本發(fā)明屬于自動(dòng)化測(cè)控領(lǐng)域，具體涉及一種便攜式數(shù)據(jù)采集分析儀器。

背景技術(shù)：

在發(fā)電廠等生產(chǎn)型企業(yè)中存在大量的生產(chǎn)設(shè)備，為了保證安全高效生產(chǎn)，對(duì)這些企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)需要進(jìn)行定期進(jìn)行性能試驗(yàn)測(cè)試，以確定系統(tǒng)性能，比如不間斷電源供電系統(tǒng)的電源切換試驗(yàn)、閥門(mén)關(guān)閉時(shí)間試驗(yàn)等。性能試驗(yàn)需要實(shí)時(shí)采集過(guò)程變量參數(shù)，這就要用到數(shù)據(jù)采集儀器。試驗(yàn)人員利用數(shù)據(jù)采集儀器記錄試驗(yàn)過(guò)程中各參數(shù)的變化曲線，通過(guò)對(duì)曲線的變化趨勢(shì)分析系統(tǒng)性能，得出試驗(yàn)結(jié)論。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集儀器價(jià)格昂貴，價(jià)格普遍在十幾到幾十萬(wàn)，投入成本非常大；體積大、重量大，由于試驗(yàn)接線往往在高層的設(shè)備電子間進(jìn)行，搬運(yùn)儀器十分費(fèi)力費(fèi)時(shí)；需提供220V交流電源才能工作，試驗(yàn)場(chǎng)所的電源插孔大多位于墻壁或電源柜，試驗(yàn)時(shí)需將220V電源引至儀器附近，導(dǎo)致試驗(yàn)人員工作難度增加，工作效率下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種試驗(yàn)通道多樣、使用方便且精度高成本低的便攜式數(shù)據(jù)采集分析儀器。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種便攜式數(shù)據(jù)采集分析儀器，其包括核心控制單元、開(kāi)關(guān)量采集單元、模擬量采集單元、通信單元、蓄電池供電單元以及筆記本電腦；所述開(kāi)關(guān)量采集單元、模擬量采集單元的I/O端口分別和核心控制單元的相應(yīng)端口雙相連接，所述核心控制單元的通信端口經(jīng)通信單元連接筆記本電腦；所述蓄電池供電單元的供電端口分別連接核心控制單元、開(kāi)關(guān)量采集單元、模擬量采集單元和通信單元的電源端。

進(jìn)一步的，所述核心控制單元包括控制器芯片U7、晶振Y1、電容C9和電容C10；所述控制器芯片U7的晶振輸入引腳23與所述電容C9串聯(lián)后接地；所述控制器芯片U7的晶振輸入引腳24與電容C10串聯(lián)后接地；所述晶振Y1的輸出端1與所述控制器芯片U7的晶振輸入端24連接；所述晶振Y1的輸出端2與所述控制器芯片U7的晶振輸入端23連接。

