施例中通过所述单片机1的型号采用LPC11C14，所述模拟开关拓展电路模块5的型号采用CD4051BM，所述存储芯片U5的型号采用AT24C02，所述瞬态抑制二极管的型号采用6N137，CAN收发器U2的型号采用SN65HVD230，接插件连接器P1的型号采用Header4,隔离电源模块T2的型号采用B0503S-1WR2，稳压电源模块T1的型号采用SP1117M3，四运算放大器UC的型号采用LM324。

另外，在实际运行过程中，对于微水含量检测转换来说，数据精度高，且可远程控制切换检测量采集部分，隔离电路由光耦合器组成，抗干扰能力强。而对于通信部分，CAN通信作为采集设备联网的通讯，可以节约连接导线、维护和安装费用，同时单片机(LPC11C14)自带CAN控制模块，收发交替进行，避免了由于数据量过大而造成的信息堵塞或传输延迟。本产品已通过测试,实际使用表明，此设备通讯数据好，并且性能稳定，可实现通过指令切换传感采样设备端口定义功能，变化数据能实时反应到系统主机，能实现CAN通信，总的运行效果较好。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。