CN206563890U - 基于电力线载波通信的实验室仪器管理*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于电力线载波通信的实验室仪器管理***，包括上位机、USB转串口模块、主微处理器模块、主电力线通信模块、从电力线通信模块、从微处理器模块、指示灯、继电器和光敏电阻；上位机经由USB转串口模块连接主微处理器模块，主微处理器模块与主电力线通信模块相连；主电力线通信模块通过电力线与从电力线通信模块相连；从电力线通信模块与从微处理器模块相连；继电器的输入端与从微处理器模块的输出端连接；继电器的输出端经指示灯连接实验室仪器设备的电源；光敏电阻与指示灯正对，且光敏电阻的输出端与从微处理器模块的输入端连接。本实用新型利用电力线来实现上位机对实验室设备的工作状态的管理。

Description

基于电力线载波通信的实验室仪器管理***

技术领域

本实用新型涉及电力线载波通信技术领域，具体涉及一种基于电力线载波通信的实验室仪器管理***。

背景技术

实验室仪器管理***备受各大科研机构及高校关注。在当前的实验室仪器管理***中，绝大多数采用以PC机为核心，通过网线控制各种设备的方案。由于该***需要将所有实验室仪器信息交给电脑完成处理，用网线完成传输数据，因此该方案存在一定的弊端，如部分老旧设备并没有网络模块，环境限制较大，而架设网线则增加了成本，且设备不宜随便移动，从而限制了实验室仪器管理***的发展。

实用新型内容

本实用新型所要解决的是基于网线实现数据传输的实验室仪器管理***所存在的弊端，提供一种基于电力线载波通信的实验室仪器管理***。

为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

基于电力线载波通信的实验室仪器管理***，包括上位机、USB转串口模块、主微处理器模块、主电力线通信模块、从电力线通信模块、从微处理器模块、指示灯、继电器和光敏电阻；上位机经由USB转串口模块连接主微处理器模块，主微处理器模块与主电力线通信模块相连；主电力线通信模块通过电力线与从电力线通信模块相连；从电力线通信模块与从微处理器模块相连；继电器的输入端与从微处理器模块的输出端连接；继电器的输出端经指示灯连接实验室仪器设备的电源；光敏电阻与指示灯正对，且光敏电阻的输出端与从微处理器模块的输入端连接。

上述方案中，还进一步包括隔离模块，该隔离模块设置在上位机和USB转串口模块之间。

上述方案中，主电力线通信模块和从电力线通信模块均为ST7540芯片。

上述方案中，主微处理器模块和从微处理器模块均为单片机。

上述方案中，主微处理器模块和从微处理器模块为STM8系列单片机。

与现有技术相比，本实用新型具有如下特点：

1.利用电力线替代网线实现对实验室仪器的管理，这样可以在没有配备网线的情况下，仅通过实验室仪器的电源即可实现上位机与下位机的通信，从而实现对实验室仪器的管理，解决了架设网线的问题；

2.仅需在现有设备端和上位机端增加电力线通信模块即可，不需要增加任何其他相关布局布线，即可完成实验室设备控制管理，对现有设备要求不高；

3.作为核心的电力线通信模块体积小，结构简单不占用空间，且易于布置。

附图说明

图1为基于电力线载波通信的实验室仪器管理***的原理示意图。

具体实施方式

基于电力线载波通信的实验室仪器管理***，如图1所示，由上位机、隔离模块、USB转串口模块、主微处理器模块、主电力线通信模块、从电力线通信模块、从微处理器模块、指示灯、继电器和光敏电阻组成。上位机经由USB转串口模块连接主微处理器模块，主微处理器模块与主电力线通信模块相连；主电力线通信模块通过电力线与从电力线通信模块相连；从电力线通信模块与从微处理器模块相连。继电器的输入端与从微处理器模块的输出端连接；继电器的输出端经指示灯连接实验室仪器设备的电源；光敏电阻与指示灯正对，且光敏电阻的输出端与从微处理器模块的输入端连接。

在本实用新型中，主电力线通信模块和从电力线通信模块均为ST7540芯片。主微处理器模块和从微处理器模块均为单片机，特别地，主微处理器模块和从微处理器模块为STM8系列单片机。隔离模块内嵌在USB转串口模块中，形成带隔离模块的USB转串口模块。

