專利名稱：雙電源低功耗自編程數據采集傳輸模塊的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及野外作業用的數據采集和傳輸裝置，具體是雙電源低功耗自編程數據采集傳輸模塊。
背景技術：
遠程自動化數據采集傳輸是數據采集的發展趨勢。現有的遠程自動化數據采集傳輸系統主要由主控電路、數據采集電路、供電電路、數據回傳電路構成，在供電電路中常常采用單一電源進行供電，即使存在雙電源進行供電，則，兩個電源之間的供電切換也是極其復雜的，且不可靠，同時也常常出現斷電現象。另外，在數據采集電路中，常常采用單一的數據模式，即要么是單一的模擬量采集，要么是單一的數字量采集，因此現有的數據采集傳輸系統的數據采集單一，通用性能不高。針對上述，目前數據采集模塊存在以下缺點:1.功耗較高，不適合野外長期使用，無法保證數據采集的長期穩定運行。2.通用性差，一般一種采集模塊只適用于一種傳感器，市面上傳感器廠家眾多，一旦傳感器通信協議發生變化，數據采集模塊則失去作用。3.電源切換電路設計復雜。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服上述現有技術中數據采集功耗較高、不適合野外長期使用、無法保證數據采集的長期穩定運行的問題。從而提供了一種雙電源低功耗自編程數據采集傳輸模塊。本實用新型的目的主要通過以下技術方案實現:雙電源低功耗自編程數據采集傳輸模塊，包括雙電源供電控制回路，其雙電源供電控制回路包括主供電電源和備用供電電源、以及同時與主供電電源和備用供電電源連接并用于切換供電線路的磁保持繼電器，其中磁保持繼電器連接有繼電器驅動芯片并受繼電器驅動芯片的控制，與此同時，上述繼電器驅動芯片連接有單片機，且主供電電源或\和備用供電電源通過電量檢測電路與單片機連接并將主供電電源的電量狀態或備用供電電源的電量狀態傳輸給單片機。基于上述結構描述，本實用新型為解決功耗較高、不適合野外長期使用、無法保證數據采集的長期穩定運行的問題，而采用磁保持繼電器作為切換電路的關鍵元件，其中，磁保持繼電器是近幾年發展起來的一種新型繼電器，也是一種自動開關。和其他電磁繼電器一樣，對電路起著自動接通和切斷作用。所不同的是，磁保持繼電器的常閉或常開狀態完全是依賴永久磁鋼的作用，其開關狀態的轉換是靠一定寬度的脈沖電信號觸發而完成的。基于此磁保持繼電器的原理，本實用新型采用雙電源設計，利用單片機和電量檢測電路不間斷或定期的檢測主供電電源和備用供電電源的電量狀態，并在編程時對主供電電源的電量設置一個上限和下限，避免主供電電源過量充電或過量放電；因此，當主電源過量放電時，單片機根據接收到的參數啟動保護和切換電路的命令，該命令發送到繼電器驅動芯片，繼電器驅動芯片在接收到命令后啟動，并發送與磁保持繼電器相應的脈沖電信號給磁保持繼電器，因此磁保持繼電器被啟動，其與主供電電源連接的一端斷接，因此主供電電源不為整個數據采集系統供電，此時備用供電電源與磁保持繼電器接通，開始為整個數據采集系統供電，以達到切換電路的目的。同時，可以對單片機進行編程而設置的主供電電源電量上限，此時當主供電電源的電量達到預定的上限時，此時單片機啟動過量充電保護和切換電路的命令，該命令還是發送給繼電器驅動芯片，繼電器驅動芯片在接收到命令后啟動，并發送與磁保持繼電器相應的脈沖電信號給磁保持繼電器，因此磁保持繼電器被啟動，與主供電電源連接的一端接通，此時主供電電源開始為整個數據采集系統供電，同時備用供電電源與磁保持繼電器連接的一端斷開，備用供電電源不供電。基于上述詮釋，本實用新型采用磁保持繼電器，而取代了以往復雜和不可靠的電路切換電路，同時，不需進行不斷的供電控制，因此極其省電，功耗低，穩定性能高。所述單片機包括模擬量輸入端口和串口端口，電量檢測電路與模擬量輸入端口連接。還包括與單片機連接的數據采集結構。數據采集結構分為模擬量采集結構和數字量采集結構。所述模擬量采集結構為與模擬量輸入端口連接的電壓輸出型傳感器。數字量采集結構包括與串口端口連接的232協議傳感器和485協議傳感器，所述232協議傳感器通過232芯片連接至串口端口，485協議傳感器通過485芯片連接至串口端□。還包括與串口端口連接的GPRS傳輸模塊。所述主供電電源為鉛蓄電池，備用供電電源為干電池。所述主供電電源為帶太陽能充電電路的電源電路。所述主供電電源為高壓供電回路或低壓供電回路。