一种模拟输入信号的切换系统的制作方法

一种模拟输入信号的切换系统
【技术领域】
1.本实用新型实施例涉及物联网业务领域，尤其涉及一种模拟输入信号的切换系统。


背景技术：

2.模拟电压、电流输入在动环采集监控领域的应用相当广泛，在数字控制系统中，常常需要将外部的模拟信号(电压信号或电流信号)变换为中央处理器(centralprocessing unit，cpu)的模拟输入管脚所能接收的电压信号，为了节省成本，减小装置的体积，充分利用cpu的模数转换(analogue-to-digital conversion，adc) 转换资源，往往会将同一个模拟输入口设计成既能适应用户电压输入，又能适应用户电流输入。
3.相关技术中，在不同场合的应用需在模拟电压、电流输入两者之间实现切换，通常都是采用跳线开关(或拨码开关)的方式来实现，通过改变跳线器(或拨码开关的触头)的位置来实现用户模拟输入方式(电压或电流)的选择。跳线开关 (或拨码开关)必须由用户手动进行模拟电压、电流的切换，在数字控制系统的产品设计时需要将跳线开关(或拨码开关)暴露在用户易接触的地方，且需留出用户的手指或镊子操作的空间，从而增加了数字控制装置的体积，增加了结构设计的成本，同时还会影响产品的紧凑度和美观度。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种模拟输入信号的切换系统，能够减少结构设计的成本，提高产品的紧凑度和美观度。
5.第一方面，本实用新型实施例提供了一种模拟输入信号的切换系统，所述系统包括：微控制单元mcu、窄带物联网nb_iot模块和模拟量输入ai模拟输入电路，所述mcu与所述nb_iot模块连接，所述mcu与所述ai模拟输入电路连接。
6.在一种可能的实现方式中，所述ai模拟输入电路包括控制模块和信号检测模块，所述控制模块与所述信号检测模块连接。
7.在一种可能的实现方式中，所述控制模块包括：第一电阻、电阻三极管、第二电阻和继电器，所述继电器包括多个引脚，所述继电器的多个引脚包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚和第八引脚；
8.所述电阻三极管的基极与所述第一电阻的第一端连接至第一节点，所述第二电阻的第一端连接至所述第一节点；
9.所述电阻三极管的发射极与所述第二电阻的第二端连接至第二节点，所述第二节点接地；
10.所述电阻三极管的集电极与所述继电器的第一引脚连接；
11.所述继电器的第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚和第八引脚与所述信号检测模块连接；
12.所述第一电阻的第二端与所述mcu连接。
13.在一种可能的实现方式中，所述信号检测模块包括：第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、外部信号接入端口和模数转换端口；
14.所述第三电阻的第一端与所述控制模块连接；所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端连接至第三节点，所述控制模块连接至所述第三节点；
15.所述第四电阻的第二端接地；
16.所述第五电阻的第一端与所述控制模块连接；
17.所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端连接至第四节点，所述控制模块连接至所述第四节点；
18.所述第六电阻的第二端接地；
19.所述控制模块连接至外部信号接入端口的第一端；
20.所述控制模块连接至模数转换端口的第一端。
21.在一种可能的实现方式中，
22.所述第三电阻的第一端连接至所述继电器的第三引脚；
23.所述第五电阻的第一端连接至所述继电器的第四引脚；
24.所述继电器的第五引脚连接至所述第三节点；
25.所述继电器的第六引脚连接至所述第四节点；
26.所述外部信号接入端口的第一端连接至继电器的第八引脚；
27.所述模数转换端口的第一端连接至继电器的第七引脚。
28.在一种可能的实现方式中，所述系统包括：平台，所述平台与所述nb_iot 模块连接。
29.在一种可能的实现方式中，所述模数转换端口的第二端与mcu连接。
30.在一种可能的实现方式中，所述模数转换端口的第二端与所述mcu的具有模数转换adc功能的gpio接口连接。
31.本实用新型实施例提供的技术方案中，该系统包括窄带物联网mcu、窄带物联网nb_iot模块和ai模拟输入电路，mcu与nb_iot模块连接，mcu与 ai模拟输入电路连接。本实用新型实施例中使用模拟输入信号的切换系统代替切换开关，从而减少了结构设计的成本，提高了产品的紧凑度和美观度。
【附图说明】
32.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
33.图1为本实用新型实施例提供的一种模拟输入信号的切换系统的结构示意图；
34.图2为本实用新型实施例提供的一种ai模拟输入电路的结构示意图。