進(jìn)一步的，所述開(kāi)關(guān)量采集單元包括光耦U3、光耦U4、電阻R1~電阻R17、總線收發(fā)器U5和接線端子J1；所述光耦U3的輸入端口1、端口3、端口5、端口7分別與接線端子J1的端口1~端口4連接；所述光耦U3的輸入端口2、端口4、端口6、端口8分別與電阻R1~電阻R4對(duì)應(yīng)串聯(lián)后接地；所述光耦U3的輸出端口10、端口12、端口14、端口16分別與電阻R9~電阻R12對(duì)應(yīng)串聯(lián)后接+3.3V；所述光耦U3的端口9、端口11、端口13、端口15分別接地；所述光耦U4的輸入端口1、端口3、端口5、端口7分別與接線端子J1的端口5 ~端口8連接；所述光耦U4的輸入端口2、端口4、端口6、端口8分別與電阻R5~電阻R8對(duì)應(yīng)串聯(lián)后接地；所述光耦U4的輸出端口10、端口12、端口14、端口16分別與電阻R13~電阻R16對(duì)應(yīng)串聯(lián)后接+3.3V；所述光耦U4的端口9、端口11、端口13、端口15分別接地；所述總線收發(fā)器U5的輸入端口2~端口9分別與光耦U3和光耦U4的輸出端口10、端口12、端口14、端口16對(duì)應(yīng)連接；所述總線收發(fā)器U5的輸入端口1與所述電阻R17串聯(lián)后接+3.3V；所述總線收發(fā)器U5的電源端20接+3.3V；所述總線收發(fā)器U5的接地端10接地；所述總線收發(fā)器U5的片選端19與所述控制器芯片U7的輸出端44連接；所述總線收發(fā)器U5的數(shù)據(jù)端口11~端口18分別與所述控制器芯片的數(shù)據(jù)端口85、端口86、端口114、端口115、端口58、端口59、端口60、端口63對(duì)應(yīng)連接；所述接線端子J1的端口20~端口39接地；所述接線端子J1的端口9接+3.3V；所述接線端子J1的端口10接+5V。

進(jìn)一步的，所述模擬量采集單元包括模數(shù)采樣芯片U2和電容C5~電容C8；所述模數(shù)采樣芯片U2的輸入端口49、端口51、端口53、端口55、端口57、端口59、端口61、端口63分別與所述接線端子J1的輸出端口11~端口18對(duì)應(yīng)連接；所述模數(shù)采樣芯片U2的輸入端口50、端口52、端口54、端口56、端口58、端口60、端口62、端口64、端口2、端口26、端口35、端口40、端口41、端口43、端口46、端口47接地；所述模數(shù)采樣芯片U2的電源端口1、端口38、端口48接+5V；所述模數(shù)采樣芯片U2的電源端口7、端口23、端口34接+3.3V；所述模數(shù)采樣芯片U2的數(shù)據(jù)端口16~端口22、端口24、端口25、端口27~端口33分別與所述控制器芯片U7的數(shù)據(jù)端口85、端口86、端口114、端口115、端口58、端口59、端口60、端口63~端口68、端口77~端口79對(duì)應(yīng)連接；所述模數(shù)采樣芯片U2的端口8~端口16分別與所述控制器芯片U7的輸出端口137、端口136、端口135、端口134、端口133、端口48、端口47、端口46、端口73對(duì)應(yīng)連接；所述模數(shù)采樣芯片U2的端口36、端口39、端口42分別與所述電容C5、電容C6、電容C7對(duì)應(yīng)串聯(lián)后接地；所述模數(shù)采樣芯片U2的端口44、端口45并聯(lián)后與所述電容C8串聯(lián)后接地。

