大型仪器使用机时采集控制器

摘要

本发明涉及一种大型仪器使用机时采集控制器。本发明包括电源电路、时钟电路、继电器外部控制电路、电流采集电路、存储器电路、通信模块电路、复位电路、串口电路、JTAG下载电路和主控电路。采集控制器软件接收网络服务器发送的数据采集指令，采集控制器进入数据采集状态，一旦数据采集间隔到，采集控制器采样传感器数据、采集电流值以及时钟芯片的时钟信息，并按照预定的数据格式经以太网发送到网络服务器，如果发送失败则将电流值和时钟信息存储在EEPROM存储芯片中。本发明所涉及的大型仪器使用机时采集控制器，利用电流检测方法实现各种仪器设备的使用时间计量，因此适用性非常广泛，能够应用于各种功率仪器设备的使用时间统计。

主权项

大型仪器使用机时采集控制器，包括电源电路、时钟电路、继电器外部控制电路、电流采集电路、存储器电路、通信模块电路、复位电路、串口电路、JTAG下载电路和主控电路，其特征在于：所述的电源电路包括一级电源转换芯片U1，二级电源转换芯片U2，自恢复保险丝F1，2针的电源接插件P1，三个电解电容C1、C2、C3，四个瓷片电容C4、C5、C6、C7，肖特基二极管D1，发光二极管D2，两个电感L1、L2，电阻R1；一级电源转换芯片U1的1脚为输入端，1脚分别与自恢复保险丝F1的一端和电解电容C1的正极连接，自恢复保险丝F1的另一端与电源接插件P1的2脚连接，电源接插件P1的1脚接地；一级电源转换芯片U1的4脚为5V电压输出端，一级电源转换芯片U1的2脚分别与肖特基二极管D1的负极和电感L1的一端连接，电感L1的另一端分别与电解电容C2的正极、一级电源转换芯片U1的4脚和二级电源转换芯片U2的3脚连接，一级电源转换芯片U1的3脚和5脚、瓷片电容C4的负极、肖特基二极管D1的正极、电解电容C2的负极接地；二级电源转换芯片U2的3脚与瓷片电容C4的一端连接，二级电源转换芯片U2的2脚为3.3V电压输出端，二级电源转换芯片U2的2脚为3.3V电压输出端，分别与瓷片电容C5的一端、电解电容C3的正极、电阻R1的一端和电感L2的一端连接；电感L2的另一端分别与瓷片电容C6、C7的一端连接；电阻R1的另一端与发光二极管D2的正极连接；二级电源转换芯片U2的1脚、瓷片电容C4、C5、C6、C7的另一端、电解电容C3的负极、发光二极管D2的负极接地；所述时钟电路包括时钟芯片U3，晶振Y1，四个瓷片电容C8、C9、C10、C11，三个电阻R2、R3和R4，纽扣电池BT1；晶振Y1的一端分别与瓷片电容C8的一端和时钟芯片U3的1脚连接，晶振Y1的另一端分别与瓷片电容C9的一端和时钟芯片U3的2脚连接，瓷片电容C8、C9的另一端接地，时钟芯片U3的3脚与瓷片电容C10的一端和纽扣电池BT1的正极连接，瓷片电容C10的另一端和纽扣电池BT1的负极接地；时钟芯片U3的5脚与电阻R4的一端连接，6脚与电阻R3的一端连接，7脚与电阻R2的一端连接；电阻R2、R3、R4的另一端、时钟芯片U3的8脚、瓷片电容C11的一端与所述电源电路的3.3V电压输出端连接，瓷片电容C11的另一端和时钟芯片U3的4脚接地；所述的继电器外部控制电路包括两个继电器K1、K2，两个NPN型三极管Q1、Q2，两个3针的接插件P2、P3，两个整流二极管D3、D4，四个电阻R5、R6、R7、R8；NPN型三极管Q1的集电极分别与电阻R5的一端和继电器K1的1脚连接，继电器K1的5脚、电阻R5的另一端与所述电源电路的5V电压输出端连接，继电器K1的4脚与接插件P2的1脚连接，继电器K1的3脚与接插件P2的2脚连接，继电器K1的2脚分别与接插件P2的3脚和整流二极管D3的负极连接，整流二极管D3的正极与电阻R6的一端连接，NPN型三极管Q1的发射极、电阻R6的另一端接地；NPN型三极管Q2的集电极分别与电阻R7的一端和继电器K2的1脚连接，继电器K2的5脚、电阻R7的另一端与所述电源电路的5V电压输出端连接，继电器K2的4脚与接插件P3的1脚连接，继电器K2的3脚与接插件P3的2脚连接，继电器K2的2脚分别与接插件P3的3脚和整流二极管D4的负极连接，整流二极管D4的正极与电阻R8的一端连接，NPN型三极管Q2的发射极、电阻R8的另一端接地；所述的电流采集电路包括六个电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14，两个瞬态抑制二极管D5、D6，两个瓷片电容