用于家具库房的数据采集装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数据采集技术领域，具体地，涉及一种用于家具库房的数据采集装置。
【背景技术】
[0002]数据采集技术一般利用传感器采集信号，并通过有线或无线的方式传输给现场的上位机或者远程控制中心，其采集数据和控制非常方便，在工业、航天、军事等方面具有很强的实用性。数据采集技术中采集的信号类型主要包括电压信号、电流信号、频率信号以及开关量信号，随着现代技术的发展，用于采集信号的传感器主要输出标准的电压电流信号，而传感器是将外部的非电量信号转换成标准的电信号进行输出。
[0003]随着现代科技发展，数据采集技术在众多领域得到了广泛的应用和发展。同时对数据采集的精度、抗干扰能力、安全和通信兼容等方面提出了更高的要求。
[0004]在家具行业，家具库房是存放家具原材料和成品的主要场所，这些场所具有较高的防火、防水要求，而人工检查不免存在疏漏。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种用于家具库房的数据采集装置，该用于家具库房的数据采集装置实时采集库房数据传回给控制中心，便于控制中心及时了解库房状况。
[0006]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:
用于家具库房的数据采集装置包括微处理器、电源模块、通信模块、光耦隔离模块、信号调理模块、开关量输入模块、模拟量输入模块、报警模块，所述开关量输入模块通过光耦隔离模块连接微处理器，所述模拟量输入模块通过信号调理模块连接至微处理器，所述微处理器还分别连接电源模块、通信模块、报警模块，所述微处理器还包括AD转换模块，该AD转换模块的输入端与信号调理模块的输出端相连。
[0007]作为本发明的进一步改进，所述信号调理模块包括依次连接的滤波模块、线性光耦隔离模块、限幅模块，限幅模块的输出端连接AD转换模块的输入端。
[0008]优选地，所述线性光耦隔离模块采用HCNR201型号的线性光耦。
[0009]作为本发明的又一改进，所述开关量输入模块包括光稱合器U1、电容Cl、电阻R1、电阻R2，电容Cl和电阻Rl串联后电阻Rl连接12V电源，电容Cl连接开关量信号输入端口，光耦合器Ul的2个输入端并联在电容Cl两端，其一个输出端接地，另一输出端同时连接微处理器的输入端和电阻R2，电阻R2另一端连接3.3V电源。
优选的，所述光稱合器Ul米用TLP521光电稱合器。
[0010]优选的，所述微处理器采用意法半导体公司的STM32F101增强型闪存微控制器。
[0011]综上，本发明的有益效果是:本发明的用于家具库房的数据采集装置能够采集电压、电流和开关量信号，能够与温度、湿度、烟雾等传感器配合采集库房内的温湿度和烟雾数据，并通过通信模块传输库房数据传回给控制中心，便于控制中心及时了解库房状况，在采集数据异常时能够启动报警模块进行报警，安全性高。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的结构框图；
图2是开关量输入模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0014]如图1所示，用于家具库房的数据采集装置，包括微处理器、电源模块、通信模块、光耦隔离模块、信号调理模块、开关量输入模块、模拟量输入模块、报警模块，所述开关量输入模块通过光耦隔离模块连接微处理器，所述模拟量输入模块通过信号调理模块连接至微处理器，所述微处理器还分别连接电源模块、通信模块、报警模块，所述微处理器还包括AD转换模块，该AD转换模块的输入端与信号调理模块的输出端相连。
[0015]信号采集主要包括电压信号、电流信号、频率信号以及开关量信号，随着现代技术的发展，传感器主要输出标准的电压电流信号，而传感器是将外部的非电量信号转换成标准的电信号进行输出，本实施例中的数据采集装置可以与温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器相连，同时采集这些传感器输出的电压、电流、开关量输入输出信号，且每个部分独立工作，均采用信号隔离技术，数据采集装置与上位机采用RS485通信，使用MODBUS协议作为通信规约，便于数据采集装置与其他工业设备实现数据共享。
[0016]下面对各主要模块结构进行详细说明:
所述微处理器采用意法半导体公司的STM32F101增强型闪存微控制器，使用性价比较高的STM32F101作为核心处理器，时钟倍频后处理速度可达36MHz ;内部自带12位AD转换通道，保证数据采样和处理的速度和精度。STM32F101包括晶振电路、复位电路和SW程序调试接口电路，晶振电路主要为系统工作提供所需要的时钟，通过初始化配置STM32F101内部的时钟寄存器,可将外部时钟频率倍频到36MHz ;复位电路主要用于防止数据采集装置程序跑飞或者死机时手动复位，同时在程序内部加入看门狗复位，程序在正常运行时正常喂狗，而当程序跑飞时数据采集装置也可自动完成复位，使程序重新执行；SW程序调接口电路，主要用于开发人员对STM32F101进行编程和在线仿真调试，完成数据采集装置的软件设计。由于STM32F101性价比较高，片内集成资源丰富，在设计数据采集装置时可大大简化外部硬件电路设计。
[0017]所述信号调理模块包括依次连接的滤波模块、线性光耦隔离模块、限幅模块，限幅模块的输出端连接AD转换模块的输入端。