進(jìn)一步的，所述通信單元包括以太網(wǎng)控制器U6、網(wǎng)絡(luò)插座變壓器J2、電阻R18、R19、R20、電容C11~電容C17和晶振Y2；所述以太網(wǎng)控制器U6的測(cè)試端41腳接地；所述以太網(wǎng)控制器U6的電源端23腳、30腳、42腳接+3.3V；所述以太網(wǎng)控制器U6的接地端15腳、33腳、45腳接地；所述以太網(wǎng)控制器U6的內(nèi)部接收電源端2腳與內(nèi)部發(fā)送電源端9腳并聯(lián)后接+2.5V；所述以太網(wǎng)控制器U6的接地端5腳、6腳、47腳、48腳接地；所述以太網(wǎng)控制器U6的晶振輸入端44腳與電容C13串聯(lián)后接地；所述以太網(wǎng)控制器U6的晶振輸出端43腳與電容C14串聯(lián)后接地；所述以太網(wǎng)控制器U6的能帶隙端1腳與電阻R20串聯(lián)后接地；所述以太網(wǎng)控制器U6的中斷輸出端34腳與電阻R19串聯(lián)后接+3.3V；所述以太網(wǎng)控制器U6的EEPROM時(shí)鐘端20腳與電阻R18串聯(lián)后接+3.3V；所述以太網(wǎng)控制器U6的輸入端口32腳、35腳、36腳、37腳分別與所述控制器芯片U7的輸出端口142、端口141、端口140、端口139對(duì)應(yīng)連接；所述以太網(wǎng)控制器U6的復(fù)位端40腳與所述控制器芯片U7的復(fù)位端口25連接；所述網(wǎng)絡(luò)插座變壓器J2的差分發(fā)射正極端1腳與所述以太網(wǎng)控制器U6差分發(fā)射正極端7腳相連；所述網(wǎng)絡(luò)插座變壓器J2的差分發(fā)射負(fù)極端2腳與所述以太網(wǎng)控制器U6差分發(fā)射負(fù)極端8腳相連；所述網(wǎng)絡(luò)插座變壓器J2的差分接收正極端3腳與所述以太網(wǎng)控制器U6差分接收正極端3腳相連；所述網(wǎng)絡(luò)插座變壓器J2的差分接收負(fù)極端6腳與所述以太網(wǎng)控制器U6差分接收負(fù)極端4腳相連；所述網(wǎng)絡(luò)插座變壓器J2的電源端4腳、5腳并聯(lián)后接+2.5V；所述網(wǎng)絡(luò)插座變壓器J2的電源端9腳、12腳接+3.3V；；所述網(wǎng)絡(luò)插座變壓器J2的LED1端10腳與所述以太網(wǎng)控制器U6的LED1輸出端39腳相連；所述網(wǎng)絡(luò)插座變壓器J2的LED2端11腳與所述以太網(wǎng)控制器U6的LED2輸出端38腳相連；所述網(wǎng)絡(luò)插座變壓器J2通過(guò)網(wǎng)線與所述筆記本電腦的網(wǎng)絡(luò)端口連接；所述電容C11并接于所述以太網(wǎng)控制器U6的電源端23腳與接地端15腳之間；所述電容C15并接于所述以太網(wǎng)控制器U6的電源端30腳與接地端33腳之間；所述電容C17并接于所述以太網(wǎng)控制器U6的電源端42腳與接地端45腳之間；所述電容C12并接于所述以太網(wǎng)控制器U6的內(nèi)部接收電源端2腳與接地端5腳之間；所述電容C16并接于所述以太網(wǎng)控制器U6的內(nèi)部發(fā)送電源端9腳與接地端6腳之間；所述晶振Y2并接于所述以太網(wǎng)控制器U6的晶振輸入端44腳與晶振輸出端43腳之間。

進(jìn)一步的，所述蓄電池供電單元包括蓄電池BT1、二極管D1、電容C1~電容C4和穩(wěn)壓芯片U1；所述蓄電池BT1的正極與二極管D1串聯(lián)后接所述穩(wěn)壓芯片U1的輸入端3；所述蓄電池BT1的負(fù)極接地；所述電容C1、電容C2的一端分別與所述穩(wěn)壓芯片U1的輸入端3連接，所述電容C1、電容C2的另一端接地；所述電容C3、電容C4的一端分別與所述穩(wěn)壓芯片U1的輸出端2連接；所述電容C3、電容C4的另一端接地，所述穩(wěn)壓芯片U1的輸入端3接+5V，所述穩(wěn)壓芯片U1的輸出端2接+3.3V。

本發(fā)明的有益效果如下：

（1）本發(fā)明中設(shè)有8通道開(kāi)關(guān)量與8通道模擬量同步采集，能夠滿足各種試驗(yàn)需求，增加了試驗(yàn)靈活性；

（2）本發(fā)明在保證數(shù)據(jù)采集精度的同時(shí)，降低對(duì)儀器設(shè)備的投入成本；

（3）本發(fā)明增加了數(shù)據(jù)分析處理功能，為試驗(yàn)人員提供方便；

（4）本發(fā)明儀器小巧、便攜，降低搬運(yùn)設(shè)備的難度及人力成本；

（5）本發(fā)明無(wú)需外部電源供電，省去接引電源線的工作量，降低工作難度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理框圖。

