专利名称：双电源低功耗自编程数据采集传输模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及野外作业用的数据采集和传输装置，具体是双电源低功耗自编程数据采集传输模块。
背景技术：
远程自动化数据采集传输是数据采集的发展趋势。现有的远程自动化数据采集传输系统主要由主控电路、数据采集电路、供电电路、数据回传电路构成，在供电电路中常常采用单一电源进行供电，即使存在双电源进行供电，则，两个电源之间的供电切换也是极其复杂的，且不可靠，同时也常常出现断电现象。另外，在数据采集电路中，常常采用单一的数据模式，即要么是单一的模拟量采集，要么是单一的数字量采集，因此现有的数据采集传输系统的数据采集单一，通用性能不高。针对上述，目前数据采集模块存在以下缺点:1.功耗较高，不适合野外长期使用，无法保证数据采集的长期稳定运行。2.通用性差，一般一种采集模块只适用于一种传感器，市面上传感器厂家众多，一旦传感器通信协议发生变化，数据采集模块则失去作用。3.电源切换电路设计复杂。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术中数据采集功耗较高、不适合野外长期使用、无法保证数据采集的长期稳定运行的问题。从而提供了一种双电源低功耗自编程数据采集传输模块。本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现:双电源低功耗自编程数据采集传输模块，包括双电源供电控制回路，其双电源供电控制回路包括主供电电源和备用供电电源、以及同时与主供电电源和备用供电电源连接并用于切换供电线路的磁保持继电器，其中磁保持继电器连接有继电器驱动芯片并受继电器驱动芯片的控制，与此同时，上述继电器驱动芯片连接有单片机，且主供电电源或\和备用供电电源通过电量检测电路与单片机连接并将主供电电源的电量状态或备用供电电源的电量状态传输给单片机。基于上述结构描述，本实用新型为解决功耗较高、不适合野外长期使用、无法保证数据采集的长期稳定运行的问题，而采用磁保持继电器作为切换电路的关键元件，其中，磁保持继电器是近几年发展起来的一种新型继电器，也是一种自动开关。和其他电磁继电器一样，对电路起着自动接通和切断作用。所不同的是，磁保持继电器的常闭或常开状态完全是依赖永久磁钢的作用，其开关状态的转换是靠一定宽度的脉冲电信号触发而完成的。基于此磁保持继电器的原理，本实用新型采用双电源设计，利用单片机和电量检测电路不间断或定期的检测主供电电源和备用供电电源的电量状态，并在编程时对主供电电源的电量设置一个上限和下限，避免主供电电源过量充电或过量放电；因此，当主电源过量放电时，单片机根据接收到的参数启动保护和切换电路的命令，该命令发送到继电器驱动芯片，继电器驱动芯片在接收到命令后启动，并发送与磁保持继电器相应的脉冲电信号给磁保持继电器，因此磁保持继电器被启动，其与主供电电源连接的一端断接，因此主供电电源不为整个数据采集系统供电，此时备用供电电源与磁保持继电器接通，开始为整个数据采集系统供电，以达到切换电路的目的。同时，可以对单片机进行编程而设置的主供电电源电量上限，此时当主供电电源的电量达到预定的上限时，此时单片机启动过量充电保护和切换电路的命令，该命令还是发送给继电器驱动芯片，继电器驱动芯片在接收到命令后启动，并发送与磁保持继电器相应的脉冲电信号给磁保持继电器，因此磁保持继电器被启动，与主供电电源连接的一端接通，此时主供电电源开始为整个数据采集系统供电，同时备用供电电源与磁保持继电器连接的一端断开，备用供电电源不供电。基于上述诠释，本实用新型采用磁保持继电器，而取代了以往复杂和不可靠的电路切换电路，同时，不需进行不断的供电控制，因此极其省电，功耗低，稳定性能高。所述单片机包括模拟量输入端口和串口端口，电量检测电路与模拟量输入端口连接。还包括与单片机连接的数据采集结构。数据采集结构分为模拟量采集结构和数字量采集结构。所述模拟量采集结构为与模拟量输入端口连接的电压输出型传感器。数字量采集结构包括与串口端口连接的232协议传感器和485协议传感器，所述232协议传感器通过232芯片连接至串口端口，485协议传感器通过485芯片连接至串口端□。还包括与串口端口连接的GPRS传输模块。所述主供电电源为铅蓄电池，备用供电电源为干电池。所述主供电电源为带太阳能充电电路的电源电路。所述主供电电源为高压供电回路或低压供电回路。