【具体实施方式】
35.为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。
36.应当明确，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
37.在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
38.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，甲和/或乙，可以表示：单独存在甲，同时存在甲和乙，单独存在乙这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
39.图1为本实用新型实施例提供的一种模拟输入信号的切换系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：窄带物联网(narrow band internet of things， nb_iot)模块11、微控制单元(micro controller unit，mcu)12、模拟量输入 (analog input，ai)模拟输入电路13。nb_iot模块11与mcu 12连接，mcu12与ai模拟输入电路13连接。ai模拟输入电路13用于将模拟量输出至mcu 12，其中，ai模拟输入电路13输出的模拟量为电压信号。mcu 12用于接收ai 模拟输入电路13输出的模拟量，并将模拟量转换为数字信号；mcu 12还用于接收nb_iot模块11下发的类型检测指令。mcu 12还用于根据类型检测指令，通过软件算法对数字信号进行计算生成数字信号的信号值，其中，信号值为电压值或电流值。具体的，当nb_iot模块11下发的类型检测指令为电流型检测指令时，mcu 12通过软件算法对数字信号进行计算生成数字信号的电流值；当 nb_iot模块11下发的类型检测指令为电压型检测指令时，mcu 12通过软件算法对数字信号进行计算生成数字信号的电压值。mcu 12还用于对类型检测指令进行解析生成解析结果。mcu 12还用于根据解析结果确定控制脚的电压是高电平或低电平；具体的，当控制脚的电压是高电平时，mcu 12还用于将数字信号的电流值输出至nb_iot模块11；nb_iot模块11用于接收mcu 12输出的数字信号的电流值；nb_iot模块11还用于对数字信号的电流值进行加密生成数字信号的加密信号值；当控制脚的电压是低电平时，mcu 12还用于将数字信号的电压值输出至nb_iot模块11；nb_iot模块11用于接收mcu 12输出的数字信号的电压值；nb_iot模块11还用于对数字信号的电压值进行加密生成数字信号的加密信号值；nb_iot模块11还用于将类型检测指令下发至mcu 12。
40.如图1所示，进一步地，该系统还包括：平台14。平台14与nb_iot模块 11连接。nb_iot模块11还用于将数字信号的加密信号值输出至平台14；平台 14用于将数字信号的加密信号值进行记录和保存；平台14还用于将类型检测指令下发至nb_iot模块11，其中，类型检测指令包括电流型检测指令或电压型检测指令，具体的，平台14根据用户的操作将类型检测指令下发至nb_iot模块 11，当用户通过平台14选择电流型检测电路时，平台14将电流型检测指令下发至nb_iot模块11；当用户通过平台14选择电压型检测电路时，平台14将电压型检测指令下发至nb_iot模块11。
41.本实用新型实施例中，nb_iot模块11与mcu 12通过串口晶体管-晶体管逻辑(transistor transistor logic，ttl)连接。
42.本实用新型实施例中，mcu 12与ai模拟输入电路13通过通用输入/输出口 (general purpose input output，gpio)连接。
43.本实用新型实施例中，整个系统架构以nb_iot模块11为核心。
44.本实用新型实施例中，平台14可以为onenet平台或手机软件模块。
45.本实用新型实施例中，mcu 12型号为stm32f103rct6。
46.本实用新型实施例提供的技术方案中，该系统包括窄带物联网mcu、窄带物联网nb_iot模块和ai模拟输入电路，mcu与nb_iot模块连接，mcu与 ai模拟输入电路连接。本实用新型实施例中使用模拟输入信号的切换系统代替切换开关，从而减少了结构设计的成本，提高了产品的紧凑度和美观度。
47.图2为本实用新型实施例提供的一种ai模拟输入电路的结构示意图，如图 2所示，该ai模拟输入电路13包括：控制模块15和信号检测模块16，控制模块15与信号检测块16连接。
48.控制模块15包括：第一电阻r1、电阻三极管q、第二电阻r2和继电器k，继电器k包括多个引脚，其中，继电器k的多个引脚包括第一引脚1、第二引脚 2、第三引脚3、第四引脚4、第五引脚5、第六引脚6、第七引脚7和第八引脚 8，电阻三极管q包括基极、集电极和发射极。信号检测模块16包括：第三电阻 r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第三节点c、第四节点d、外部信号接入端口e和模数转换端口f。