本实用新型经由现有的电力线在设备和PC主机(即上位机)之间进行双向通信的技术，从而不需要附加的通信布线，实现了通过上位机控制设备以进行实验室仪器管理的有序进行。在设备与电源之间接入继电器和指示灯，用STM8系列单片机即从微控制器模块连接光敏电阻识别设备指示灯，达到使用从微控制器模块识别设备运行状况的目的。将从微控制器模块接收与输入端同从电力线通信模块相连，从电力线通信模块电力线接口接入电力线，并将电力线与主电力线通信模块电力线接口相连，主电力线通信模块接入STM8系列单片机即主微控制器模块，将主微控制器模块接收与输入端同带隔离模块的USB转串口模块连接，并将带隔离模块的USB转串口设备的另一端接入主机的USB端口。

当从微控制器模块通过检测指示灯状态检测出设备状态时，发送数据到从电力线通信模块，数据通过电力线给主电力线通信模块传输数据，发送数据到主电力线通信模块，数据通过主电力线通信模块传输给上位机的主微控制器模块发送数据给主机进行处理。

上位机输入信号依次通过带隔离模块的USB转串口，主微控制器模块输入到主电力线通信模块；主电力线通信模块输出信号通过电力线传输到达目标从电力线通信模块，再传输给从微控制器模块，从微控制器模块通过继电器控制设备运行。

本实用新型的核心改进点在于将实验设备管理***的由采用网线实现数据传输的方式改为采用电力线实现数据的传输的方式，设备端将实验设备的开关状态通过电力线传输到上位机端，上位机端将控制数据通过电力线发送到设备端，由此实现实验设备的运行状态(即开启和关闭)的管理。所适用的实验实验室设备包括示波器，信号源，实验箱，稳压源，计算机等。

本实用新型的工作过程，包括设备确认数据传输至上位机的过程为和上位机控制数据传输至设备的过程两部分。

1.设备确认数据传输至上位机的过程为：

1.1.在设备与电源之间接入继电器和指示灯,用STM8系列单片机(即从微控制器)连接光敏电阻识别设备指示灯,达到使用STM8识别设备运行状况的目的；

1.2.将从微控制器接收与输入端同从电力线通信模块相连，使从微控制器传输的数据通过从电力线通信模块，再将从电力线通信模块的电力线接口接入电力线，并将电力线与主电力线通信模块的电力线接口相连，利用现有的电力线设备传输数据；

1.3.再将上位机端的主电力线通信模块接入STM8系列单片机(即主微控制器)，将主微控制器接收与输入端同带隔离模块的USB转串口模块连接，并将带隔离模块的USB转串口模块设备的另一端接入上位机的USB端口。当从微控制器通过检测设备指示灯状态检测出设备状态时,发送数据到从电力线通信模块，数据通过电力线给主电力线通信模块传输数据，数据通过主电力线通信模块传输给主微控制器，主微控制器发送数据给上位机进行处理。

2.上位机控制数据传输至设备的过程为：

2.1.将上位机同带隔离模块的USB转串口模块，将主微控制器接收与输入端同USB转串口模块连接，主微控制器的I/O口用于将要传输的数据传输给主电力线通信模块；

2.2.主电力线通信模块将所要传输的数据通过电力线传输给从电力线通信模块,从微控制器通过接收与输入端和从电力线通信模块相连；

2.3.从微处理器将接收到的数据转换为I/O口的高低电平，通过三极管放大，从而控制继电器的接通和断开，进而实现上位机对设备的控制。

通过以上两个过程的综合，可以利用现有的电力线设备成功实现单台PC主机对实验室仪器的高效管理。

Claims (5)

1.基于电力线载波通信的实验室仪器管理***，包括上位机，其特征在于：还进一步包括USB转串口模块、主微处理器模块、主电力线通信模块、从电力线通信模块、从微处理器模块、指示灯、继电器和光敏电阻；

上位机经由USB转串口模块连接主微处理器模块，主微处理器模块与主电力线通信模块相连；主电力线通信模块通过电力线与从电力线通信模块相连；从电力线通信模块与从微处理器模块相连；

继电器的输入端与从微处理器模块的输出端连接；继电器的输出端经指示灯连接实验室仪器设备的电源；光敏电阻与指示灯正对，且光敏电阻的输出端与从微处理器模块的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于电力线载波通信的实验室仪器管理***，其特征在于：还进一步包括隔离模块，该隔离模块设置在上位机和USB转串口模块之间。

3.根据权利要求1所述的一种基于电力线载波通信的实验室仪器管理***，其特征在于：主电力线通信模块和从电力线通信模块均为ST7540芯片。

4.根据权利要求1所述的一种基于电力线载波通信的实验室仪器管理***，其特征在于：主微处理器模块和从微处理器模块均为单片机。

5.根据权利要求4所述的一种基于电力线载波通信的实验室仪器管理***，其特征在于：主微处理器模块和从微处理器模块为STM8系列单片机。