针对现在市面上的数据采集传输模块存在的缺陷，包括电压输出、232串口输出、485串口输出等类型的数据采集问题，可自行设置模块与传感器的串口握手协议，并且采用GPRS传输方式将数据传回服务器。该模块采用低功耗设计，在软件编写时即采用低功耗设计思路，同时采用两路电源供电，当主电源电量较低时可以切换到备用电源供电，可保证模块的长期运行。模块电路简单，操作便捷。另外，本实用新型具体采用铅蓄电池和干电池两组作为主供电电源和备用供电电源。单片机随时检测铅蓄电池电压，当测得蓄电池电压低于设定值时，控制电源切换系统将供电电源由铅蓄电池切换到干电池。电源切换系统主要依靠磁保持继电器实现。单片机通过继电器驱动芯片控制磁保持继电器进行电源切换。磁保持继电器只需要一个脉冲电压即可控制，而无需额外电源，因此磁保持继电器的使用相比传统的继电器，系统的功耗大大降低了。而且使用磁保持继电器进行电源切换，相比于模拟电路，大大简化了实现原理及电路设计。单片机的自带AD转换器，可采集电压输出传感器的信号；多串口的单片机可分别连接232芯片及485芯片，可以和不同串口协议的传感器通信。采集模块采集的数据可通过串口发至GPRS数据传输模块(市面常见的传输模块)实现数据远程传输。综合上述，本实用新型的关键点在于:磁保继电器电源切换电路和数据采集模块的通用性。[0023]电源切换电路的现有技术基本利用三极管的截止特性，其电路设计对模拟电路基础要求较高。通过磁保持继电器可明显简化电路，且磁保持继电器只在磁保持继电器动作瞬间耗电，功耗非常低。市面上的数据采集模块往往是针对某一种传感器配套使用的，本设计中的数据采集传输模块可任意编写与传感器通信命令，并固化在模块中。业务人员使用时，可根据传感器或下位机的通信协议编写采集命令，数据采集传输模块即可按照业务人员编写好的通信格式自动工作。该模块兼容232、485串口协议及电压型输出类传感器。本实用新型的优点在于:功耗极低，适合野外长期使用，保证数据采集的长期稳定运行。通用性高，可适用于多种传感器。电源切换电路设计简单，只需磁保持继电器和继电器驱动芯片构成即可。
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。实施例1:如图1所示，双电源低功耗自编程数据采集传输模块，包括双电源供电控制回路，其双电源供电控制回路包括主供电电源和备用供电电源、以及同时与主供电电源和备用供电电源连接并用于切换供电线路的磁保持继电器，其中磁保持继电器连接有继电器驱动芯片并受继电器驱动芯片的控制，与此同时，上述继电器驱动芯片连接有单片机，且主供电电源或\和备用供电电源通过电量检测电路与单片机连接并将主供电电源的电量状态或备用供电电源的电量状态传输给单片机。本实用新型采用磁保持继电器作为切换电路的关键元件，其中，磁保持继电器是近几年发展起来的一种新型继电器，也是一种自动开关。和其他电磁继电器一样，对电路起着自动接通和切断作用。所不同的是，磁保持继电器的常闭或常开状态完全是依赖永久磁钢的作用，其开关状态的转换是靠一定宽度的脉冲电信号触发而完成的。基于此磁保持继电器的原理，本实用新型采用双电源设计，利用单片机和电量检测电路不间断或定期的检测主供电电源和备用供电电源的电量状态，并在编程时对主供电电源的电量设置一个上限和下限，避免主供电电源过量充电或过量放电；因此，当主电源过量放电时，单片机根据接收到的参数启动保护和切换电路的命令，该命令发送到继电器驱动芯片，继电器驱动芯片在接收到命令后启动，并发送与磁保持继电器相应的脉冲电信号给磁保持继电器，因此磁保持继电器被启动，其与主供电电源连接的一端断接，因此主供电电源不为整个数据采集系统供电，此时备用供电电源与磁保持继电器接通，开始为整个数据采集系统供电，以达到切换电路的目的。同时，可以对单片机进行编程而设置的主供电电源电量上限，此时当主供电电源的电量达到预定的上限时，此时单片机启动过量充电保护和切换电路的命令，该命令还是发送给继电器驱动芯片，继电器驱动芯片在接收到命令后启动，并发送与磁保持继电器相应的脉冲电信号给磁保持继电器，因此磁保持继电器被启动，与主供电电源连接的一端接通，此时主供电电源开始为整个数据采集系统供电，同时备用供电电源与磁保持继电器连接的一端断开，备用供电电源不供电。实施例2如图1所示，本实施例与实施例1的区别在于，实施例1提及的单片机包含模拟量输入端口和串口端口，电量检测电路与模拟量输入端口连接。还包括与单片机连接的数据采集结构。数据采集结构分为模拟量采集结构和数字量采集结构。所述模拟量采集结构为与模拟量输入端口连接的电压输出型传感器。