数据采集设备的制作方法

1.本技术涉及电力技术领域，特别是涉及一种数据采集设备。


背景技术：

2.电液伺服阀大量应用在电力领域。对于由电液伺服阀驱动的阀门，输入至电液伺服阀的驱动电流值、阀门阀位以及与阀门油动机的油压是一一对应的。上述驱动电流与阀位的特征关系曲线、油压与阀位的特征关系曲线成为衡量电液伺服阀门特性的重要参考依据。
3.传统技术中可以通过阀门实验箱输出驱动电流，并连续改变驱动电流的值，使得电液伺服阀全行程开关活动，同时人工采集电液伺服阀的驱动电流、油压和阀位的数据，然后根据采集的数据获得上述特征关系曲线。
4.但是，上述阀门实验箱单次只能驱动一个电液伺服阀工作，并采集一个电液伺服阀的特征关系的数据，导致数据采集效率低。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够对多通道电液伺服阀进行数据采集的数据采集设备。
6.一种数据采集设备，设备包括主控单元，以及分别与主控单元连接的数据采集单元和信号输出单元；
7.信号输出单元与多个伺服阀连接，用于在主控单元的控制下分别向多个伺服阀输出驱动电流；
8.数据采集单元用于采集各伺服阀的特征信息，并将特征信息发送给主控单元；特征信息包括驱动电流的值、伺服阀在驱动电流驱动下对应的阀位信息和油压信息；
9.主控单元用于接收数据采集单元发送的各特征信息，并分别根据特征信息生成各伺服阀的特性曲线。
10.在其中一个实施例中，上述信号输出单元包括信号发生器和信号放大器；其中，信号发生器的输入端与主控单元连接，信号发生器的输出端与信号放大器的输入端连接，信号放大器的输出端与伺服阀连接；
11.信号发生器用于在主控单元的控制下，产生占空比可调的脉冲信号；
12.信号放大器用于对脉冲信号进行放大，生成驱动电流。
13.在其中一个实施例中，上述数据采集单元包括模数转换单元和多个数据采集子单元；每个数据采集子单元与一个伺服阀连接；
14.模数转换单元的输入端与数据采集子单元连接；
15.模数转换单元的输出端与主控单元连接。
16.在其中一个实施例中，上述模数转换单元的输入端与多个数据采集子单元连接。
17.在其中一个实施例中，上述数据采集子单元包括多个模拟量采集器，多个模拟量
采集器包括电流采样电路、油压传感器以及阀位传感器；
18.电流采样电路用于检测伺服阀的驱动电流的值；
19.油压传感器设置于伺服阀驱动的阀门执行机构的油腔内；
20.阀位传感器设置于所述阀门执行机构处，用于测量所述阀门执行机构的主阀杆开度位置。
21.在其中一个实施例中，上述数据采集子单元还包括低通滤波器，所述低通滤波器串接在所述模数转换单元的输入端与所述模拟量采集器的输出端之间。
22.在其中一个实施例中，上述设备还包括电源模块，电源模块包括交直流转换电路和直流变压电路；
23.直流变压电路的输入端与交直流转换电路的输出端连接，直流变压电路的输出端分别与主控单元、数据采集单元和信号输出单元的供电输入端连接。
24.在其中一个实施例中，上述电源模块还包括蓄电池；蓄电池与直流变压电路的输入端连接。
25.在其中一个实施例中，上述设备还包括操作面板；操作面板包括传感器连接接口、驱动电流调整装置、伺服阀开关控制装置、显示屏幕和电源连接接口；
26.传感器连接接口用于将油压传感器的输出端、阀位传感器的输出端与模数转换单元连接；
27.驱动电流调整装置包括占空比调整控件；
28.伺服阀开关装置与伺服阀连接，用于控制伺服阀的开启或关闭；
29.显示屏幕与主控单元连接，用于接收主控单元发送的特性曲线并显示。
30.在其中一个实施例中，上述驱动电流调整装置还包括驱动电流的电流值展示装置以及驱动电流的占空比展示装置。
31.上述数据采集设备，设备包括主控单元，以及分别与主控单元连接的数据采集单元和信号输出单元；其中，上述信号输出单元与多个伺服阀连接，用于在主控单元的控制下分别向多个伺服阀输出驱动电流；上述数据采集单元用于采集各伺服阀的特征信息，并将特征信息发送给主控单元；特征信息包括驱动电流的值、伺服阀在驱动电流驱动下对应的阀位信息和油压信息；上述主控单元用于接收数据采集单元发送的各特征信息，并分别根据特征信息生成各伺服阀的特性曲线。由于信号输出单元可以向多个伺服阀输出驱动电流，从而可以同时采集多个伺服阀的数据，提升了伺服阀的数据采集效率；由于数据采集单元可以同时获得驱动电流的值、伺服阀在驱动电流驱动下对应的阀位信息和油压信息等多种特征信息，而不需要更换线缆等方式分阶段采集上述特征信息，进一步提升了数据采集效率；由于数据采集单元将特征信息发送给了主控单元，使得主控单元可以自动根据特征信息生成特征曲线，而不需要人工绘制特征曲线，提升了特征曲线的准确性。
