CN207132989U - 一种数据采集设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种数据采集设备，包括：采集模块分别与激励源和自动调零模块连接，用于采集被测设备变化的数据；激励源的另一端与控制模块连接，用于在控制模块的控制下，与采集模块连接或断开；自动调零模块的另一端与处理模块连接；处理模块的另一端与控制模块连接；温度采集模块与温度校准模块连接；温度校准模块还与控制模块连接；控制模块还与传输模块连接。本申请提高了数据采集的精度，同时由于具有温度校准模块，可以使得数据采集设备小型化，从而方便使用与装载。

Description

一种数据采集设备

技术领域

本申请涉及一种数据采集设备，属于物理量采集的技术领域。

背景技术

数据采集是指从传感器和其它被测设备中采集数据信号的过程，在计算机广泛应用的今天，数据采集作为计算机与外部物理世界连接的桥梁，其重要性十分显著。

数据采集的目的是为了测量电压、电流、温度、压力或声音等物理现象，其准确的数据测量是数据采集的基础。现有技术中当数据采集设备具有较高采集精度和灵敏度时，设备尺寸较大，不方便使用和移动，而当数据采集设备的尺寸较小时，又无法保证数据采集的精度和灵敏度，尤其当被测设备给出的是微弱电压信号或本身是微弱的电阻变化时，现有技术中的数据采集设备无法进行准确的数据采集。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种数据采集设备，不仅数据采集精度高，而且数据采集设备体积小，方便使用与装载。

本实用新型的技术方案是：

本申请提供了一种数据采集设备，包括：采集模块、激励源、自动调零模块、处理模块、控制模块、温度采集模块、温度校准模块和传输模块；

采集模块分别与激励源和自动调零模块连接，用于采集被测设备变化的数据；

激励源的另一端与控制模块连接，用于在控制模块的控制下，与采集模块连接或断开；

自动调零模块的另一端与处理模块连接，用于将采集模块短路预设时间，使得处理模块获取常量误差；

处理模块的另一端与控制模块连接，用于对采集模块采集的数据进行处理，并将处理后的数据和常量误差发送给控制模块；

温度采集模块与温度校准模块连接，用于采集温度数据；

温度校准模块，还与控制模块连接，用于根据温度采集模块采集的温度数据对控制模块发送的修正后的数据进行温度校准，并将温度校准后的数据发送给控制模块；

控制模块还与传输模块连接，用于控制激励源与采集模块的连接或断开；还用于根据常量误差对处理后的数据进行修正，将得到的修正后的数据发送给温度校准模块；还用于接收温度校准模块进行温度校准后的数据，并将温度校准后的数据发送给传输模块；

传输模块，用于将温度校准后的数据发送给服务器。

其中，激励源与采集模块连接状态下，采集模块采集的是被测设备的微电阻被激励后的两端电压值；激励源与采集模块断开状态下，采集模块采集的是被测设备的微电压。

具体地，处理模块对采集模块采集的数据差分放大10倍后，再以2.5V基准电压为参考进行24bitA/D转换处理。

具体地，所述激励源为可控恒流激励源，其持续时间为处理模块中24bitA/D转换的采集时间。

具体地，处理模块与控制模块通过SPI总线连接。

具体地，所述温度校准模块利用神经网络模型u^*＝ANN(u,T)进行温度校准，其中u表示校准前的数据，u^*表示校准后的数据，T表示采集的温度数据。

进一步地，控制模块还用于将温度采集模块采集的温度数据和/ 或修正后的数据发送给服务器。

具体地，所述传输模块采用RS485通讯方式。

进一步地，所述控制模块将温度校准后的数据加密后再发送给传输模块，相应的，传输模块将向服务器传输加密后的数据。

进一步地，还包括存储模块，处理模块将处理后的数据和常量误差发送给存储模块；

相应的，控制模块从存储模块中获取处理后的数据和常量误差，然后根据常量误差对处理后的数据进行修正，并将修正后的数据发送至存储模块；控制模块还将从温度校准模块获取的温度数据和温度校准后的数据发送给存储模块。

本申请能产生的有益效果包括：

1)、本实用新型实施例提供的数据采集设备通过激励源和采集模块组成双路结构，不仅可以采集到被测设备的变化数据，而且通过自动调零模块消除了固有的常量误差，同时通过温度校准模块消除了由于温度变化导致的数据偏差，提高了数据采集的精度，同时由于具有温度校准模块，可以使得数据采集设备体积小，从而方便使用与装载；

2)、进一步地，处理模块通过差分运放和高位A/D转换处理，不仅可以增强弱信号的强度，而且提高了数据采集的灵敏度；

3)、进一步地，传输模块采用RS485通讯，降低了组网复杂性，提高了数据采集稳定性；

4)、进一步地，控制模块将温度校准后的数据加密后再发送给传输模块，传输模块将向服务器传输加密后的数据，提高数据传输安全性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种数据采集设备结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种数据采集方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。