圖2為本發(fā)明的電路原理圖。

圖3為本發(fā)明中蓄電池供電單元的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖1~附圖3和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1~圖3所示，本實(shí)施例涉及一種便攜式數(shù)據(jù)采集分析儀器，其包括核心控制單元1、開(kāi)關(guān)量采集單元2、模擬量采集單元3、通信單元4、蓄電池供電單元5以及筆記本電腦6；所述開(kāi)關(guān)量采集單元2、模擬量采集單元3的I/O端口分別和核心控制單元1的相應(yīng)端口雙相連接，所述核心控制單元1的通信端口經(jīng)通信單元4連接筆記本電腦6；所述蓄電池供電單元5的供電端口分別連接核心控制單元1、開(kāi)關(guān)量采集單元2、模擬量采集單元3和通信單元4的電源端。

進(jìn)一步的，所述核心控制單元1包括控制器芯片U7、晶振Y1、電容C9和電容C10；所述控制器芯片U7的晶振輸入引腳23與所述電容C9串聯(lián)后接地；所述控制器芯片U7的晶振輸入引腳24與電容C10串聯(lián)后接地；所述晶振Y1的輸出端1與所述控制器芯片U7的晶振輸入端24連接；所述晶振Y1的輸出端2與所述控制器芯片U7的晶振輸入端23連接。

進(jìn)一步的，所述開(kāi)關(guān)量采集單元2包括光耦U3、光耦U4、電阻R1~電阻R17、總線收發(fā)器U5和接線端子J1；所述光耦U3的輸入端口1、端口3、端口5、端口7分別與接線端子J1的端口1~端口4連接；所述光耦U3的輸入端口2、端口4、端口6、端口8分別與電阻R1~電阻R4對(duì)應(yīng)串聯(lián)后接地；所述光耦U3的輸出端口10、端口12、端口14、端口16分別與電阻R9~電阻R12對(duì)應(yīng)串聯(lián)后接+3.3V；所述光耦U3的端口9、端口11、端口13、端口15分別接地；所述光耦U4的輸入端口1、端口3、端口5、端口7分別與接線端子J1的端口5 ~端口8連接；所述光耦U4的輸入端口2、端口4、端口6、端口8分別與電阻R5~電阻R8對(duì)應(yīng)串聯(lián)后接地；所述光耦U4的輸出端口10、端口12、端口14、端口16分別與電阻R13~電阻R16對(duì)應(yīng)串聯(lián)后接+3.3V；所述光耦U4的端口9、端口11、端口13、端口15分別接地；所述總線收發(fā)器U5的輸入端口2~端口9分別與光耦U3和光耦U4的輸出端口10、端口12、端口14、端口16對(duì)應(yīng)連接；所述總線收發(fā)器U5的輸入端口1與所述電阻R17串聯(lián)后接+3.3V；所述總線收發(fā)器U5的電源端20接+3.3V；所述總線收發(fā)器U5的接地端10接地；所述總線收發(fā)器U5的片選端19與所述控制器芯片U7的輸出端44連接；所述總線收發(fā)器U5的數(shù)據(jù)端口11~端口18分別與所述控制器芯片的數(shù)據(jù)端口85、端口86、端口114、端口115、端口58、端口59、端口60、端口63對(duì)應(yīng)連接；所述接線端子J1的端口20~端口39接地；所述接線端子J1的端口9接+3.3V；所述接線端子J1的端口10接+5V。