附图说明
32.图1为一个实施例中数据采集设备的应用环境图；
33.图2为一个实施例中数据采集设备的结构框图；
34.图3为另一个实施例中数据采集设备的结构框图；
35.图4为另一个实施例中数据采集设备的结构框图；
36.图5为另一个实施例中数据采集设备的结构框图；
37.图6为另一个实施例中数据采集设备的结构框图。
38.10、主控单元；20、数据采集单元；30、信号输出单元；
39.301、信号发生器；302、信号放大器；
40.3011、信号发生器的输入端；3012、信号发生器的输出端；
41.3021、信号放大器的输入端；3022、信号放大器的输出端；
42.201、模数转换单元；202、数据采集子单元；
43.2011、模数转换单元的输入端；2012、模数转换单元的输出端；
44.2021、电流采样电路；2022、油压传感器；2023、阀位传感器；
45.2024、第一低通滤波器；2025、第二低通滤波器；2026、第三低通滤波器；
46.40、电源模块；401、交直流转换电路；402、直流变压电路；
47.403、蓄电池；50、操作面板；501、传感器连接接口；
48.502、驱动电流调整装置；503、伺服阀开关控制装置；504、显示屏幕；
49.505、电源连接接口；5021、占空比调整控件；
50.5022、电流值展示装置；5023、占空比展示装置。
具体实施方式
51.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
52.本技术提供的数据采集设备，可以应用于如图1所示的应用环境中。数据采集设备100与多个伺服阀200连接。上述伺服阀200可以是应用于核能或活力发电厂的伺服阀，上述伺服阀可以是电液伺服阀，上述伺服阀可以用于驱动汽轮机工作。
53.伺服阀大量应用在发电行业，驱动汽轮机工作。伺服阀的工作原理主要是：伺服阀可以在驱动电流作用下，输出液压带动定位活塞移动，定位活塞移动同时带动机械反馈连杆，伺服阀在驱动电流作用力和机械反馈反作用力共同作用下达到平衡状态，最终使定位活塞达到某一驱动电流的值所对应的位置；定位活塞又带动先导活塞，从而控制油动机活塞内油腔压力，克服弹簧力使伺服阀的阀位稳定在一个特定值。因此，驱动电流、伺服阀的阀位和油动机的油压是一一对应的。驱动电流与阀位的特征关系曲线、油压与阀位的特征关系曲线可以用于衡量电液伺服阀门特性。本技术提供的数据采集设备可以采集伺服阀的特征信息，获得伺服阀的特征关系曲线。
54.图2为一种数据采集设备的结构框图，上述数据采集设备包括主控单元10，以及分别与主控单元10连接的数据采集单元20和信号输出单元30；信号输出单元30与多个伺服阀连接，用于在主控单元10的控制下分别向多个伺服阀输出驱动电流；数据采集单元20用于采集各伺服阀的特征信息，并将特征信息发送给主控单元10；特征信息包括驱动电流的值、伺服阀在驱动电流驱动下对应的阀位信息和油压信息；主控单元10用于接收数据采集单元20发送的各特征信息，并分别根据特征信息生成各伺服阀的特性曲线。
55.其中，上述主控单元10可以是包含单片机等控制芯片的控制板，也可以是集成在计算机设备中的控制单元。例如，上述主控单元10可以是微型电脑 raspberry pi，上述微
型电脑可以基于linux操作系统。上述主控单元10与信号输出单元30连接，可以控制信号输出单元30输出多路驱动电流。其中，控制单元10可以通过网线接口与信号输出单元30连接，也可以通过rs232接口或者i2c总线与信号输出单元30连接，在此不做限定。
56.上述信号输出单元30可以连接多个伺服阀，分别向多个伺服阀输出驱动电流。信号输出单元30连接的伺服阀的类型可以相同也可以不同，上述多个伺服阀对应的驱动电流的大小可以相同，也可以不同。上述驱动电流可以是直流电的电流值，也可以是脉冲信号对应的等效电流值，在此不做限定。