参见图1，本实用新型实施例提供了一种数据采集设备，包括：采集模块11、激励源12、自动调零模块13、处理模块14、控制模块 15、温度采集模块17、温度校准模块16和传输模块18。

具体地，采集模块11分别与激励源12和自动调零模块13连接，用于采集被测设备变化的数据；

为了提高数据采集设备的采集精度，本实用新型实施例中采集模块采用双路采集技术，即采集模块采集的被测设备变化的数据分为两路，一路为参考数据，另一路为待测数据，通过两路数据的比较可以获得数据的变化信息。激励源12的另一端与控制模块15连接，用于在控制模块15的控制下，与采集模块11连接或断开；

具体应用中，激励源12与采集模块11连接状态下，采集模块 11采集的是被测设备的微电阻被激励后其两端电压值，也就是说采集模块11可以通过采集的电压和电流，获得被测设备的微电阻；激励源12与采集模块11断开状态下，采集模块11采集的是被测设备的微电压。

实际应用中，由于电子元件的离散型，会导致温度对被测设备产生固有性质的影响，因此数据采集设备在采集数据时存在固定的常量误差，不对该常量误差进行修正，而将采集模块采集的数据直接通过处理模块处理后，无法转换为标准值，因此本实用新型实施例通过自动调零模块13来修正该固定的常量误差。

自动调零模块13的另一端与处理模块14连接，用于将采集模块 11短路预设时间，使得处理模块14获取常量误差；

处理模块14的另一端与控制模块15连接，用于对采集模块11 采集的数据进行处理，并将处理后的数据和常量误差发送给控制模块 15；

具体地，处理模块14的另一端与控制模块15通过SPI总线连接，操作简单，数据传输速率高。

处理模块14可以对采集的数据进行放大、A/D转换、滤波等处理。本实用新型实施例中，处理模块14对采集模块11采集的数据差分放大10倍后，再以2.5V基准电压为参考进行24bitA/D转换等，不仅加强了微弱信号的强度，可以实现对数据微小变化的捕捉，而且24bit A/D转换也大大提高了数据的分辨率，保证了高灵敏度，满足大部分生产生活的采集需求。

本实用新型实施例中，激励源12采用可控恒流激励源，其仅在需要的时候输出恒定电流，且持续时间为处理模块14中A/D转换的采集时间，大大减小了激励源对被测设备的影响，也减少了数据采集设备自身的耗电与温升。

实际应用中，温度会对数据采集设备采集的数据有较大影响，从而降低数据的精确度，因此本实用新型实施例为了提高数据采集的精度，还包括温度采集模块17与温度校准模块16；

温度采集模块17与温度校准模块16连接，用于采集温度数据；

温度校准模块16，还与控制模块15连接，用于根据温度采集模块17采集的温度数据对控制模块15发送的修正后的数据进行温度校准，并将温度校准后的数据发送给控制模块15；

具体地，温度校准模块16利用神经网络模型u^*＝ANN(u,T)进行温度校准，其中u表示校准前的数据，u^*表示校准后的数据，T表示采集的温度数据。

控制模块15还与传输模块18连接，用于控制激励源12与采集模块11的连接或断开；还用于根据处理模块14发送的常量误差对处理后的数据进行修正，将得到的修正后的数据发送给温度校准模块 16；还用于接收温度校准模块16进行温度校准后的数据，并将温度校准后的数据发送给传输模块18；

本实用新型实施例还可以包括存储模块，处理模块将处理后的数据和常量误差发送给存储模块；

相应的，控制模块15从存储模块中获取处理后的数据和常量误差，然后根据常量误差对处理后的数据进行修正，并将修正后的数据发送至存储模块；控制模块15还可以将从温度校准模块16获取的温度数据和温度校准后的数据发送给存储模块。

传输模块18，用于将温度校准后的数据发送给服务器。

具体地，本实用新型实施例传输模块18采用RS485通讯方式，不仅降低了组网复杂性，而且也保证了数据发送过程中的稳定性。

进一步，为了提高数据的安全性，控制模块15将温度校准后的数据加密后再发送给传输模块18，相应的，传输模块18将向服务器传输加密后的数据，从而大大保证了数据的安全性。