C12、C13，两个电解电容C14、C15，两个3针的接插件P4和P5；其中接插件P4的1脚为24V电压输入端，接插件P4的3脚分别与电阻R9的一端、瞬态抑制二极管D5的负极和电阻R10的一端连接；电阻R10的另一端分别与电阻R11的一端、瓷片电容C12的一端和电解电容C14的正极；接插件P4的2脚、电阻R9的另一端、瞬态抑制二极管D5的正极、电阻R11的另一端、瓷片电容C12的另一端和电解电容C14的负极接地；接插件P5的1脚为24V电压输入端，接插件P5的3脚分别与电阻R12的一端、瞬态抑制二极管D6的负极和电阻R13的一端连接；电阻R13的另一端分别与电阻R14的一端、瓷片电容C13的一端和电解电容C15的正极连接；接插件P5的2脚、电阻R12的另一端、瞬态抑制二极管D6的正极、电阻R14的另一端、瓷片电容C13的另一端和电解电容C15的负极接地；所述的存储器电路包括存储器芯片U4，两个电阻R15、R16，瓷片电容C16；存储器芯片U4的5脚与电阻R15的一端连接，存储器芯片U4的6脚与电阻R16的一端连接，电阻R15、电阻R16的另一端、存储器芯片U4的8脚与所述电源电路的3.3V电压输出端连接，存储器芯片U4的8脚与瓷片电容C16的一端连接，存储器芯片U4的1脚、2脚、3脚、4脚、7脚和瓷片电容C16的另一端接地；所述的通信模块电路包括通信模块主芯片U5，两个12针的网络接插件P6、P7，发光二极管D7，九个电阻R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25，三个瓷片电容C17、C18、C19；通信模块主芯片U5的1脚、28脚与所述电源电路的5V电压输出端连接，通信模块主芯片U5的2脚接地；通信模块主芯片U5的3脚与发光二极管D7的负极连接，发光二极管D7的正极与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端与所述电源电路的3.3V电压输出端连接；通信模块主芯片U5的5脚与网络接插件P7的10脚、11脚连接，通信模块主芯片U5的11脚、12脚分别与网络接插件P7的1脚、2脚连接，通信模块主芯片U5的13脚、14脚分别与网络接插件P6的3脚、6脚连接，通信模块主芯片U5的15脚、16脚分别与网络接插件P7的6脚、3脚连接，通信模块主芯片U5的17脚、18脚分别与网络接插件P6的2脚、1脚连接，通信模块主芯片U5的23脚与网络接插件P6的10脚、11脚连接，通信模块主芯片U5的27脚为1.8V电压输出端，通信模块主芯片U5的27脚与瓷片电容C17的一端连接，瓷片电容C17的另一端接地；网络接插件P6的4脚、5脚与通信模块主芯片U5的27脚连接；网络接插件P6的9脚、12脚分别与电阻R18、R19的一端连接，电阻R18、R19的另一端与所述电源电路的3.3V电压输出端连接；网络接插件P7的1脚、2脚分别与电阻R21、R22的一端连接，电阻R21、R22的另一端与瓷片电容C18的一端连接，瓷片电容C18的另一端接地；网络接插件P7的3脚、6脚分别与电阻R23、R24的一端连接，电阻R23、R24的另一端与瓷片电容C19的一端连接，瓷片电容C19的另一端接地；网络接插件P7的4脚、5脚接通信模块主芯片U5的27脚；接插件P7的9脚、12脚分别与电阻R20、R25连接，电阻R20、R25的另一端与所述电源电路的3.3V电压输出端连接；所述的复位电路包括两个电阻R26、R27，两个开关B1、B2，瓷片电容C20；开关B1的一端与电阻R26的一端和通信模块主芯片U5的25脚连接，开关B1的另一端接地，电阻R26的另一端与所述电源电路的3.3V电压输出端连接；开关B2的一端与瓷片电容C20的一端、电阻R27的一端连接，开关B2的另一端和瓷片电容C20的另一端接地；电阻R27的另一端与所述电源电路的3.3V电压输出端连接；所述的串口电路包括电平转换芯片U6，四个瓷片电容C21、C22、C23、C24，3针的接插件P8，12针的接插件P9；电平转换芯片U6的1脚与瓷片电容C21的一端连接，瓷片电容C21的另一端与电平转换芯片U6的3脚连接；电平转换芯片U6的2脚与瓷片电容C22的一端连接，瓷片电容C22的另一端和电平转换芯片U6的16脚与所述电源电路的3.3V电压输出端连接；电平转换芯片U6的4脚与瓷片电容C23的一端连接，瓷片电容C23的另一端与电平转换芯片U