數(shù)據(jù)采集無紙記錄儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種數(shù)據(jù)采集無紙記錄儀，包括殼體和設(shè)于殼體中的主板、采集板、開關(guān)電源板、液晶控制背板、彩色液晶屏和總線轉(zhuǎn)接板；主板包括32位ARM處理器；采集板包括冷端補償電路、光耦隔離電路、采樣電路、多級運算放大電路、24位AD轉(zhuǎn)換器、采樣處理器和連接器；液晶控制背板與彩色液晶屏連接；總線轉(zhuǎn)接板上設(shè)有連接器和接線端子；主板、采集板、開關(guān)電源板和液晶控制背板上的連接器分別與總線轉(zhuǎn)接板的連接器相連以實現(xiàn)電源與信號在各線路板間的傳輸。本實用新型的有益效果是：提高了運算速率，并可處理更多的采樣數(shù)據(jù)，采樣數(shù)據(jù)的傳輸通道最高可達60路，提高了可用的采樣通道數(shù)量。
【專利說明】數(shù)據(jù)采集無紙記錄儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及自動化控制類儀表領(lǐng)域，尤其涉及一種用于溫度、壓力、液位和流量等工業(yè)物理量的采集、運算和控制的數(shù)據(jù)采集無紙記錄儀。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有工業(yè)無紙記錄儀是由有紙記錄儀過渡而來，其硬件結(jié)構(gòu)采用8位或16位處理器、12位AD轉(zhuǎn)換器、單色液晶屏、開關(guān)電源等部件組成，其特點是無紙化記錄工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息，可切換接收不同的傳感器傳輸而來的信號，內(nèi)置存儲器，可與計算機實現(xiàn)串行通訊，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)。
[0003]但隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，此類的無紙記錄儀已經(jīng)開始出現(xiàn)采集通道少、運算速率低、可記錄時間短、組網(wǎng)繁瑣、顯示單一等問題。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型主要解決的技術(shù)問題是提供一種數(shù)據(jù)采集無紙記錄儀，可提高運算速率、增加采集通道的數(shù)量，提供豐富的曲線、報表等圖形界面。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的一個技術(shù)方案是:提供一種數(shù)據(jù)采集無紙記錄儀，包括殼體和設(shè)于殼體中的主板、采集板、開關(guān)電源板、液晶控制背板、彩色液晶屏和總線轉(zhuǎn)接板，所述主板包括32位ARM處理器、片外數(shù)據(jù)存儲器、異步串行通訊總線和第一連接器，所述32位ARM處理器安裝于主板上的IC槽內(nèi)，所述片外數(shù)據(jù)存儲器、異步串行通訊總線和第一連接器安裝于主板上通過主板相互連接；所述采集板包括光耦隔離電路、采樣電路、多級運算放大電路、24位AD轉(zhuǎn)換器、采樣處理器和第二連接器；所述光耦隔離電路焊接于采集板最前端并與所述采樣電路連接，采樣電路包括冷端補償電路、采樣電阻和電子開關(guān)，采樣電路與所述多級運算放大電路相連，多級運算放大電路與所述24位AD轉(zhuǎn)換器相連，24位AD轉(zhuǎn)換器與所述采樣處理器相連，采樣處理器的通訊接口連接有第二連接器；所述開關(guān)電源板上設(shè)有第三連接器；所述液晶控制背板與所述彩色液晶屏連接，液晶控制背板上裝有第四連接器；所述總線轉(zhuǎn)接板上設(shè)有第五連接器和接線端子；主板、采集板、開關(guān)電源板和液晶控制背板上的第一連接器、第二連接器、第三連接器和第四連接器分別與總線轉(zhuǎn)接板的第五連接器相連以實現(xiàn)電源與信號在各線路板間的傳輸。
[0006]其中，所述主板還包括USB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存電路與SD卡數(shù)據(jù)擴展存儲電路，所述USB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存電路與SD卡數(shù)據(jù)擴展存儲電路為模塊化線路板，USB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存電路與SD卡數(shù)據(jù)擴展存儲電路與所述片外數(shù)據(jù)存儲器相連接。
[0007]其中，所述異步串行通訊總線包括基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)電路和基于MODBUS RTU協(xié)議的RS232/485串行通訊電路。
[0008]其中，所述液晶控制背板包括顯示處理器、背光調(diào)節(jié)電路、對比調(diào)節(jié)電路、分辨率調(diào)節(jié)電路和FPC連接器，所述彩色液晶屏的排線卡入FPC連接器內(nèi)與液晶控制背板連接。
