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    • 专利摘要:
    本实用新型涉及传感器测量技术领域，具体公开了一种新型多功能传感器测量系统，包括多个传感器、传感器接口、声光报警器、MCU、电源管理单元、液晶显示屏、电脑端、按键以及远程主机，其中，多个所述传感器均与所述传感器接口连接，所述传感器接口还与所述声光报警器连接，所述MCU分别与所述传感器接口、电源管理单元、液晶显示屏、电脑端、按键以及远程主机连接，其中，所述MCU内存储报警阈值，所述传感器接口与所述MCU之间通过RS485通信电路连接。本实用新型提供的新型多功能传感器测量系统，解决了传统单传感器测量方式单一，且不利于协同管理的问题，从而提高整个系统的可维护性和可操作性。
    公开号:CN214333869U
    申请号:CN202120236371.5U
    申请日:2021-01-28
    公开日:2021-10-01
    发明作者:黄凤鸣；诸骁；沈亚芳；石磊
    申请人:Wuxi Hope Microelectronics Co ltd；
    IPC主号:G01D21-02
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型涉及传感器测量技术领域，更具体地，涉及一种新型多功能传感器测量系统。
    [n0002] 多功能组合传感器作为当今发展的一个方向，具有功能多、体积小、性价比高等特点。并且，随着科学技术的飞速发展，依靠单传感器提供的信息已无法满足实际需要，必须运用多功能组合传感器系统对机房进行检测。这种系统不仅能检测温度、湿度、烟雾、水浸等，而且随着以后功能的扩展，还能检测气流和辐射等，为设备的正常运行提供了保障。
    [n0003] 传统单传感器测量方式单一，不利于协同管理，整个系统的可维护性和可操作性低。
    [n0004] 为了解决现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种新型多功能传感器测量系统，解决了传统单传感器测量方式单一，不利于协同管理，整个系统的可维护性和可操作性低的问题。
    [n0005] 作为本实用新型的第一个方面，提供一种新型多功能传感器测量系统，包括多个传感器、传感器接口、声光报警器、MCU、电源管理单元、液晶显示屏、电脑端、按键以及远程主机，其中，多个所述传感器均与所述传感器接口连接，所述传感器接口还与所述声光报警器连接，所述MCU分别与所述传感器接口、电源管理单元、液晶显示屏、电脑端、按键以及远程主机连接，其中，所述MCU内存储报警阈值，所述传感器接口与所述MCU之间通过RS485通信电路连接。
    [n0006] 进一步地，所述电源管理单元包括电解电容、稳压管、第一电阻、线性稳压器、第一磁珠以及第二磁珠，其中，所述电解电容和稳压管组成电源滤波储能电路，所述电解电容的正极和稳压管的第2脚均接12V电源正极，所述电解电容的负极和稳压管的第1脚均接12V电源负极，12V电源经过所述稳压管后接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端接所述线性稳压器的输入端，所述第一磁珠分别接所述线性稳压器的输出端和3.3V电源正极，所述第二磁珠接3.3V电源负极。
    [n0007] 进一步地，所述MCU包括主控芯片和时钟晶振电路，所述时钟晶振电路包括12M晶振、第一电容、第二电容，所述12M晶振的第1脚分别连接第一电容和主控芯片的第16引脚，所述12M晶振的第2脚分别连接第二电容和主控芯片的第15引脚。
    [n0008] 进一步地，所述主控芯片的型号为M0516LDN。