57.主控单元10可以控制信号输出单元30输出驱动电流的路数，例如当信号输出单元30连接4个伺服阀时，控制信号输出单元30输出4路驱动电流；主控单元10也可以控制信号输出单元30输出驱动电流的大小，例如控制信号输出单元30按照预设步进输出驱动电流，使得伺服阀的驱动电流可以从最小电流增大至伺服阀的额定驱动电流，实现伺服阀全行程工作；另外，主动单元10还可以控制信号输出单元30的开关，以及监测信号输出单元30的工作状态等。
58.上述数据采集单元20可以用于采集各伺服阀的特征信息，并将特征信息发送给主控单元10；其中，上述特征信息包括驱动电流的值、伺服阀在驱动电流驱动下对应的阀位信息和油压信息。其中，上述驱动电流的值是信号输出单元 30向伺服阀提供的驱动电流的大小，由于伺服阀的特性中驱动电流的值与主阀杆的阀位、以及油动机的油压一一对应，因此，上述特征信息还包括主阀杆的阀位信息以及油动机的油压信息。一个数据采集单元20可以采集一个伺服阀对应的特征信息，也可以采集多个伺服阀对应的特征信息，在此不做限定。例如，数据采集单元20上包含8个数据采集通道，可以采集2个或三个伺服阀对应的特征信息。
59.主控单元10与数据采集单元20连接，可以接收数据采集单元20发送的各特征信息，并分别根据特征信息生成各伺服阀的特性曲线。主控单元10可以通过有线连接的方式与数据采集单元20连接，也可以通过无线连接的方式与数据采集单元20连接，在此不做限定。主控单元10与数据采集单元20可以通过信号线缆连接，也可以通过卡槽连接，在此不做限定。可选地，数据采集单元20 通过卡槽设置于所述主控单元10上。主控单元10可以连接一个数据采集单元 10，也可以连接多个数据采集单元20。主控单元10可以将特征信息生成特征曲线，主控单元10可以根据阀位信息获得主阀杆的阀位，并根据油压信息获得油动机的油压，进一步根据阀位、油压以及驱动电流获得特征曲线。
60.上述特征曲线可以包括阀的主阀杆的阀位随驱动电流的值变化的特征曲线，以及油动机的油压随驱动电流的值变化的特征曲线，还可以是主阀杆的阀位、油动机的油压同时随驱动电流的值变化的特征曲线。主控单元10还可以对特征曲线进行平滑处理，分析特征曲线的拐点位置等。
61.上述数据采集设备，设备包括主控单元10，以及分别与主控单元10连接的数据采集单元20和信号输出单元30；其中，上述信号输出单元30与多个伺服阀连接，用于在主控单元10的控制下分别向多个伺服阀输出驱动电流；上述数据采集单元20用于采集各伺服阀的特征信息，并将特征信息发送给主控单元10；特征信息包括驱动电流的值、伺服阀在驱动电流驱动下对应的阀位信息和油压信息；上述主控单元10用于接收数据采集单元20发送的各特征信息，并分别根据特征信息生成各伺服阀的特性曲线。由于信号输出单元30可以向多
个伺服阀输出驱动电流，从而可以同时采集多个伺服阀的数据，提升了伺服阀的数据采集效率；由于数据采集单元20可以同时获得驱动电流的值、伺服阀在驱动电流驱动下对应的阀位信息和油压信息等多种特征信息，而不需要更换线缆等方式分阶段采集上述特征信息，进一步提升了数据采集效率；由于数据采集单元 20将特征信息发送给了主控单元10，使得主控单元10可以自动根据特征信息生成特征曲线，而不需要人工绘制特征曲线，提升了特征曲线的准确性。
62.在其中一个实施例中，如图3所示，上述信号输出单元30包括信号发生器 301和信号放大器302；其中，信号发生器的输入端3011主控单元10连接，信号发生器的输出端3012与信号放大器的输入端3021连接，信号放大器的输出端3022与伺服阀连接；信号发生器301用于在主控单元10的控制下，产生占空比可调的脉冲信号；信号放大器302用于对脉冲信号进行放大，生成驱动电流。
63.上述信号发生器301可以包含多个脉冲信号生成通道，也可以生成一路脉冲信号后通过功放电路将一路脉冲信号分成多路，在此不做限定。
64.上述信号发生器301可以在主控单元10的控制下，产生占空比可调的脉冲信号；主控单元10可以向信号发生器301输出脉冲宽度的指令信息，使得信号发生器301输出不同脉冲宽度的脉冲信号。主控单元10可以通过控制占空比的大小，调整脉冲信号的等效电流大小，获得伺服阀对应的驱动电流。上述信号发生器301可以是成熟模块搭建，例如msp430模块。