[0009]其中，所述開關(guān)電源板還包括電磁兼容電路、高頻變壓器、開關(guān)管、反饋電路、肖特整流管、穩(wěn)壓電路和濾波網(wǎng)絡(luò)；所述電磁兼容電路包括焊接于開關(guān)電源板前端的TVS嵌位管、電感、校正電容和熱壓敏復(fù)合管；所述高頻變壓器包括初級線圈、反饋線圈、次級線圈和磁芯骨架；所述濾波網(wǎng)絡(luò)包括相連的高頻濾波電路、低頻濾波電路；電磁兼容電路與所述初級線圈相連，所述開關(guān)管的輸出端與所述反饋線圈相連，開關(guān)管的輸入端與所述反饋電路相連，所述肖特整流管連接所述所述次級線圈和所述穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路與所述高頻濾波電路相連。
[0010]其中，所述總線轉(zhuǎn)接板的接線端子包括焊接于總線轉(zhuǎn)接板背面的分體式的公頭和母頭，所述公頭內(nèi)設(shè)有插針，所述插針用于插入各線路板的焊盤后與各線路板焊接，所述母頭上設(shè)有接線孔，所述接線孔用于連接被測設(shè)備的信號輸出端。
[0011]本實用新型的有益效果是:采用32位的ARM處理器并在采集板上設(shè)置獨立的采樣處理器與采樣電路連接，不僅提高了運算速率，并可處理更多的采樣數(shù)據(jù)，采樣數(shù)據(jù)的傳輸通道最高可達60路，顯著提高了可用的采樣通道數(shù)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的數(shù)據(jù)采集無紙記錄儀的一個實施方式的結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖2是本實用新型的數(shù)據(jù)采集無紙記錄儀的一個實施方式的主板的結(jié)構(gòu)框圖；
[0014]圖3是本實用新型的數(shù)據(jù)采集無紙記錄儀的一個實施方式的采集板的結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖4是本實用新型的數(shù)據(jù)采集無紙記錄儀的一個實施方式的開關(guān)電源板的結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]主要元件符號說明:
[0017]10、主板；20、采集板；30、開關(guān)電源板；40、液晶控制背板；50、彩色液晶屏；60、總
線轉(zhuǎn)接板。
【具體實施方式】
[0018]本實用新型本實用新型最關(guān)鍵的構(gòu)思在于:采用32位的ARM處理器和帶有獨立采樣處理器的采集板，提高了運算速率和可用的采樣通道數(shù)量。為詳細說明本實用新型的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實施方式并配合附圖詳予說明。
[0019]請參閱圖1，本實施方式為一種數(shù)據(jù)采集無紙記錄儀，包括殼體和設(shè)于殼體中的主板10、采集板20、開關(guān)電源板30、液晶控制背板40、彩色液晶屏50和總線轉(zhuǎn)接板60。
[0020]所述主板10包括32位ARM處理器、片外數(shù)據(jù)存儲器、異步串行通訊總線和第一連接器，所述32位ARM處理器安裝于主板上的IC槽內(nèi)，所述片外數(shù)據(jù)存儲器、異步串行通訊總線和第一連接器安裝于主板上以相互連接。
[0021]采集板的結(jié)構(gòu)可另行參閱圖3，所述采集板20包括光耦隔離電路、采樣電路、多級運算放大電路、24位AD轉(zhuǎn)換器、采樣處理器和第二連接器；所述光耦隔離電路焊接于采集板最前端并與所述采樣電路連接，采樣電路包括冷端補償電路、采樣電阻和電子開關(guān)，采樣電路與所述多級運算放大電路相連，多級運算放大電路與所述24位AD轉(zhuǎn)換器相連，24位AD轉(zhuǎn)換器與所述采樣處理器相連，采樣處理器的通訊接口連接有第二連接器。
[0022]所述開關(guān)電源板30上設(shè)有第三連接器。
[0023]所述液晶控制背板40與所述彩色液晶屏50連接，液晶控制背板40上裝有第四連接器。
[0024]所述總線轉(zhuǎn)接板60的正面設(shè)有第五連接器，背面設(shè)有接線端子。
[0025]主板10、采集板20、開關(guān)電源板30和液晶控制背板40上的第一連接器、第二連接器、第三連接器和第四連接器分別與總線轉(zhuǎn)接板60的第五連接器相連以實現(xiàn)電源與信號在各線路板間的傳輸。
[0026]本實施方式不僅提高了運算速率，并可處理更多的采樣數(shù)據(jù)，采樣數(shù)據(jù)的傳輸通道最高可達60路，顯著提高了可用的采樣通道數(shù)量。
[0027]具體地，在上述實施方式中，所述的32位ARM處理器是市場上主流的ARM9通用處理器，多用于移動設(shè)備，在工業(yè)儀表中的應(yīng)用較少；所述光耦隔離電路用于提高信號可靠性，進行電信號一光編碼一電信號轉(zhuǎn)換以提供電氣保護；所述多級運算放大電路用于對電信號進行放大，與普通的運放電路比起來，采用了多級運放，可實現(xiàn)過濾雜波，精準(zhǔn)運放，同時按A/D的比例要求，自動切換放大倍數(shù)，并能提供正負(fù)信號的識別；所述采樣處理器為ARM7處理器，采樣處理器與一般的單片機比起來，可以內(nèi)嵌操作系統(tǒng)，口線資源豐富，組網(wǎng)模式多，驅(qū)動簡單。