    [n0009] 进一步地，所述RS485通信电路包括485芯片、P沟道MOS管、NPN型三级管、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻以及第十电阻，其中，所述485芯片的第1引脚、第4引脚分别与所述主控芯片的第45引脚、第46引脚对应连接，所述第二电阻的一端接所述485芯片的第1引脚，另一端上拉接至3.3V电源；所述第三电阻的一端接所述485芯片的第4引脚，另一端接至3.3V电源；所述485芯片的第2引脚和第3引脚均与所述主控芯片的第43引脚连接；所述485芯片的第6引脚分别与所述第四电阻、第六电阻连接，所述485芯片的第7引脚分别与所述第四电阻、第五电阻连接，所述第六电阻上拉接至3.3V电源，所述第五电阻下拉至GND；所述P沟道MOS管和NPN型三级管组成电源控制电路，其中，所述NPN型三级管的基极分别与第八电阻一端、第九电阻的一端连接，所述第八电阻的另一端接GND，所述第九电阻的另一端接所述主控芯片的第9引脚，所述NPN型三级管的发射极与GND相连组成电流驱动电路，所述NPN型三级管的集电极通过第十电阻、第七电阻串联后接至12V电源；所述P沟道MOS管的门极接在第七电阻和第十电阻之间，源极接12V电源，漏极接至连接器，用于控制声光报警器的开通和关断。
    [n0010] 进一步地，所述传感器接口包括RJ11接口、RJ45接口以及USB接口，其中，所述RJ11接口、RJ45接口、USB接口分别连接对应的传感器。
    [n0011] 本实用新型提供的新型多功能传感器测量系统具有以下优点：解决了传统单传感器测量方式单一，且不利于协同管理的问题，从而提高整个系统的可维护性和可操作性。
    [n0012] 附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。
    [n0013] 图1为本实用新型提供的新型多功能传感器测量系统的结构框图。
    [n0014] 图2为本实用新型提供的电源管理单元的电路结构示意图。
    [n0015] 图3A至3B为本实用新型提供的MCU的结构示意图。
    [n0016] 图4为本实用新型提供的RS485通信电路的结构示意图。
    [n0017] 图5为本实用新型提供的传感器接口的结构示意图。
    [n0018] 为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的新型多功能传感器测量系统其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。显然，所描述的实施例为本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
    [n0019] 在本实施例中提供了一种新型多功能传感器测量系统，如图1所示，所述新型多功能传感器测量系统包括多个传感器、传感器接口、声光报警器、MCU、电源管理单元、液晶显示屏、电脑端、按键以及远程主机，其中，多个所述传感器均与所述传感器接口连接，所述传感器接口还与所述声光报警器连接，所述MCU分别与所述传感器接口、电源管理单元、液晶显示屏、电脑端、按键以及远程主机连接，其中，所述MCU内存储报警阈值，所述传感器接口与所述MCU之间通过RS485通信电路连接。
    [n0020] 本发明提供的新型多功能传感器测量系统，可根据用户需求，外接多种不同功能的传感器，通过与上位机的通讯，全程自动完成测试过程，不需要人工干预，操作人员只需关注上位机显示的测试结果即可。
    [n0021] 优选地，如图2所示，所述电源管理单元包括电解电容EC1、稳压管D1、第一电阻R12、线性稳压器U2、第一磁珠L1以及第二磁珠L2，其中，所述电解电容EC1和稳压管D1组成电源滤波储能电路，所述电解电容EC1的正极和稳压管D1的第2脚均接12V电源正极，所述电解电容EC1的负极和稳压管D1的第1脚均接12V电源负极，12V电源经过所述稳压管D1后接所述第一电阻R12的一端，所述第一电阻R12的另一端接所述线性稳压器U2的输入端，第一电阻R12分压用以降低输入压降减少热损耗；所述第一磁珠L1分别接所述线性稳压器U2的输出端和3.3V电源正极，所述第二磁珠L2接3.3V电源负极，用于区分数字电源和模拟电源；其中，所述电源管理单元通过通用的RJ45接口将12V电源接入本系统，并通过电源转换芯片转换成系统需要的电压；其中，12V电源通过电源滤波储能电路保证电源的稳定，稳压管D1用来滤除外界带入的干扰，防止电源系统不稳定。
    [n0022] 具体地，MCU的外围元器件采用12V供电，通过电源管理单元获得稳定的3.3V输出给MCU供电，MCU外围电路配以串口、485通讯、按键等电路，组成整个测量系统。
    [n0023] 优选地，如图3A-3B所示，所述MCU包括主控芯片U7和时钟晶振电路，所述时钟晶振电路包括12M晶振XT1、第一电容C10、第二电容C11，所述12M晶振XT1的第1脚分别连接第一电容C10和主控芯片U7的第16引脚，所述12M晶振XT1的第2脚分别连接第二电容C11和主控芯片U7的第15引脚；其中，主控芯片U7作为整个系统的主控部分，提供多种接口。