65.上述信号发生器的输出端3011与信号放大器的输入端3012连接，将脉冲信号发送至信号放大器302进行放大。信号放大器301可以为多通道放大器，也可以是单通道放大器。例如，当信号放大器302为多通道放大器时，可以连接信号发生器301的多个输出端口；当信号放大器302为单通道放大器时，信号发生器301的每个输出端口均连接一个信号放大器302。信号放大器302可以对脉冲信号进行等增益放大，也可以在主控单元10的控制下将脉冲信号放大至一个预设的幅度，在此不做限定。
66.上述数据采集设备，信号输出单元30包括信号发生器301和信号放大器 302，使得可以根据主控单元10的控制输出伺服阀需要的驱动电流，从而可以实现伺服阀的全行程工作，便于采集伺服阀的完整特征曲线。
67.在其中一个实施例中，如图4所示，上述数据采集单元20包括模数转换单元201和多个数据采集子单元202；每个数据采集子单元202与一个伺服阀连接；模数转换单元的输入端2011与数据采集子单元202连接；模数转换单元的输出端2012与主控单元10连接。
68.上述模数转换单元201用于将数据采集子单元202采集到的模拟信号转换成数字信号。例如，上述模数转换单元201可以是mcc118数据采集板。上述模数转换模块的输出端2012与主控单元10连接，可以设置于主控单元10的卡槽中。上述模数转换模块201可以接收主控单元10通过卡槽提供的电源。上述主控单元10包括多个卡槽，可以根据需要连接多个模数转换模块201。
69.上述数据采集子单元202与一个伺服阀连接，用于采集该伺服阀的特征信息。可选地，上述数据采集子单元202包括多个模拟量采集器，上述模拟量采集器可以包括电流采样电路2021、油压传感器2022以及阀位传感器2023。其中，电流采样电路2021可以包括采样电阻，采样电阻可以串接在伺服阀的驱动电流上，检测驱动电流的值；电流采样电路2021可以
检测采样电阻两端的电压差，将上述电压差进行运算放大后输出给模数转换模块201。上述油压传感器 2022可以设置于伺服阀驱动的阀门执行机构的油腔内，用于采集油腔内的油压信息。上述阀位传感器2023可以设置于阀门执行机构处，用于测量所述阀门执行机构的主阀杆开度位置。
70.上述数据采集子单元202还可以对采集到的特征信息进行滤波处理，降低杂波信号干扰，使得主控单元10获得的特征信息更准确。数据采集子单元202 可以通过多通道低通滤波器同时连接电流采样电路2021、油压传感器2022以及阀位传感器2023。可选地，上述数据采集子单元202还包括低通滤波器，上述低通滤波器串接在模数转换单元201的输入端与所述模拟量采集器的输出端之间。上述低通滤波器可以包括第一低通滤波器2024、第二低通滤波器2025以及第三低通滤波器2026；第一低通滤波器2024串接在模数转换单元的输入端2011 与电流采样电路2021之间；第二低通滤波器2025串接在模数转换单元的输入端2011与油压传感器2022之间；第三低通滤波器2026串接在模数转换单元的输入端2011与阀位传感器2023之间。
71.上述模数转换单元201可以包含多个输入端，上述模数转换单元的输入端 2011与多个数据采集子单元202连接。
72.上述数据采集设备，数据采集单元20中通过数据采集子单元202采集伺服阀的特征信息，并通过模数转换单元201将特征信息转换成数字信号，使得主控单元10可以识别上述特征信息，从而可以根据特征信息获得伺服阀的特征曲线；进一步地，由于数据采集单元20中通过第一低通滤波器2024、第二低通滤波器2025以及第三低通滤波器2026对各传感器采集的信号进行滤波处理，使得主控单元10可以获得更准确的特征信息，从而获得更准确的特征曲线。
73.在其中一个实施例中，如图5所示，上述设备还包括电源模块40，电源模块40包括交直流转换电路401和直流变压电路402；上述直流变压电路402的输入端与交直流转换电路401的输出端连接，直流变压电路402的输出端分别与主控单元10、数据采集单元20和信号输出单元30的供电输入端连接。上述交直流转换电路401可用于将输入的交流电转变成直流电，交直流转换电路401 输出的直流电压可以是28v，也可以是24v，还可以是5.5v，在此不做限定。上述直流变压电路402用于将交直流转换电路401输出的直流电转换成数据采集设备中各个设备单元需要的工作电压。例如，上述阀位传感器2023需要的工作电压为15v，上述油压传感器2022需要的工作电压为9v，上述主控单元10 需要的工作电压为5v，上述信号发生器301需要的工作电压为3.3v，上述信号放大器302需要的工作电压为24v。上述直流变压电路402包括多个dc