实际应用中，控制模块15不仅将温度校准后的数据通过传输模块18发送给服务器，还可以将温度数据和/或修正后的数据通过传输模块18发送给服务器。

本实用新型实施例提供的数据采集设备通过激励源和采集模块组成双路结构，不仅可以采集到被测设备的变化数据，而且通过自动调零模块消除了固有的常量误差，同时通过温度校准模块消除了由于温度变化导致的数据偏差，提高了数据采集的精度，同时由于具有温度校准模块，可以使得数据采集设备小型化，从而方便使用与装载；进一步地，处理模块通过差分运放和高位A/D转换处理，不仅可以增强弱信号的的强度，而且提高了数据采集的灵敏度；进一步地，传输模块采用RS485通讯，降低了组网复杂性，提高了数据采集稳定性；进一步地，控制模块将温度校准后的数据加密后再发送给传输模块，传输模块将向服务器传输加密后的数据，提高数据传输安全性。

参见图2，本实用新型实施例提供了一种数据采集方法，包括：

201、采集被测设备变化的数据；

具体的，采集的数据可以是微电压，或者是微电阻被激励后其两端电压值。

202、对采集的数据进行处理，并根据常量误差对处理后的数据进行修正，得到修正后的数据；

具体地，可以对采集的数据进行放大、A/D转换、滤波等处理；本实用新型实施例中，可以对采集的数据差分放大10倍后，再以2.5V 基准电压为参考进行24bitA/D转换等，不仅加强了微弱信号的强度，可以实现对数据微小变化的捕捉，而且24bit A/D转换也大大提高了数据的分辨率，保证了高灵敏度，满足大部分生产生活的采集需求。

203、获取数据采集时的温度数据，并根据温度数据对修正后的数据进行温度校准；

具体地，可以利用神经网络模型u^*＝ANN(u,T)进行温度校准，其中u表示校准前的数据，u^*表示校准后的数据，T表示采集的温度数据。

204、将温度校准后的数据发送给服务器。

具体地，可以将温度校准后的数据采用RS485通讯方式发送出去。

进一步，为了提高数据的安全性，可以将温度校准后的数据加密后发送出去，从而大大保证了数据的安全性。

本实用新型实施例通过采集被测设备变化的数据，对该数据进行处理和修正，得到处理后的数据，然后根据数据采集时的温度数据对处理后的数据进行温度校准，将温度校准后的数据发送出去，不仅可以采集到被测设备的变化数据，而且消除了固有的常量误差和由于温度变化导致的数据偏差，提高了数据采集的精度；进一步地，通过差分运放和高位A/D转换处理，不仅可以增强弱信号的的强度，而且提高了数据采集的灵敏度；进一步地，采用RS485通讯，降低了组网复杂性，提高了数据采集稳定性；进一步地，将温度校准后的数据加密后发送出去，提高数据传输安全性。

以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (6)

1.一种数据采集设备，其特征在于，包括：采集模块、激励源、自动调零模块、处理模块、控制模块、温度采集模块、温度校准模块和传输模块；

采集模块分别与激励源和自动调零模块连接，用于采集被测设备变化的数据；

激励源的另一端与控制模块连接，用于在控制模块的控制下，与采集模块连接或断开；

自动调零模块的另一端与处理模块连接，用于将采集模块短路预设时间，使得处理模块获取常量误差；

处理模块的另一端与控制模块连接，用于对采集模块采集的数据进行处理，并将处理后的数据和常量误差发送给控制模块；

温度采集模块与温度校准模块连接，用于采集温度数据；

温度校准模块，还与控制模块连接，用于根据温度采集模块采集的温度数据对控制模块发送的修正后的数据进行温度校准，并将温度校准后的数据发送给控制模块；

控制模块还与传输模块连接，用于控制激励源与采集模块的连接或断开；还用于根据常量误差对处理后的数据进行修正，将得到的修正后的数据发送给温度校准模块；还用于接收温度校准模块进行温度校准后的数据，并将温度校准后的数据发送给传输模块；

传输模块，用于将温度校准后的数据发送给服务器。

2.根据权利要求1所述的数据采集设备，其特征在于，处理模块与控制模块通过SPI总线连接。

3.根据权利要求1所述的数据采集设备，其特征在于，控制模块还用于将温度采集模块采集的温度数据和/或修正后的数据发送给服务器。

4.根据权利要求1所述的数据采集设备，其特征在于，所述传输模块采用RS485通讯方式。

5.根据权利要求1所述的数据采集设备，其特征在于，所述控制模块将温度校准后的数据加密后再发送给传输模块，相应的，传输模块将向服务器传输加密后的数据。

6.根据权利要求1所述的数据采集设备，其特征在于，还包括存储模块，处理模块将处理后的数据和常量误差发送给存储模块；

相应的，控制模块从存储模块中获取处理后的数据和常量误差，然后根据常量误差对处理后的数据进行修正，并将修正后的数据发送至存储模块；控制模块还将从温度校准模块获取的温度数据和温度校准后的数据发送给存储模块。