    [n0024] 优选地，所述主控芯片U7的型号为M0516LDN。
    [n0025] 优选地，如图4所示，所述RS485通信电路包括485芯片U3、P沟道MOS管Q1、NPN型三级管Q2、第二电阻R1、第三电阻R2、第四电阻R3、第五电阻R4、第六电阻R5、第七电阻R14、第八电阻R15、第九电阻R16以及第十电阻R17，其中，所述485芯片U3的第1引脚、第4引脚分别与所述主控芯片U7的第45引脚、第46引脚对应连接，所述第二电阻R1的一端接所述485芯片U3的第1引脚，另一端上拉接至3.3V电源；所述第三电阻R2的一端接所述485芯片U3的第4引脚，另一端接至3.3V电源；所述485芯片U3的第2引脚和第3引脚均与所述主控芯片U7的第43引脚连接；所述485芯片U3的第6引脚分别与所述第四电阻R3、第六电阻R5连接，所述485芯片U3的第7引脚分别与所述第四电阻R3、第五电阻R4连接，所述第六电阻R5上拉接至3.3V电源，所述第五电阻R4下拉至GND；所述P沟道MOS管Q1和NPN型三级管Q2组成电源控制电路，其中，所述NPN型三级管Q2的基极分别与第八电阻R15一端、第九电阻R16的一端连接，所述第八电阻R15的另一端接GND，所述第九电阻R16的另一端接所述主控芯片U7的第9引脚，所述NPN型三级管Q2的发射极与GND相连组成电流驱动电路，所述NPN型三级管Q2的集电极通过第十电阻R17、第七电阻R14串联后接至12V电源；所述P沟道MOS管Q1的门极接在第七电阻R14和第十电阻R17之间，源极接12V电源，漏极接至连接器，用于控制声光报警器的开通和关断。
    [n0026] 具体地，如图4所示，485芯片U3的第6引脚和第7引脚为通用RS485通信电路的AB信号线，第四电阻R3为源端匹配电阻保证AB信号线的远距离传输能力， AB信号线通过连接器与外界通信。
    [n0027] 具体地，如图4所示，P沟道MOS管Q1、NPN型三级管Q2及外部配置电阻组成小体积大电流驱动电路，最大能输出1A的电流，当传感器检测到环境异常便可驱动该电流驱动电路打开声光报警器。
    [n0028] 优选地，如图5所示，所述传感器接口包括RJ11接口、RJ45接口以及USB接口，其中，所述RJ11接口、RJ45接口、USB接口分别连接对应的传感器；其中，各种接口的传感器数据，经过RS485通信电路转换为串口信号后，都将通过RS485通信电路的串口传至MCU。
    [n0029] 优选地，液晶显示屏为128*64点阵屏。
    [n0030] 具体地，该新型多功能传感器测量系统采用高性能ARM应用处理器，拥有64K程序存储器和4K的数据存储器，集成了许多系统级外设功能，如I/O、UART、SPI、I2C、PWM等，以减少系统外围元器件，节省电路板空间和系统成本。
    [n0031] 具体地，该新型多功能传感器测量系统设计了专门的电路，可支持多种形式接口的传感器接入系统，例如RJ11、RJ45、USB等，用户可自由选择匹配的传感器接入系统，极大地丰富了系统的使用场景。
    [n0032] 具体地，MCU采集到的各传感器数据，可通过SPI接口和液晶显示屏连接，液晶显示屏显示测量结果；也可选择将各传感器数据按照自定的协议格式，通过串口传至电脑端，电脑端进一步对数据进行拟合和后期处理。
    [n0033] 具体地，该新型多功能传感器测量系统可采集多路不同类型的传感器数据，例如温度、湿度、烟感、水浸等数据。
    [n0034] 具体地，该新型多功能传感器测量系统对采集的数据进行过滤和分析，有效的消除了测试中的随机干扰噪声，保证了测量数据的稳定性，确保了产品的可靠性。
    [n0035] 具体地，设备与传感器连接后，上位机发起测试指令，系统进入测试阶段，测试人员只需等待上位机反馈的测试结果，整个过程自动完成；该新型多功能传感器测量系统适配多种数据传输接口，由MCU采集各种传感器数据，并对数据进行拟合处理，结合多种灵活的通信协议，通过液晶显示屏和电脑端显示结果。