[0028]請參閱圖2，作為對上述實施方式的一個改進方案，所述主板還包括USB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存電路與SD卡數(shù)據(jù)擴展存儲電路，所述USB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存電路與SD卡數(shù)據(jù)擴展存儲電路為模塊化線路板，USB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存電路與SD卡數(shù)據(jù)擴展存儲電路與所述片外數(shù)據(jù)存儲器相連接。
[0029]本實施方式還可在數(shù)據(jù)采集無紙記錄儀中安裝操作系統(tǒng)，并配合USB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存電路和SD卡數(shù)據(jù)擴展存儲電路，不僅能完成生產(chǎn)數(shù)據(jù)的無紙化記錄，還能將存儲的歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)出、轉(zhuǎn)存，SD卡數(shù)據(jù)擴展存儲電路能夠彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，讓存儲的數(shù)據(jù)記錄能夠近乎無限擴展。
[0030]請參閱圖2，作為對上述實施方式的一個改進方案，所述異步串行通訊總線包括基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)電路和基于MODBUS RTU協(xié)議的RS232/485串行通訊電路。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)電路使本實用新型突破了原有的通訊模式，可以連接到互聯(lián)網(wǎng)進行生產(chǎn)數(shù)據(jù)的傳輸。
[0031]作為對上述實施方式的一個細化方案，所述液晶控制背板包括顯示處理器、背光調(diào)節(jié)電路、對比調(diào)節(jié)電路、分辨率調(diào)節(jié)電路和FPC連接器，所述彩色液晶屏的排線卡入FPC連接器內(nèi)與液晶控制背板連接，彩色液晶屏能夠顯示多條歷史數(shù)據(jù)曲線，方便操作者查看和對比。彩色液晶屏的顯示內(nèi)容由顯示處理器進行控制，顯示處理器通過異步串行通訊總線接收來自主板上的32位ARM處理器的控制信號，當(dāng)操作者設(shè)置或切換顯示模式時，32位ARM處理器將控制信號以異步通訊方式傳輸顯示處理器，顯示處理器可完成點陣顯示控制、對比度調(diào)節(jié)、分辨率調(diào)節(jié)等功能。彩色液晶屏可顯示豐富的曲線、報表等圖形界面。
[0032]請參閱圖4，作為對上述實施方式的一個細化方案，所述開關(guān)電源板30還包括電磁兼容電路、高頻變壓器、開關(guān)管、反饋電路、肖特整流管、穩(wěn)壓電路和濾波網(wǎng)絡(luò)；所述電磁兼容電路包括焊接于開關(guān)電源板前端的TVS嵌位管、電感、校正電容和熱壓敏復(fù)合管；所述高頻變壓器包括初級線圈、反饋線圈、次級線圈和磁芯骨架；所述濾波網(wǎng)絡(luò)包括相連的高頻濾波電路、低頻濾波電路；電磁兼容電路與所述初級線圈相連，所述開關(guān)管的輸出端與所述反饋線圈相連，開關(guān)管的輸入端與所述反饋電路相連，所述肖特整流管連接所述所述次級線圈和所述穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路與所述高頻濾波電路相連。[0033]作為對上述實施方式的一個細化方案，所述總線轉(zhuǎn)接板的接線端子包括焊接于總線轉(zhuǎn)接板背面的分體式的公頭和母頭，所述公頭內(nèi)設(shè)有插針，所述插針用于插入各線路板的焊盤后與各線路板焊接，所述母頭上設(shè)有接線孔，所述接線孔用于連接被測設(shè)備的信號輸出端。
[0034]本實用新型在實際操作中采用的方案包含了上述各實施方式的所有技術(shù)特征的集合，其在使用原理為，32位ARM處理器根據(jù)用戶設(shè)定的輸入信號種類，打開采樣電路上電子開關(guān)的對應(yīng)端口，模擬信號或數(shù)字信號通過接線端子進入采集板，采集板的光耦隔離電路對電信號進行光電隔離，電子開關(guān)進行選通采集信號，采樣電阻對輸入的模擬信號進行分壓限流取值，濾波網(wǎng)絡(luò)對輸入信號進行去耦濾波，運算放大電路將微弱的mV信號進行放大，再次經(jīng)過濾波網(wǎng)絡(luò)進行處理，經(jīng)處理的模擬信號送入24位AD轉(zhuǎn)換器，進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送至采集板的采樣處理器進行運算，運算后的信號存儲在采樣處理器的片內(nèi)存儲器中，采樣處理器與異步串行通訊總線相連，將采樣數(shù)據(jù)通過異步串行通訊的方式發(fā)給32位ARM處理器，32位ARM處理器將采集到的數(shù)據(jù)傳送到片外數(shù)據(jù)存儲器進行保存，同時實時傳送到彩色液晶屏進行顯示。