進(jìn)一步的，所述模擬量采集單元3包括模數(shù)采樣芯片U2和電容C5~電容C8；所述模數(shù)采樣芯片U2的輸入端口49、端口51、端口53、端口55、端口57、端口59、端口61、端口63分別與所述接線端子J1的輸出端口11~端口18對(duì)應(yīng)連接；所述模數(shù)采樣芯片U2的輸入端口50、端口52、端口54、端口56、端口58、端口60、端口62、端口64、端口2、端口26、端口35、端口40、端口41、端口43、端口46、端口47接地；所述模數(shù)采樣芯片U2的電源端口1、端口38、端口48接+5V；所述模數(shù)采樣芯片U2的電源端口7、端口23、端口34接+3.3V；所述模數(shù)采樣芯片U2的數(shù)據(jù)端口16~端口22、端口24、端口25、端口27~端口33分別與所述控制器芯片U7的數(shù)據(jù)端口85、端口86、端口114、端口115、端口58、端口59、端口60、端口63~端口68、端口77~端口79對(duì)應(yīng)連接；所述模數(shù)采樣芯片U2的端口8~端口16分別與所述控制器芯片U7的輸出端口137、端口136、端口135、端口134、端口133、端口48、端口47、端口46、端口73對(duì)應(yīng)連接；所述模數(shù)采樣芯片U2的端口36、端口39、端口42分別與所述電容C5、電容C6、電容C7對(duì)應(yīng)串聯(lián)后接地；所述模數(shù)采樣芯片U2的端口44、端口45并聯(lián)后與所述電容C8串聯(lián)后接地。

進(jìn)一步的，所述通信單元4包括以太網(wǎng)控制器U6、網(wǎng)絡(luò)插座變壓器J2、電阻R18、R19、R20、電容C11~電容C17和晶振Y2；所述以太網(wǎng)控制器U6的測(cè)試端41腳接地；所述以太網(wǎng)控制器U6的電源端23腳、30腳、42腳接+3.3V；所述以太網(wǎng)控制器U6的接地端15腳、33腳、45腳接地；所述以太網(wǎng)控制器U6的內(nèi)部接收電源端2腳與內(nèi)部發(fā)送電源端9腳并聯(lián)后接+2.5V；所述以太網(wǎng)控制器U6的接地端5腳、6腳、47腳、48腳接地；所述以太網(wǎng)控制器U6的晶振輸入端44腳與電容C13串聯(lián)后接地；所述以太網(wǎng)控制器U6的晶振輸出端43腳與電容C14串聯(lián)后接地；所述以太網(wǎng)控制器U6的能帶隙端1腳與電阻R20串聯(lián)后接地；所述以太網(wǎng)控制器U6的中斷輸出端34腳與電阻R19串聯(lián)后接+3.3V；所述以太網(wǎng)控制器U6的EEPROM時(shí)鐘端20腳與電阻R18串聯(lián)后接+3.3V；所述以太網(wǎng)控制器U6的輸入端口32腳、35腳、36腳、37腳分別與所述控制器芯片U7的輸出端口142、端口141、端口140、端口139對(duì)應(yīng)連接；所述以太網(wǎng)控制器U6的復(fù)位端40腳與所述控制器芯片U7的復(fù)位端口25連接；所述網(wǎng)絡(luò)插座變壓器J2的差分發(fā)射正極端1腳與所述以太網(wǎng)控制器U6差分發(fā)射正極端7腳相連；所述網(wǎng)絡(luò)插座變壓器J2的差分發(fā)射負(fù)極端2腳與所述以太網(wǎng)控制器U6差分發(fā)射負(fù)極端8腳相連；所述網(wǎng)絡(luò)插座變壓器J2的差分接收正極端3腳與所述以太網(wǎng)控制器U6差分接收正極端3腳相連；所述網(wǎng)絡(luò)插座變壓器J2的差分接收負(fù)極端6腳與所述以太網(wǎng)控制器U6差分接收負(fù)極端4腳相連；所述網(wǎng)絡(luò)插座變壓器J2的電源端4腳、5腳并聯(lián)后接+2.5V；所述網(wǎng)絡(luò)插座變壓器J2的電源端9腳、12腳接+3.3V；；所述網(wǎng)絡(luò)插座變壓器J2的LED1端10腳與所述以太網(wǎng)控制器U6的LED1輸出端39腳相連；所述網(wǎng)絡(luò)插座變壓器J2的LED2端11腳與所述以太網(wǎng)控制器U6的LED2輸出端38腳相連；所述網(wǎng)絡(luò)插座變壓器J2通過(guò)網(wǎng)線與所述筆記本電腦6的網(wǎng)絡(luò)端口連接；所述電容C11并接于所述以太網(wǎng)控制器U6的電源端23腳與接地端15腳之間；所述電容C15并接于所述以太網(wǎng)控制器U6的電源端30腳與接地端33腳之間；所述電容C17并接于所述以太網(wǎng)控制器U6的電源端42腳與接地端45腳之間；所述電容C12并接于所述以太網(wǎng)控制器U6的內(nèi)部接收電源端2腳與接地端5腳之間；所述電容C16并接于所述以太網(wǎng)控制器U6的內(nèi)部發(fā)送電源端9腳與接地端6腳之間；所述晶振Y2并接于所述以太網(wǎng)控制器U6的晶振輸入端44腳與晶振輸出端43腳之間。