数字量采集结构包括与串口端口连接的232协议传感器和485协议传感器，所述232协议传感器通过232芯片连接至串口端口，485协议传感器通过485芯片连接至串口端口。通过该单片机，可以连接包含数字信号的采集器件和模拟信号的采集器件，如电压型温度传感器(模拟量)、数字型温度传感器(数字量)等。电压型温度传感器通过模拟量输入端口连接在单片机上，数字型温度传感器通过串口端口连接在单片机上。实施例3如图1所示，本实施例与实施例1和实施例2的区别在于:还包括与串口端口连接的GPRS传输模块。通过GPRS传输模块可以将采集到的数据通过串口发送给GPRS传输模块，并上传到后台服务器上。实施例4本实施例在实施例1-3中任意一例中，优先将主供电电源选用为铅蓄电池或锂电池或镍镉蓄电池，备用供电电源选用为干电池或锂电池或镍镉蓄电池。实施例5本实施例在实施例1-3中任意一例中，优先将所述主供电电源为带太阳能充电电路的电源电路。以备长时间的进行野外作业。实施例6本实施例中，本实施例所述主供电电源为高压供电回路或低压供电回路。可将本实用新型的设计思路应用到高压供电中，当主供电电源为高压供电回路时，即针对高压供电回路输送电源异常时，可以开启保护，而进行切换电源，而此时的电量检测电路采集的信息是针对高压供电回路的异常信息，如瞬间高压，这时，可根据单片机的程序启动，切换到备用回路上。如上所述，则能很好的实现本实用新型。
权利要求1.双电源低功耗自编程数据采集传输模块，其特征在于:包括双电源供电控制回路，其双电源供电控制回路包括主供电电源和备用供电电源、以及同时与主供电电源和备用供电电源连接并用于切换供电线路的磁保持继电器，其中磁保持继电器连接有继电器驱动芯片并受继电器驱动芯片的控制，与此同时，上述继电器驱动芯片连接有单片机，且主供电电源或\和备用供电电源通过电量检测电路与单片机连接并将主供电电源的电量状态或备用供电电源的电量状态传输给单片机。
2.根据权利要求1所述的双电源低功耗自编程数据采集传输模块，其特征在于:所述单片机包括模拟量输入端口和串口端口，电量检测电路与模拟量输入端口连接。
3.根据权利要求2所述的双电源低功耗自编程数据采集传输模块，其特征在于:还包括与单片机连接的数据采集结构。
4.根据权利要求3所述的双电源低功耗自编程数据采集传输模块，其特征在于:数据采集结构分为模拟量采集结构和数字量采集结构。
5.根据权利要求4所述的双电源低功耗自编程数据采集传输模块，其特征在于:所述模拟量采集结构为与模拟量输入端口连接的电压输出型传感器。
6.根据权利要求4所述的双电源低功耗自编程数据采集传输模块，其特征在于:数字量采集结构包括与串口端口连接的232协议传感器和485协议传感器，所述232协议传感器通过232芯片连接至串口端口，485协议传感器通过485芯片连接至串口端口。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的双电源低功耗自编程数据采集传输模块，其特征在于:还包括与串口端口连接的GPRS传输模块。
8.根据权利要求1-6中任意一项所述的双电源低功耗自编程数据采集传输模块，其特征在于:所述主供电电源为铅蓄电池，备用供电电源为干电池。
9.根据权利要求1-6中任意一项所述的双电源低功耗自编程数据采集传输模块，其特征在于:所述主供电电源为带太阳能充电电路的电源电路。
10.根据权利要求1-6中任意一项所述的双电源低功耗自编程数据采集传输模块，其特征在于:所述主供电电源为高压供电回路或低压供电回路。
专利摘要本实用新型公开了双电源低功耗自编程数据采集传输模块，包括双电源供电控制回路，其双电源供电控制回路包括主供电电源和备用供电电源、以及同时与主供电电源和备用供电电源连接并用于切换供电线路的磁保持继电器，其中磁保持继电器连接有继电器驱动芯片并受继电器驱动芯片的控制，与此同时，上述继电器驱动芯片连接有单片机，且主供电电源或\和备用供电电源通过电量检测电路与单片机连接并将主供电电源的电量状态或备用供电电源的电量状态传输给单片机。本实用新型的优点在于功耗极低，适合野外长期使用，保证数据采集的长期稳定运行。通用性高，可适用于多种传感器。电源切换电路设计简单，只需磁保持继电器和继电器驱动芯片构成即可。
文档编号G05B19/042GK203012413SQ20132003934
公开日2013年6月19日 申请日期2013年1月25日 优先权日2013年1月25日
发明者李扬, 郭启锋, 季伟峰, 黄磊博 申请人:中国地质科学院探矿工艺研究所