CN204528962U - 一种电梯串行外设接口信号采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电梯串行外设接口信号采集装置，包括信号采集单元、数据处理单元、数据转发通信单元和电源单元，其中信号采集单元及数据转发通信单元分别和数据处理单元相连，电源单元分别和信号采集单元、数据处理单元及数据转发通信单元相连，信号采集单元包括SPI接口电路、RC电路、整形电路和电压箝位保护电路，SPI接口电路分别和RC电路及所述电压箝位保护电路相连，整形电路和所述RC电路相连。本实用新型可实现电梯SPI信号的远距离采集通信功能，不仅显著地提高电梯采集监控装置的信号采集稳定性、数据包接收成功率，而且还方便现场安装，简化了现场安装工艺，增强了产品工作稳定性，提高了电梯的安全监控。

Description

一种电梯串行外设接口信号采集装置

技术领域

本实用新型是关于电梯设备技术领域，尤其是关于一种电梯SPI(Serial PeripheralInterface，串行外设接口)信号采集装置。

背景技术

随着社会经济的快速发展和人民生活水品的提高，电梯的应用也越来越多，大到一些社会公共场合如：城市地铁、车站等，小到居民小区、商业广场等。因而电梯的使用日趋频繁，其不仅关系到人民群众的人身安全而且还影响到一个社会的公共交通安全。伴随电梯的频繁使用，其安全运行状况也越来越多的得到社会的广泛关注。为此，电梯的安全监控越来越多的应用到电梯使用场合。

目前市场上电梯品牌很多，各个品牌对电梯的监控方式也大为不同，比如某些特定品牌的电梯预设有专用的运行信号监控采集接口，智能化厂家依据标准的接口通信协议进行相应的电梯安全监控。

SPI是一种同步串行外设接口，依据标准SPI通信协议可实现高速的、全双工外设通信；支持两种工作模式：主模式和从模式。采用SPI可以方便实现MCU(MicroControl Unit，微控制单元)与***芯片IC之间的数据通信。目前电梯市场上采用SPI总线进行通信的大多数应用在芯片级通信，基本不易而且很少用于距离较远的不同设备***之间的通信。另外，目前仅有少数品牌电梯预设SPI通信接口，针对这些采用SPI硬件信号接口的品牌电梯，目前大多数电梯监控厂家基本上都是依据标准的SPI通讯协议及相应硬件接口进行设计，一般是采用隔离光耦器件作为***硬件通讯端口或是信号上拉后直接相连接。

比如，现有的SPI信号采集装置，其硬件接口电路一般采用三根信号线：SDI(Serial Digit Input，串行数字输入)，SCLK(Serial Clock，串行时钟)，SCS(SerialControl Signal，串行从设备使能信号)；每条信号线带有电阻上拉并且信号通过隔离光耦进行隔离通讯。由于隔离光耦的发光二极管侧工作时需要满足一定的工作电流(一般在几个毫安至十几个毫安)并且其工作时存在时间相应问题；当通讯线过长时，其本身的内阻增加，一方面减弱工作电流，另一方面增加了寄生电感，从而间接的降低了抗干扰性。当在高速SCLK信号上升沿时，SCLK信号线过长会导致上升沿停滞或波形失真，从而会产生时序错乱或数据帧丢失。

可见，现有电梯中的SPI信号采集通讯电路很难进行长距离的信号采集通讯，而且对于信号波形很少能起到整形功能。

实用新型内容

本实用新型提供一种电梯串行外设接口信号采集装置，以实现电梯运行中SPI信号的远距离采集通信，并且提高电梯采集监控装置的信号采集稳定性、数据包接收成功率。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种电梯串行外设接口信号采集装置，包括信号采集单元、数据处理单元、数据转发通信单元和电源单元，其中信号采集单元及数据转发通信单元分别和数据处理单元相连，电源单元分别和信号采集单元、数据处理单元及数据转发通信单元相连，信号采集单元包括SPI接口电路、RC电路、整形电路和电压箝位保护电路，SPI接口电路分别和RC电路及电压箝位保护电路相连，整形电路和RC电路相连。

优选地，本实用新型中的电压箝位保护电路采用瞬态电压抑制二级管，设置于SPI接口电路中的SPI信号线上。

优选地，本实用新型中SPI信号线上还设置有电压上拉电阻将SPI信号上拉至+24V。

优选地，本实用新型中的整形电路采用施密特触发反相器。

优选地，本实用新型中的数据转发通信单元包括RS232通信模块和RS485通信模块。

优选地，本实用新型中的电源单元为DC/DC电源电路。

本实用新型实施例的有益效果在于，可实现电梯SPI信号的远距离采集通信功能，不仅显著地提高电梯采集监控装置的信号采集稳定性、数据包接收成功率，而且还方便现场安装，简化了现场安装工艺，增强了产品工作稳定性，提高了电梯的安全监控。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种电梯串行外设接口信号采集装置的结构示意图；