    [n0036] 本实用新型不仅要满足一定精度的温湿度、烟雾等测量要求，同时还具有显示当前各种传感器信号的测量值以及预留的总线通信的软硬件接口功能，传感器接口可外接不同类型的传感器，并将测量值通过串口/485发送至MCU进行处理，MCU通过对多项数据进行滤波比对分析，将当前测量到的数据显示至液晶显示屏，并且用户可通过按键进行翻页查看各项测量结果，同时，MCU里内置了各项参数的报警阈值，一旦测量数据触发了报警阈值，MCU立刻将报警信息反馈至传感器接口，立即触发声光报警器进行报警；同时，MCU还能和电脑端通过网口相连接，通过网页的形式展示数据；远程主机也能通过串口访问MCU，对MCU内的数据进行实时分析，也可对MCU的程序进行远程升级。
    [n0037] 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
    权利要求:
    Claims (6)
    [0001] 1.一种新型多功能传感器测量系统，其特征在于，包括多个传感器、传感器接口、声光报警器、MCU、电源管理单元、液晶显示屏、电脑端、按键以及远程主机，其中，多个所述传感器均与所述传感器接口连接，所述传感器接口还与所述声光报警器连接，所述MCU分别与所述传感器接口、电源管理单元、液晶显示屏、电脑端、按键以及远程主机连接，其中，所述MCU内存储报警阈值，所述传感器接口与所述MCU之间通过RS485通信电路连接。
    [0002] 2.根据权利要求1所述的一种新型多功能传感器测量系统，其特征在于，所述电源管理单元包括电解电容、稳压管、第一电阻、线性稳压器、第一磁珠以及第二磁珠，其中，所述电解电容和稳压管组成电源滤波储能电路，所述电解电容的正极和稳压管的第2脚均接12V电源正极，所述电解电容的负极和稳压管的第1脚均接12V电源负极，12V电源经过所述稳压管后接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端接所述线性稳压器的输入端，所述第一磁珠分别接所述线性稳压器的输出端和3.3V电源正极，所述第二磁珠接3.3V电源负极。
    [0003] 3.根据权利要求1所述的一种新型多功能传感器测量系统，其特征在于，所述MCU包括主控芯片和时钟晶振电路，所述时钟晶振电路包括12M晶振、第一电容、第二电容，所述12M晶振的第1脚分别连接第一电容和主控芯片的第16引脚，所述12M晶振的第2脚分别连接第二电容和主控芯片的第15引脚。
    [0004] 4.根据权利要求3所述的一种新型多功能传感器测量系统，其特征在于，所述主控芯片的型号为M0516LDN。
    [0005] 5.根据权利要求3所述的一种新型多功能传感器测量系统，其特征在于，所述RS485通信电路包括485芯片、P沟道MOS管、NPN型三级管、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻以及第十电阻，其中，所述485芯片的第1引脚、第4引脚分别与所述主控芯片的第45引脚、第46引脚对应连接，所述第二电阻的一端接所述485芯片的第1引脚，另一端上拉接至3.3V电源；所述第三电阻的一端接所述485芯片的第4引脚，另一端接至3.3V电源；所述485芯片的第2引脚和第3引脚均与所述主控芯片的第43引脚连接；所述485芯片的第6引脚分别与所述第四电阻、第六电阻连接，所述485芯片的第7引脚分别与所述第四电阻、第五电阻连接，所述第六电阻上拉接至3.3V电源，所述第五电阻下拉至GND；所述P沟道MOS管和NPN型三级管组成电源控制电路，其中，所述NPN型三级管的基极分别与第八电阻一端、第九电阻的一端连接，所述第八电阻的另一端接GND，所述第九电阻的另一端接所述主控芯片的第9引脚，所述NPN型三级管的发射极与GND相连组成电流驱动电路，所述NPN型三级管的集电极通过第十电阻、第七电阻串联后接至12V电源；所述P沟道MOS管的门极接在第七电阻和第十电阻之间，源极接12V电源，漏极接至连接器，用于控制声光报警器的开通和关断。
    [0006] 6.根据权利要求1所述的一种新型多功能传感器测量系统，其特征在于，所述传感器接口包括RJ11接口、RJ45接口以及USB接口，其中，所述RJ11接口、RJ45接口、USB接口分别连接对应的传感器。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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