49.电阻三极管q的基极与第一电阻r1的第一端连接至第一节点a，第二电阻 r2的第一端连接至第一节点a；电阻三极管q的发射极与第二电阻r2的第二端连接至第二节点b，第二节点b接地；电阻三极管q的集电极与继电器k的第一引脚1连接；继电器k的第三引脚3、第四引脚4、第五引脚5、第六引脚6、第七引脚7和第八引脚8与信号检测模块16连接；第一电阻r1的第二端与mcu 12连接，其中，第一电阻r1的第二端与mcu 12的控制脚连接。
50.第三电阻r3的第一端与控制模块15连接；第三电阻r3的第二端与第四电阻r4的第一端连接至第三节点c；控制模块15连接至第三节点c；第四电阻r4 的第二端接地；第五电阻r5的第一端与控制模块15连接；第五电阻r5的第二端与第六电阻r6的第一端连接至第四节点d；控制模块15连接至第四节点d；第六电阻r6的第二端接地。
51.本实用新型实施例中，第三电阻r3的第一端连接至继电器k的第三引脚3；第五电阻r5的第一端连接至继电器k的第四引脚4；继电器k的第五引脚5连接至第三节点c；继电器k的第六引脚6连接至第四节点d；外部信号接入端口 e的第一端连接至继电器k的第八引脚8；模数转换端口f的第一端连接至继电器k的第七引脚7。
52.本实用新型实施例中，继电器k的第二引脚2与电源vcc连接；外部信号接入端口e的第二端与终端连接；模数转换端口f的第二端与mcu 12连接。
53.例如，电阻三极管q的型号为c9013。继电器k的型号为hfd4/5v。第一电阻r1的阻值为1kω，第二电阻r2的阻值为100kω，第三电阻r3的阻值为0ω，第四电阻r4的阻值为200ω，第五电阻r5与第六电阻r6的阻值均为10kω。电阻精度均在0.1％以内。
54.本实用新型实施例中，继电器k的第三引脚3和第五引脚5为no脚，继电器k的第四引脚4和第六引脚6为nc脚，继电器k的第七引脚7和第八引脚8 为do脚。
55.本实用新型实施例中，例如，当mcu 12确定出控制脚的电压是高电平时，检测电路的类型为电流型检测电路，此时，电阻三极管q导通，继电器k的第一引脚1和第二引脚2得电，继电器k的第三引脚3和第五引脚5闭合，继电器 k的第七引脚7和第八引脚8导通，继电器k的第七引脚输入模拟量，该模拟量经继电器k的第三引脚3流入第三电阻r3及第四电阻r4，此时，因为继电器k 的第五引脚5闭合与第八引脚8导通，继电器k的第八引脚8的线路与
继电器k 的第五引脚5和第三节点c之间的线路导通，继电器k第八引脚8与外部信号接入端口e和终端导通，所以，第四电阻r4与终端为并联的关系，第四电阻r4的电压值即为终端的电压值，经mcu 12的adc功能将终端的电压值转化为数字信号，mcu12再通过软件算法对数字信号进行计算生成数字信号的电流值；或者，当mcu 12确定控制脚的电压是低电平时，检测电路的类型为电压型检测电路，此时，电阻三极管q截止，继电器k的第一引脚1和第二引脚2失电，继电器k的第四引脚4和第六引脚6闭合，继电器k的第七引脚7和第八引脚8 导通，继电器k的第七引脚7输入模拟量，该模拟量经继电器k的第四引脚4 流入第五电阻r5及第六电阻r6，此时，因为继电器k的第四引脚4和第六引脚6闭合，继电器k的第七引脚7和第八引脚8导通，继电器k的第八引脚8 的线路与继电器k的第六引脚6和第四节点d之间的线路导通，继电器k第八引脚8与外部信号接入端口e和终端导通，所以，第六电阻r6的与终端为并联的关系，经第五电阻r5分压后的第六电阻r6的电压值即为终端的电压值，经 mcu 12的adc功能将终端的电压值转化为数字信号，mcu12再通过软件算法对数字信号进行计算生成数字信号的电压值。
56.本实用新型实施例提供的技术方案中，该系统包括窄带物联网mcu、窄带物联网nb_iot模块和ai模拟输入电路，mcu与nb_iot模块连接，mcu与 ai模拟输入电路连接。本实用新型实施例中使用模拟输入信号的切换系统代替切换开关，从而减少了结构设计的成本，提高了产品的紧凑度和美观度。
57.本实用新型实施例中，mcu通过ai模拟输入电路实时检测终端上报的ai 模拟量可以实现模拟信号接口技术规范之间在线切换，易于实现各种本地控制、远程控制等自动化控制方案。
58.本实用新型实施例中的模拟输入信号的切换系统可减少整机故障率，降低售后维护成本，缩短现场调试时间，加快设备调试安装的进度。
59.本实用新型实施例中的模拟输入信号的切换系统使用半导体电路代替切换开关，没有环境下物理触点腐蚀和污染引起接触不良问题；不用打开机盖，使用更便捷，更适合快速现场调试；不需要用手触摸内部器件，电路复杂性降低；输出模拟信号技术参数由软件控制，可以实现多种模拟信号接口技术规范之间自由切换。
60.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。