[0035]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的方案運算速度更快、可同時采集的數(shù)據(jù)更多，且由于設(shè)置了 SD卡數(shù)據(jù)擴展存儲電路來安裝SD存儲卡，使本實用新型具有更大的存儲空間，記錄時間長，可存儲的數(shù)據(jù)多。
[0036]以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)據(jù)采集無紙記錄儀，包括殼體和設(shè)于殼體中的主板、采集板、開關(guān)電源板、液晶控制背板、彩色液晶屏和總線轉(zhuǎn)接板，其特征在于， 所述主板包括32位ARM處理器、片外數(shù)據(jù)存儲器、異步串行通訊總線和第一連接器，所述32位ARM處理器安裝于主板上的IC槽內(nèi)，所述片外數(shù)據(jù)存儲器、異步串行通訊總線和第一連接器安裝于主板上并通過主板相互連接； 所述采集板包括光耦隔離電路、采樣電路、多級運算放大電路、24位AD轉(zhuǎn)換器、采樣處理器和第二連接器；所述光耦隔離電路焊接于采集板最前端并與所述采樣電路連接，采樣電路包括冷端補償電路、采樣電阻和電子開關(guān)，采樣電路與所述多級運算放大電路相連，多級運算放大電路與所述24位AD轉(zhuǎn)換器相連，24位AD轉(zhuǎn)換器與所述采樣處理器相連，采樣處理器的通訊接口連接有第二連接器； 所述開關(guān)電源板上設(shè)有第三連接器； 所述液晶控制背板與所述彩色液晶屏連接，液晶控制背板上裝有第四連接器； 所述總線轉(zhuǎn)接板上設(shè)有連接器第五和接線端子； 主板、采集板、開關(guān)電源板和液晶控制背板上的第一連接器、第二連接器、第三連接器和第四連接器分別與總線轉(zhuǎn)接板的第五連接器相連以實現(xiàn)電源與信號在各線路板間的傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)采集無紙記錄儀，其特征在于，所述主板還包括USB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存電路與SD卡數(shù)據(jù)擴展存儲電路，所述USB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存電路與SD卡數(shù)據(jù)擴展存儲電路為模塊化線路板，USB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存電路與SD卡數(shù)據(jù)擴展存儲電路與所述片外數(shù)據(jù)存儲器相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)采集無紙記錄儀，其特征在于，所述異步串行通訊總線包括基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)電路和基于MODBUS RTU協(xié)議的RS232/485串行通訊電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)采集無紙記錄儀，其特征在于，所述液晶控制背板包括顯示處理器、背光調(diào)節(jié)電路、對比調(diào)節(jié)電路、分辨率調(diào)節(jié)電路和FPC連接器，所述彩色液晶屏的排線卡入FPC連接器內(nèi)與液晶控制背板連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)采集無紙記錄儀，其特征在于，所述開關(guān)電源板還包括電磁兼容電路、高頻變壓器、開關(guān)管、反饋電路、肖特整流管、穩(wěn)壓電路和濾波網(wǎng)絡(luò)； 所述電磁兼容電路包括焊接于開關(guān)電源板前端的TVS嵌位管、電感、校正電容和熱壓敏復(fù)合管； 所述高頻變壓器包括初級線圈、反饋線圈、次級線圈和磁芯骨架； 所述濾波網(wǎng)絡(luò)包括相連的高頻濾波電路、低頻濾波電路； 電磁兼容電路與所述初級線圈相連，所述開關(guān)管的輸出端與所述反饋線圈相連，開關(guān)管的輸入端與所述反饋電路相連，所述肖特整流管連接所述所述次級線圈和所述穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路與所述高頻濾波電路相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)采集無紙記錄儀，其特征在于，所述總線轉(zhuǎn)接板的接線端子包括焊接于總線轉(zhuǎn)接板背面的分體式的公頭和母頭，所述公頭內(nèi)設(shè)有插針，所述插針用于插入各線路板的焊盤后與各線路板焊接，所述母頭上設(shè)有接線孔，所述接線孔用于連接被測設(shè)備的信號輸出端。
【文檔編號】G01D9/00GK203824565SQ201420202785
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】林善平, 陳志揚, 張強, 魏小東, 梁建, 張楊勝, 謝應(yīng)欽 申請人:福建順昌虹潤精密儀器有限公司