針對現在市面上的數據采集傳輸模塊存在的缺陷，包括電壓輸出、232串口輸出、485串口輸出等類型的數據采集問題，可自行設置模塊與傳感器的串口握手協議，并且采用GPRS傳輸方式將數據傳回服務器。該模塊采用低功耗設計，在軟件編寫時即采用低功耗設計思路，同時采用兩路電源供電，當主電源電量較低時可以切換到備用電源供電，可保證模塊的長期運行。模塊電路簡單，操作便捷。另外，本實用新型具體采用鉛蓄電池和干電池兩組作為主供電電源和備用供電電源。單片機隨時檢測鉛蓄電池電壓，當測得蓄電池電壓低于設定值時，控制電源切換系統將供電電源由鉛蓄電池切換到干電池。電源切換系統主要依靠磁保持繼電器實現。單片機通過繼電器驅動芯片控制磁保持繼電器進行電源切換。磁保持繼電器只需要一個脈沖電壓即可控制，而無需額外電源，因此磁保持繼電器的使用相比傳統的繼電器，系統的功耗大大降低了。而且使用磁保持繼電器進行電源切換，相比于模擬電路，大大簡化了實現原理及電路設計。單片機的自帶AD轉換器，可采集電壓輸出傳感器的信號；多串口的單片機可分別連接232芯片及485芯片，可以和不同串口協議的傳感器通信。采集模塊采集的數據可通過串口發至GPRS數據傳輸模塊(市面常見的傳輸模塊)實現數據遠程傳輸。綜合上述，本實用新型的關鍵點在于:磁保繼電器電源切換電路和數據采集模塊的通用性。[0023]電源切換電路的現有技術基本利用三極管的截止特性，其電路設計對模擬電路基礎要求較高。通過磁保持繼電器可明顯簡化電路，且磁保持繼電器只在磁保持繼電器動作瞬間耗電，功耗非常低。市面上的數據采集模塊往往是針對某一種傳感器配套使用的，本設計中的數據采集傳輸模塊可任意編寫與傳感器通信命令，并固化在模塊中。業務人員使用時，可根據傳感器或下位機的通信協議編寫采集命令，數據采集傳輸模塊即可按照業務人員編寫好的通信格式自動工作。該模塊兼容232、485串口協議及電壓型輸出類傳感器。本實用新型的優點在于:功耗極低，適合野外長期使用，保證數據采集的長期穩定運行。通用性高，可適用于多種傳感器。電源切換電路設計簡單，只需磁保持繼電器和繼電器驅動芯片構成即可。
圖1為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。實施例1:如圖1所示，雙電源低功耗自編程數據采集傳輸模塊，包括雙電源供電控制回路，其雙電源供電控制回路包括主供電電源和備用供電電源、以及同時與主供電電源和備用供電電源連接并用于切換供電線路的磁保持繼電器，其中磁保持繼電器連接有繼電器驅動芯片并受繼電器驅動芯片的控制，與此同時，上述繼電器驅動芯片連接有單片機，且主供電電源或\和備用供電電源通過電量檢測電路與單片機連接并將主供電電源的電量狀態或備用供電電源的電量狀態傳輸給單片機。本實用新型采用磁保持繼電器作為切換電路的關鍵元件，其中，磁保持繼電器是近幾年發展起來的一種新型繼電器，也是一種自動開關。和其他電磁繼電器一樣，對電路起著自動接通和切斷作用。所不同的是，磁保持繼電器的常閉或常開狀態完全是依賴永久磁鋼的作用，其開關狀態的轉換是靠一定寬度的脈沖電信號觸發而完成的。基于此磁保持繼電器的原理，本實用新型采用雙電源設計，利用單片機和電量檢測電路不間斷或定期的檢測主供電電源和備用供電電源的電量狀態，并在編程時對主供電電源的電量設置一個上限和下限，避免主供電電源過量充電或過量放電；因此，當主電源過量放電時，單片機根據接收到的參數啟動保護和切換電路的命令，該命令發送到繼電器驅動芯片，繼電器驅動芯片在接收到命令后啟動，并發送與磁保持繼電器相應的脈沖電信號給磁保持繼電器，因此磁保持繼電器被啟動，其與主供電電源連接的一端斷接，因此主供電電源不為整個數據采集系統供電，此時備用供電電源與磁保持繼電器接通，開始為整個數據采集系統供電，以達到切換電路的目的。同時，可以對單片機進行編程而設置的主供電電源電量上限，此時當主供電電源的電量達到預定的上限時，此時單片機啟動過量充電保護和切換電路的命令，該命令還是發送給繼電器驅動芯片，繼電器驅動芯片在接收到命令后啟動，并發送與磁保持繼電器相應的脈沖電信號給磁保持繼電器，因此磁保持繼電器被啟動，與主供電電源連接的一端接通，此時主供電電源開始為整個數據采集系統供電，同時備用供電電源與磁保持繼電器連接的一端斷開，備用供電電源不供電。實施例2如圖1所示，本實施例與實施例1的區別在于，實施例1提及的單片機包含模擬量輸入端口和串口端口，電量檢測電路與模擬量輸入端口連接。還包括與單片機連接的數據采集結構。數據采集結構分為模擬量采集結構和數字量采集結構。所述模擬量采集結構為與模擬量輸入端口連接的電壓輸出型傳感器。