图2为实用新型实施例提供的一种信号采集单元的电路示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种数据转发单元的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型实施例提供的一种电梯串行外设接口信号采集装置的结构示意图，该电梯SPI信号采集装置包括信号采集单元110、数据处理单元120、数据转发单元130和电源单元140，其中，信号采集单元110用于采集电梯运行数据，对该数据进行滤波、整形后输出至数据处理单元120，由数据处理单元120进行数据解析，当有监控平台读取电梯数据请求时，数据处理单元120可以响应其请求并返回电梯运行信息数据包给远程的监控平台，电源单元140则为本实用新型的电梯SPI信号采集装置提供电源及电源转换功能。

由图1可见，在本实用新型中，信号采集单元110包括了SPI接口电路111、RC电路112、整形电路113和电压箝位保护电路114，其中SPI接口电路111分别和RC电路112及电压箝位保护电路114相连，而整形电路113则和RC电路112相连。

当电梯运行数据帧输出时，其通过SPI接口电路111传输到RC电路112，由于RC电路112可以起到信号滤波功能，因此可以将电梯运行数据帧中的干扰信号进行滤除。然后再通过RC电路112将电梯运行的SPI信号传送到整形电路113，该整形电路113可以将SPI信号波形进行整形，而且还可以增强SPI信号的抗干扰能力。作为本实用新型的一个实施例，该整形电路113可以为一个施密特触发反相器，因为施密特触发反相器的逻辑高低电平限制了一个门限，当有干扰信号时，SPI每根信号线上的有效逻辑电平也不会触发反相器；所以使得整形电路113可以具有很好的信号抗干扰作用和信号增强功能。

如图2所示为本实用新型实施例提供的一种信号采集单元110的电路示意图，由图2可见，D1、D2和D3为SPI信号线上的电压箝位保护器件，作为本实用新型的一个实施例，该处可以采用TVS瞬态电压抑制二级管SMBJ33CA型号。电阻R2、R5和R8将SPI信号上拉至+24V，其不仅起到信号强上拉作用，而且增强了信号的传输能力和抗干扰性，从而进一步可以延长SPI信号的通信传输距离。R1、R3和C1(R4、R6和C2；R7、R9和C3)构成RC滤波电路，其不仅可以滤除SPI信号线上的杂波信号而且还可以起到稳定电压作用，除此之外，主要还是起到分压功能，将+24V电压分压到电路中有效逻辑电平电压。由图2可见，SCS、SCLK和SDI信号在经过RC滤波电路后，接入到了整形器件U0上，在本实施例中，整形电路所采用的是施密特触发反向器74VHC14，其主要起到将SPI信号进行反转和信号整形功能，并且可以增强信号驱动能力。SPI信号在经过整形器件U0后，分别经过电阻R10、R11和R12，并传送至数据处理单元120。

作为本实用新型的一个实施例，数据处理单元120主要负责SPI信号的数据处理以及远程监控的数据通信，其可以采用核心处理芯片PIC16F1946，该片为MICROCHIP的PIC16系列单片机，价格便宜，资源丰富，性能稳定。

如图3所示为本实用新型实施例提供的一种数据转发单元的结构示意图，数据转发单元主要负责电梯运行状态数据的远程通信，实现电梯运行状态的实时监控功能，该数据转发单元130包括了RS232通信模块131和RS485通信模块132，因此可以支持两种标准通信方式，在本实施例中，RS232通信模块131可以采用MAX232芯片，而RS485通信模块132可以采用MAX485芯片。可见，本实施例的SPI信号采集装置通信方式兼容性好，可满足不同智能化厂家的远程电梯监控接口标准及协议要求。

电源单元140在本实施例中采用的是DC/DC电源电路，本部分电路主要负责电压装换功能，将电梯输入的24V电压降压并稳定在5V电压。该电路工作原理主要为BUCK降压电路，其输入侧支持9V至35V范围的直流电压输入，输出电压稳定，技术成熟，工作稳定。

可见，本实用新型实施例可实现电梯SPI信号的远距离采集通信功能，其不仅显著地提高电梯采集监控装置的信号采集稳定性、数据包接收成功率，而且还方便现场安装，简化了现场安装工艺，增强了产品工作稳定性，提高了电梯的安全监控。

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.一种电梯串行外设接口信号采集装置，其特征在于：包括信号采集单元、数据处理单元、数据转发通信单元和电源单元，其中所述信号采集单元及所述数据转发通信单元分别和所述数据处理单元相连，所述电源单元分别和所述信号采集单元、所述数据处理单元及所述数据转发通信单元相连，所述信号采集单元包括SPI接口电路、RC电路、整形电路和电压箝位保护电路，所述SPI接口电路分别和所述RC电路及所述电压箝位保护电路相连，所述整形电路和所述RC电路相连。

2.如权利要求1所述的电梯串行外设接口信号采集装置，其特征在于：所述电压箝位保护电路采用瞬态电压抑制二级管，设置于所述SPI接口电路中的SPI信号线上。

3.如权利要求2所述的电梯串行外设接口信号采集装置，其特征在于：所述SPI信号线上还设置有电压上拉电阻将SPI信号上拉至+24V。

4.如权利要求1或2所述的电梯串行外设接口信号采集装置，其特征在于：所述整形电路采用施密特触发反相器。

5.如权利要求1所述的电梯串行外设接口信号采集装置，其特征在于：所述数据转发通信单元包括RS232通信模块和RS485通信模块。

6.如权利要求1所述的电梯串行外设接口信号采集装置，其特征在于：所述电源单元为DC/DC电源电路。