一种数据采集装置的制作方法

本发明属于数据采集，具体涉及一种数据采集装置。

背景技术：

1、振弦式传感器采集装置是一种常见的数据采集装置，其通过激发振弦式传感器中的振弦振动，然后测量振弦振动的频率，由于振弦的频率与所受的物理量(如压力、应变、位移、温度等)存在特定的关系，数据采集装置根据预先确定的数学模型将测量到的频率转换为对应的物理量数值。

2、振弦类传感器一般都安装在室外，通过有线的方式接入数据采集装置的振弦传感器采集接口。室外传感器容易受到雷电影响和破坏，从而导致振弦式传感器采集装置损坏，设备失效。目前大部分振弦式传感器采集装置都内置了防雷器件或采用外部防雷器，有一定的防雷抗浪涌能力。但是，目前行业内的多通道振弦式传感器采集装置在产品设计上普遍存在如下问题：(1)浪涌脉冲能量泄放慢，只有一级的tvs(瞬态电压抑制二极管)管防护或二级的tvs加gdt(陶瓷气体放电管)防护；(2)需要对每一路振弦数据采集通道做多级同等防护，不仅成本高昂，且增加了设备体积；因此，有必要对现有技术进行改进。

3、此外，现有振弦式传感器采集装置一般包括有主控模块、电源模块、起振模块、拾振模块、振弦传感器采集接口以及ntc阻值采集模块等，但是未设置有网关模块。振弦式传感器采集装置由于不具有网络连接管理、协议转换等功能，使用时需要通过外接的主控网关与监测平台或者其他设备相连，组网和通信方式较为麻烦，因此，有必要增加拓展板，以增加网关功能。

技术实现思路

1、本发明提供一种数据采集装置，包括基板和拓展板，通过在基板的振弦传感器采集接口模块增加多级防雷器件，并通过特殊设计，使得多个采集通道共用一组防雷器件，不仅可以取得良好的防雷效果，还减少设备体积，降低生产成本，以解决现有振弦式传感器采集装置防雷电路存在的浪涌脉冲能量泄放慢、成本高的问题。拓展板安装在数据采集装置内作为主控网关使用，以解决现有振弦式传感器采集装置组网和通信不便的问题。

2、为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、一种数据采集装置，包括基板和拓展板；

4、所述基板包括振弦传感器采集接口模块、三级防雷抗浪涌模块、rs485接口模块一以及主控模块一；所述rs485接口模块一和振弦传感器采集接口模块均与主控模块一相连，所述振弦传感器采集接口模块具有多个采集通道；所述三级防雷抗浪涌模块包括多个第一级tvs防护电路、第二级mov防护电路、第三级gdt防护电路、限流器件以及接地电路；多个第一级tvs防护电路分别与多个采集通道相连；所述第二级mov防护电路、第三级gdt防护电路以及限流器件并联设置，构成共用电路，所述共用电路连接在多个第一级tvs防护电路的后级，并与接地电路相连；

5、所述拓展板包括rs485接口模块二、以太网接口模块、4g模块、lora模块以及主控模块二；所述rs485接口模块二、以太网接口模块、4g模块、lora模块均与主控模块二相连，所述rs485接口模块二与所述rs485接口模块一相连。

6、进一步地，所述第一级tvs防护电路包括至少两个tvs，所述采集通道连接有两根或者四根信号线，每根信号线均并联有所述tvs；所述第二级mov防护电路包括mov，第三级gdt防护电路包括gdt，所述限流器件为限流电阻，所述mov、gdt、限流电阻并联设置，其一端与多个采集通道的tvs相连，另一端与接地电路相连。