進(jìn)一步的，如圖3所示，所述蓄電池供電單元5包括蓄電池BT1、二極管D1、電容C1~電容C4和穩(wěn)壓芯片U1；所述蓄電池BT1的正極與二極管D1串聯(lián)后接所述穩(wěn)壓芯片U1的輸入端3；所述蓄電池BT1的負(fù)極接地；所述電容C1、電容C2的一端分別與所述穩(wěn)壓芯片U1的輸入端3連接，所述電容C1、電容C2的另一端接地；所述電容C3、電容C4的一端分別與所述穩(wěn)壓芯片U1的輸出端2連接；所述電容C3、電容C4的另一端接地，所述穩(wěn)壓芯片U1的輸入端3接+5V，所述穩(wěn)壓芯片U1的輸出端2接+3.3V。

進(jìn)一步的，所述控制器芯片U7型號(hào)為STM32F103ZET6；所述網(wǎng)絡(luò)控制器芯片U6的型號(hào)為DM9000A；所述穩(wěn)壓芯片U1的型號(hào)為L(zhǎng)M1117-3.3；所述總線收發(fā)器U5的型號(hào)為SN74HC245DW；所述光耦U3~光耦U4的型號(hào)為T(mén)LP521；所述晶振Y1的型號(hào)為11.0592MHz；所述晶振Y2的型號(hào)為25MHz；所述網(wǎng)絡(luò)變壓器J2的型號(hào)為HR911105A；所述模數(shù)采樣芯片U2的型號(hào)為AD7606。

本發(fā)明的工作過(guò)程如下：?jiǎn)?dòng)數(shù)據(jù)采集分析儀器后，控制器芯片U7進(jìn)行初始化并啟動(dòng)以太網(wǎng)控制器U6；控制器芯片U7循環(huán)等待來(lái)自所述以太網(wǎng)控制器U6的通信數(shù)據(jù)，當(dāng)收到數(shù)據(jù)包時(shí)，所述控制器芯片U7判斷該數(shù)據(jù)包為設(shè)置命令或啟動(dòng)命令；若收到設(shè)置命令，則所述控制器芯片U7進(jìn)行通道設(shè)置、量程設(shè)置、采樣時(shí)間設(shè)置；若收到啟動(dòng)命令，則控制器芯片U7開(kāi)始實(shí)時(shí)讀取來(lái)自開(kāi)關(guān)量采集單元2以及模擬量采集單元3的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；采樣時(shí)間結(jié)束后，控制器芯片U7自動(dòng)將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)所述通信單元4發(fā)送至筆記本電腦6進(jìn)行曲線顯示、分析及處理。

上述詳細(xì)說(shuō)明是針對(duì)本發(fā)明可行實(shí)施例的具體說(shuō)明，該實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專(zhuān)利范圍，凡未脫離本發(fā)明的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專(zhuān)利保護(hù)范圍中。