6的5脚连接；电平转换芯片U6的6脚与瓷片电容C24的一端连接，瓷片电容C24的另一端和电平转换芯片U6的15脚接地；电平转换芯片U6的7脚、8脚分别与接插件P8的1脚、2脚连接，电平转换芯片U6的9脚、10脚分别与所述通信模块电路中通信模块主芯片U5的22脚、26脚连接，电平转换芯片U6的13脚、14脚分别与接插件P9的2脚、3脚连接；接插件P8的3脚、接插件P9的5脚接地；所述的JTAG下载电路包括10针的电源接插件P10，六个电阻R28、R29、R30、R31、R32、R33；电源接插件P10的3脚与上拉电阻R28的一端连接，电源接插件P10的4脚与上拉电阻R29的一端连接，电源接插件P10的5脚与上拉电阻R30的一端连接，电源接插件P10的6脚与上拉电阻R31的一端连接，电源接插件P10的7脚与上拉电阻R32的一端连接，电源接插件P10的9脚与电阻R33的一端连接，电源接插件P10的10脚和电阻R33的另一端接地，上拉电阻R28、R29、R30、R31、R32的另一端和电源接插件P10的1脚、2脚与所述电源电路的3.3V电压输出端连接；所述的主控电路包括主控芯片U7，五个电阻R34、R35、R36、R37、R38，晶振Y2，NPN型三极管Q3，发光二极管D8，九个瓷片电容C25、C26、C27、C28、C29、C30、C31、C32、C33；主控芯片U7的1脚、13脚、19脚、32脚、48脚、64脚与所述电源电路的3.3V电压输出端连接，主控芯片U7的12脚、18脚、31脚、47脚、63脚接地；主控芯片U7的5脚与晶振Y2的一端和瓷片电容C25的一端连接，主控芯片U7的6脚与晶振Y2的另一端和瓷片电容C26的一端连接，瓷片电容C25、C26的另一端接地；主控芯片U7的7脚与所述JTAG下载电路中电源接插件P10的3脚连接；主控芯片U7的8脚、9脚分别与所述电流采集电路中电解电容C14、C15的正极连接；瓷片电容C27、C28并联后一端与主控芯片U7的13脚连接，另一端接地；主控芯片U7的16脚、17脚分别与所述通信模块电路中通信模块主芯片U5的20脚、21脚连接，主控芯片U7的19脚与瓷片电容C29的一端连接，瓷片电容C29的另一端接地；主控芯片U7的28脚与电阻R34的一端连接，电阻R34的另一端接地；主控芯片U7的29脚、30脚分别与所述存储器电路中存储器芯片U4的6脚、5脚连接；主控芯片U7的32脚与瓷片电容C30的一端连接，瓷片电容C30的另一端接地；主控芯片U7的33脚与电阻R35的一端连接，电阻R35的另一端与所述通信模块电路中通信模块主芯片U5的10脚连接，主控芯片U7的37脚与所述继电器外部控制电路中NPN型三极管Q1的基极连接，主控芯片U7的38脚与所述继电器外部控制电路中NPN型三极管Q2的基极连接，主控芯片U7的42脚、43脚分别与所述串口电路中电平转换芯片U6的11脚、12脚连接，主控芯片U7的46脚与所述JTAG下载电路中电源接插件P10的7脚连接，主控芯片U7的48脚与瓷片电容C31的一端连接，瓷片电容C31的另一端接地；主控芯片U7的49脚、50脚分别与所述JTAG下载电路中电源接插件P10的9脚、5脚连接；主控芯片U7的52脚与电阻R36的一端连接，电阻R36的另一端与NPN型三极管Q3的基极连接，NPN型三极管Q3的集电极与发光二极管的负极连接，发光二极管的正极与电阻R37的一端连接，电阻R37的另一端接所述电源电路的3.3V电压输出端，NPN型三极管Q3的发射极接地；主控芯片U7的55脚、56脚分别与所述JTAG下载电路中电源接插件P10的6脚、4脚连接；主控芯片U7的57脚、58脚、59脚分别与所述时钟电路中时钟芯片U3的7脚、6脚、5脚连接；主控芯片U7的60脚与电阻R38的一端连接，电阻R38的另一端接地；瓷片电容C32、C33并联后一端与主控芯片U7的64脚连接，另一端接地；所述一级电源转换芯片U1采用美国国家半导体NS公司的LM2576‑5，二级电源转换芯片U2采用SEMITECH公司的AMS1117，时钟芯片U3采用Ramtron公司的FM3130，存储器芯片U4采用ATMEL公司的AT24C16A，通信模块主芯片U5采用Hi‑Link公司的RM04 Module，12针的网络接插件P6、P7采用HanRun公司的HR911105A，电平转换芯片U6采用SP3232，主控芯片U7采用ST公司的STM32F103VBT6。