‑
dc电路，将交直流转换电路401输出的24v分别转换成5v、3.3v、15v、9v以及稳定的24v。
74.可选地，上述电源模块40还包括蓄电池403；蓄电池403与直流变压电路 402的输入端连接，并且可以与输入电源连接，对输出电源的电能进行存储，使得输入电源无法正常工作时，可以通过蓄电池403的电源向数据采集设备中的各设备单元供电，提升了数据采集设备的稳定性和可靠性。
75.上述数据采集设备，通过电源模块40对设备中的各电源进行统一管理，简化了数据采集设备中的电源布局，提升了设备的可靠性。
76.在其中一个实施例中，如图6所示，上述设备还包括操作面板50；操作面板50包括
传感器连接接口501、驱动电流调整装置502、伺服阀开关控制装置 503、显示屏幕504和电源连接接口505。
77.其中，上述传感器连接接口501用于将油压传感器2022的输出端、阀位传感器2023的输出端与模数转换单元201连接。
78.上述驱动电流调整装置502包括占空比调整控件5021，使得工作人员可以手动调整脉冲信号的占空比，可选地，上述驱动电流调整装置502还包括驱动电流的电流值展示装置5022以及驱动电流的占空比展示装置5023，使得工作人员可以直观地看到驱动电流的电流值大小和驱动电流的占空比大小。上述占空比调整控件5021可以是旋钮式控件，也可以是数字拨码式控件。
79.上述伺服阀开关装置503与伺服阀连接，用于控制伺服阀的开启或关闭。上述显示屏幕504与主控单元10连接，用于接收主控单元10发送的特性曲线并显示，使得工作人员可以直观地获得特征曲线的信息。上述电源连接接口505 用于实现电源模块40与数据采集设备中各设备单元之间的电连接。
80.可选地，上述操作面板50中，传感器连接接口501包括多个伺服阀对应的数据采集子单元202的连接接口，上述操作面板50中包括多个伺服阀对应的驱动电流调整装置502；上述操作面板50中包括多个伺服阀对应的伺服阀开关控制装置503。
81.可选地，上述操作面板还可以包括输入电源与数据采集设备的连接接口 506，上述操作面板中还包括网线接口，上述网线接口可以用于计算机设备与主控单元10的信号连接。
82.上述操作面板50中的各个传感器连接接口501与电源连接接口505可以是插孔式接口，也可以是连接柱式接口。
83.上述数字采集设备包含操作面板50，使得工作人员采集伺服阀的特征信息时操作更便捷，避免现场操作连线混乱，提升了数据采集效率。
84.在一个实施例中，提供了一种数据采集平台，上述数据采集平台可以运行在计算机设备上，与主控单元10连接完成对主控单元10发送的特征曲线的分析和显示，还可以通过数据采集平台设置主控单元10的数据采集参数，例如采样频率、软件滤波频率等。上述数据采集平台还可以将一定历史时期内的历史特征曲线保存，并可以通过数据采集平台查找、显示上述历史特征曲线。
85.在其中一个实施例中，提供了伺服阀的数据采集过程，包括：工作人员可以在操作面板50上完成连线，包括驱动电流线缆点了，油压传感器线缆连接以及阀位传感器线缆连接，连接主控单元10和计算机设备。进一步地，工作人员可以打开电源，打开计算机设备上的操作平台，确认计算机设备和主控单元10 的通信正常。在选择需要采集的伺服阀通道之后，在数据采集平台上设置主控单元10的数据采集参数之后，主控单元10可以控制数据采集单元20采集特征数据。
86.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read
‑
only memory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(randomaccess memory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory， sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。
87.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
88.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。