[0018]本实施例中的数据采集装置可工作于DC12V，但由于STM32F101工作电压为3.3V，因此还需通过电源模块将12V电源转为DC+5V后再转为DC+3.3V，供给STM32F101使用，电源模块采用常用的LDO电路即可，本实施例中不再赘述其电路图。
[0019]如图2所不,所述开关量输入模块包括光稱合器U1、电容Cl、电阻R1、电阻R2,电容Cl和电阻Rl串联后电阻Rl连接12V电源，电容Cl连接开关量信号输入端口 IN，光耦合器Ul的2个输入端并联在电容Cl两端，其一个输出端接地，另一输出端STM32-1/0同时连接微处理器的输入端和电阻R2，电阻R2另一端连接3.3V电源。STM32F101的I/O 口都能配置为开关量I/O 口，电阻Rl和电容Cl构成一阶低通滤波器滤除高频噪声，减小信号的毛刺。所述光耦合器Ul采用TLP521光电耦合器。
[0020]开关量输入接口主要用于采集外部开关量信号，此部分电路使用TLP521光耦进行隔离，保证信号采样电路的安全性，同时可减小电路干扰。开关量信号从IN输入，经光耦Ul输出至STM32的GP1 口，实现对外部开关量信号的检测。
[0021]所述通信模块采用RS485通信模块，RS485通信主要实现采集的数据传输，为保证数据传输的安全性和通信的兼容性，在硬件设计上使用SP3485作为收发控制器，同时使用TLP521光耦进行隔离，保证数据采集卡硬件通信的安全；在软件设计上使用工业标准的MODBUS协议作为RS485通信规约，保证系统良好的兼容性和数据传输的准确性。
[0022]所述线性光耦隔离模块采用HCNR201型号的线性光耦。本实施例中对RS485通信电路和模拟量的信号采样电路均用了信号隔离技术，供给RS485芯片工作的电源和模拟量信号处理电路中的线性光耦电源均需通过隔离电源模块B0505S转换产生，该模块可将+5V电源输出为另一路隔离电源，而且芯片隔离电压能达到1000VDC，温度特性较好。
[0023]所述报警模块为声光报警器，温湿度数据、烟雾数据异常时可以通过报警模块进行现场报警，通知值班人员。
[0024]本发明采集数据的原理是:
数据采集装置具有标准的电压、电流以及开关量输入信号采样接口。模拟量信号采样接口电路，使用HCNR201线性光耦进行信号隔离。电压信号接口可输入DC0-5V信号，输入的电压信号经过电压信号调理电路对信号进行滤波、隔离和限幅后送入STM32F101的AD采样通道；电流信号接口可输入4-20mA信号，输入的电流信号通过精密采样电阻，将电流信号转换成电压信号，然后再将转换的电压信号送入电压信号调理电路进行处理，最后再送入AD采样通道；开关量输入接口采用光耦进行隔离，实现光电转换和隔离保护。STM32F101将采样的数据进行软件处理后，再通过RS485通信接口将数据上传至控制中心的上位机或者其他设备，完成数据采集处理和通信的功能，便于控制中心及时了解库房实时状况。微处理器判断温湿度数据、烟雾数据异常时可以通过报警模块进行现场报警，通知值班人员。
[0025]以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.用于家具库房的数据采集装置，其特征在于，包括微处理器、电源模块、通信模块、光耦隔离模块、信号调理模块、开关量输入模块、模拟量输入模块、报警模块，所述开关量输入模块通过光耦隔离模块连接微处理器，所述模拟量输入模块通过信号调理模块连接至微处理器，所述微处理器还分别连接电源模块、通信模块、报警模块，所述微处理器还包括AD转换模块，该AD转换模块的输入端与信号调理模块的输出端相连。2.根据权利要求1所述的用于家具库房的数据采集装置，其特征在于，所述信号调理模块包括依次连接的滤波模块、线性光耦隔离模块、限幅模块，限幅模块的输出端连接AD转换模块的输入端。3.根据权利要求2所述的用于家具库房的数据采集装置，其特征在于，所述线性光耦隔离模块采用HCNR201型号的线性光耦。4.根据权利要求1至3任一所述的用于家具库房的数据采集装置，其特征在于，所述开关量输入模块包括光稱合器U1、电容Cl、电阻R1、电阻R2,电容Cl和电阻Rl串联后电阻Rl连接12V电源，电容Cl连接开关量信号输入端口，光耦合器Ul的2个输入端并联在电容Cl两端，其一个输出端接地，另一输出端同时连接微处理器的输入端和电阻R2，电阻R2另一端连接3.3V电源。5.根据权利要求4所述的用于家具库房的数据采集装置，其特征在于，所述光耦合器Ul采用TLP521光电耦合器。6.根据权利要求1至3任一所述的用于家具库房的数据采集装置，其特征在于，所述微处理器采用意法半导体公司的STM32F101增强型闪存微控制器。
【专利摘要】本发明涉及数据采集技术领域，具体公开了一种用于家具库房的数据采集装置，包括微处理器、电源模块、通信模块、光耦隔离模块、信号调理模块、开关量输入模块、模拟量输入模块、报警模块，开关量输入模块通过光耦隔离模块连接微处理器，模拟量输入模块通过信号调理模块连接至微处理器，微处理器还分别连接电源模块、通信模块、报警模块，微处理器还包括AD转换模块，该AD转换模块的输入端与信号调理模块的输出端相连。本发明能够与温度、湿度、烟雾等传感器配合采集库房内的温湿度和烟雾数据，并通过通信模块传输库房数据传回给控制中心，便于控制中心及时了解库房状况，在采集数据异常时能够启动报警模块进行报警，安全性高。
【IPC分类】G01D21/02
【公开号】CN105628082
【申请号】CN201410575721
【发明人】刘荣伟
【申请人】刘荣伟
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年10月25日