7、进一步地，所述基板还包括均与主控模块一相连的起振模块、拾振模块、ntc阻值采集模块以及电源模块一，所述起振模块、拾振模块、ntc阻值采集模块均与振弦传感器采集接口模块相连；所述ntc阻值采集模块包括定值电阻一、定值电阻二、ntc热敏电阻以及开关模块；所述定值电阻一和ntc热敏电阻串联构成测试电路一，定值电阻二和ntc热敏电阻串联构成测试电路二；所述电源模块一和主控模块一均与开关模块相连，所述开关模块在主控模块一的控制作用下，执行通断动作，将电源模块一的输出电压加载到测试电路一或者测试电路二；所述ntc热敏电阻连接定值电阻一和定值电阻二的一端与主控模块一的信号采集端相连，另一端接地设置。

8、进一步地，所述振弦传感器采集接口模块连接有用于选择对应采集通道开启或者关闭的采集通道选择模块，所述采集通道选择模块与主控模块一相连。

9、进一步地，所述rs485接口模块二包括依次连接的rs485串口、gdt保护电路和tvs保护电路，还包括设置在gdt保护电路和tvs保护电路之间的自恢复保险丝。

10、进一步地，所述rs485接口模块二还包括设置在tvs保护电路后级并与tvs保护电路相连的通信电路，所述通信电路与主控模块二之间连接有光电隔离电路。

11、进一步地，所述光电隔离电路设置有三个光耦，所述通信电路包括通信芯片，所述通信芯片的rx端、tx端以及en端通过三个光耦分别与主控模块二的rx端、tx端以及en端相连。

12、进一步地，所述rs485接口模块二还包括连接在rs485串口和电源模块二之间的隔离电源电路。

13、进一步地，所述基板还包括均与主控模块一相连的led指示灯一、调试与烧录接口模块一。

14、进一步地，所述拓展板还包括均与主控模块二相连的雨量计模块、调试与烧录接口模块二、存储模块以及led指示灯二。

15、由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

16、1.本发明于振弦传感器采集接口模块处采用三级防雷抗浪涌设计，解决振弦采集终端户外安装遭雷击时设备易损坏、浪涌脉冲能量泄放慢的问题，保证设备设施的安全，有效降低发生安全事故的风险。

17、2.本发明的振弦传感器采集接口模块具有多个采集通道，多个采集通道共享第二级、第三级防雷保护电路，在保证功能的同时，大大降低了设备的生产成本和体积。

18、3.本发明的ntc阻值采集模块监测温度时，不需要测出测量电路总电压v，也可测量出ntc热敏电阻的阻值，避免了现有技术采用测量电路总电压v计算ntc阻值而导致检测误差大的问题，有效提高了ntc电阻值测量的准确性。ntc阻值采集模块还具有结构简单、成本低、稳定性强等优点，能够适用于各种条件下的应用场景，具有较好的实用性。

19、4.本发明设置有采集通道选择模块，用于选择对应采集通道开启或者关闭，对于不工作的传感器，可将其对应的采集通道关闭，断开传感器与采集终端之间的连接，保障采集终端安全性。

20、5.本发明提供的拓展板，配备有rs485接口模块二、以太网接口模块、4g模块、lora模块以及主控模块二，具有丰富的通信方式，用于安装在数据采集装置内作为主控网关使用，使得数据采集装置可以直接与监测平台或者其他设备相连，而不需要外接网关，能够有效解决现有振弦式传感器采集装置组网和通信不便的问题。

21、6.本发明的rs485接口模块二通过在gdt保护电路和tvs保护电路之间增加自恢复保险丝，构成第三级保护电路，当电路电流过大时，自恢复保险丝自动断开，并经过一定时间后再自动恢复连通，确保设备及时通信。自恢复保险丝的设置，能够更好地保护后级电路，此外，其具有自动恢复功能，恢复过程不需要人工参与，减少工作人员的工作量。

22、7.本发明的rs485接口模块二与主控模块二之间连接有光电隔离电路，与电源模块二之间连接有隔离电源电路，进一步提高隔离效果，进而提高rs485接口模块二、主控模块二以及电源模块二的安全性。此外，光电隔离电路采用三个光耦，不仅结构简单，且相较于现有隔离方案，其成本更低。