數字量采集結構包括與串口端口連接的232協議傳感器和485協議傳感器，所述232協議傳感器通過232芯片連接至串口端口，485協議傳感器通過485芯片連接至串口端口。通過該單片機，可以連接包含數字信號的采集器件和模擬信號的采集器件，如電壓型溫度傳感器(模擬量)、數字型溫度傳感器(數字量)等。電壓型溫度傳感器通過模擬量輸入端口連接在單片機上，數字型溫度傳感器通過串口端口連接在單片機上。實施例3如圖1所示，本實施例與實施例1和實施例2的區別在于:還包括與串口端口連接的GPRS傳輸模塊。通過GPRS傳輸模塊可以將采集到的數據通過串口發送給GPRS傳輸模塊，并上傳到后臺服務器上。實施例4本實施例在實施例1-3中任意一例中，優先將主供電電源選用為鉛蓄電池或鋰電池或鎳鎘蓄電池，備用供電電源選用為干電池或鋰電池或鎳鎘蓄電池。實施例5本實施例在實施例1-3中任意一例中，優先將所述主供電電源為帶太陽能充電電路的電源電路。以備長時間的進行野外作業。實施例6本實施例中，本實施例所述主供電電源為高壓供電回路或低壓供電回路。可將本實用新型的設計思路應用到高壓供電中，當主供電電源為高壓供電回路時，即針對高壓供電回路輸送電源異常時，可以開啟保護，而進行切換電源，而此時的電量檢測電路采集的信息是針對高壓供電回路的異常信息，如瞬間高壓，這時，可根據單片機的程序啟動，切換到備用回路上。如上所述，則能很好的實現本實用新型。
權利要求1.雙電源低功耗自編程數據采集傳輸模塊，其特征在于:包括雙電源供電控制回路，其雙電源供電控制回路包括主供電電源和備用供電電源、以及同時與主供電電源和備用供電電源連接并用于切換供電線路的磁保持繼電器，其中磁保持繼電器連接有繼電器驅動芯片并受繼電器驅動芯片的控制，與此同時，上述繼電器驅動芯片連接有單片機，且主供電電源或\和備用供電電源通過電量檢測電路與單片機連接并將主供電電源的電量狀態或備用供電電源的電量狀態傳輸給單片機。
2.根據權利要求1所述的雙電源低功耗自編程數據采集傳輸模塊，其特征在于:所述單片機包括模擬量輸入端口和串口端口，電量檢測電路與模擬量輸入端口連接。
3.根據權利要求2所述的雙電源低功耗自編程數據采集傳輸模塊，其特征在于:還包括與單片機連接的數據采集結構。
4.根據權利要求3所述的雙電源低功耗自編程數據采集傳輸模塊，其特征在于:數據采集結構分為模擬量采集結構和數字量采集結構。
5.根據權利要求4所述的雙電源低功耗自編程數據采集傳輸模塊，其特征在于:所述模擬量采集結構為與模擬量輸入端口連接的電壓輸出型傳感器。
6.根據權利要求4所述的雙電源低功耗自編程數據采集傳輸模塊，其特征在于:數字量采集結構包括與串口端口連接的232協議傳感器和485協議傳感器，所述232協議傳感器通過232芯片連接至串口端口，485協議傳感器通過485芯片連接至串口端口。
7.根據權利要求1-6中任意一項所述的雙電源低功耗自編程數據采集傳輸模塊，其特征在于:還包括與串口端口連接的GPRS傳輸模塊。
8.根據權利要求1-6中任意一項所述的雙電源低功耗自編程數據采集傳輸模塊，其特征在于:所述主供電電源為鉛蓄電池，備用供電電源為干電池。
9.根據權利要求1-6中任意一項所述的雙電源低功耗自編程數據采集傳輸模塊，其特征在于:所述主供電電源為帶太陽能充電電路的電源電路。
10.根據權利要求1-6中任意一項所述的雙電源低功耗自編程數據采集傳輸模塊，其特征在于:所述主供電電源為高壓供電回路或低壓供電回路。
專利摘要本實用新型公開了雙電源低功耗自編程數據采集傳輸模塊，包括雙電源供電控制回路，其雙電源供電控制回路包括主供電電源和備用供電電源、以及同時與主供電電源和備用供電電源連接并用于切換供電線路的磁保持繼電器，其中磁保持繼電器連接有繼電器驅動芯片并受繼電器驅動芯片的控制，與此同時，上述繼電器驅動芯片連接有單片機，且主供電電源或\和備用供電電源通過電量檢測電路與單片機連接并將主供電電源的電量狀態或備用供電電源的電量狀態傳輸給單片機。本實用新型的優點在于功耗極低，適合野外長期使用，保證數據采集的長期穩定運行。通用性高，可適用于多種傳感器。電源切換電路設計簡單，只需磁保持繼電器和繼電器驅動芯片構成即可。
文檔編號G05B19/042GK203012413SQ20132003934
公開日2013年6月19日 申請日期2013年1月25日 優先權日2013年1月25日
發明者李揚, 郭啟鋒, 季偉峰, 黃磊博 申請人:中國地質科學院探礦工藝研究所