一種基於物聯網的傳感器數據轉發裝置的製作方法

2023-12-06 03:21:36

本專利涉及一種傳感器數據轉發裝置，更具體的說，涉及一種基於物聯網的傳感器數據轉發裝置。

背景技術：

目前，傳感器尤其是教育類傳感器在中小學教育實驗中應用非常廣泛，但是大多數教育類傳感器都處於單獨參數的獲取，無法形成一個有效的網絡，學生之間獲得的數據無法共享，無法遠距離獲得數據，給教師的教學和學生的學習帶來很大的不便。

專利內容

本專利所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提供一種獲得傳感器數據共享，方便教學和學習的基於物聯網的傳感器數據轉發裝置。

為了解決以上技術問題，本專利提供一種基於物聯網的傳感器數據轉發裝置，包括數據採集裝置和數據轉發裝置，所述數據採集裝置和所述數據轉發裝置通過物聯網通信，

所述數據採集裝置包括信號採集器、中央處理器和無線發送器，所述信號採集器包括與不同類型傳感器匹配的傳感器適配模塊，所述信號採集器的輸入端與所述傳感器連接，接收所述傳感器傳送的數據信號，並將處理後的數據信號傳送至所述中央處理器；所述中央處理器接收所述信號採集器傳送的數據信號並將處理後的數據信號傳 送至所述無線發送器，所述無線發送器將接收的數據信號傳送至物聯網；

所述數據轉發裝置包括無線接收器和主控制器，所述無線接收器通過物聯網接收所述數據採集裝置的無線發送器發送的數據信號，並將數據信號傳送至所述主控制器，所述主控制器將處理後的數據信號通過數據輸出接口傳送至計算機。

本專利技術方案的進一步限定為，與所述信號採集器的輸入端連接的傳感器類型包括物理類的壓力傳感器和化學類的氧化還原反應傳感器。

進一步地，所述數據採集裝置還包括提供當前的實時鐘的實時鐘裝置，所述實時鐘裝置與所述中央處理器連接。

進一步地，所述數據採集裝置還包括提供溫度補償信息的溫度補償裝置，所述溫度補償裝置與所述中央處理器連接。

進一步地,所述數據採集裝置還包括電源適配裝置，所述電源適配裝置與所述中央處理器連接，包括後備電池和外部電源適配器。

進一步地，所述數據轉發裝置還包括電源處理裝置，所述電源處理裝置的輸入端與所述數據輸出接口連接，其輸出端與所述主控制器連接。

進一步地，所述數據輸出接口為USB口。

本專利的有益效果是：本專利所述的一種基於物聯網的傳感器數據轉發裝置，適配於不同種類的傳感器，並通過物聯網進行通信，使學生可以遠距離的獲取數據，實現數據共享，方便教師的教學和學生 的學習，是學生通過實驗掌握傳感器技術、物聯網技術和數據處理技術。

附圖說明

圖1為本專利所述的數據採集裝置的結構示意圖。

具體實施方式

實施例1

本實施例提供的一種基於物聯網的傳感器數據轉發裝置，包括數據採集裝置和數據轉發裝置，所述數據採集裝置和所述數據轉發裝置通過物聯網通信，所述數據採集裝置與所述數據轉發裝置之間的通信基於ZIGBEE通訊協議。

所述數據採集裝置的結構示意圖如圖1所示，包括信號採集器、中央處理器、無線發送器、實時鐘裝置、溫度補償裝置和電源適配裝置。

所述數據採集裝置中各個部分的連接關係為所述信號採集器的輸入端與傳感器連接，其輸出端與所述中央處理器連接，所述中央處理器的輸出端與所述無線發送器連接，所述無線發送器與物聯網數據通信，所述實時鐘裝置與所述溫度補償裝置分別與所述中央處理器連接。

所述數據採集裝置中各個部分的信號傳遞方式為所述信號採集器的輸入端與所述傳感器連接，接收所述傳感器傳送的數據信號，並將處理後的數據信號傳送至所述中央處理器；所述中央處理器接收所述信號採集器傳送的數據信號並將處理後的數據信號傳送至所述無 線發送器，所述無線發送器將接收的數據信號傳送至物聯網。所述實時鐘裝置校驗當前時鐘信息並將實時鐘信息傳送至所述中央處理器。所述溫度補償裝置在需要時提供溫度補償信息至所述中央處理器。

所述數據採集裝置中各個部分的具體結構及作用為：

信號採集器包括運算放大器電路和傳感器適配模塊，其作用是與不同類型傳感器匹配並將傳感器傳送的數據信息進行放大、濾波。其中，可以與之適配的傳感器類型包括物理類的壓力傳感器和化學類的氧化還原反應傳感器。

中央處理器是基於32位RICE的嵌入式處理機，由RICE機核和FLASH、RAM、EEPROM等組成，其作用是將信號採集器採集的數據進行A/D採樣，保持處理，從而得到有用的數位訊號。

無線發送器內置ZIGBEE現認證堆棧和無線電，可配置的器件類型和網絡設置，通過SPI接口與中央處理器進行通訊，將中央處理器傳送的數位訊號傳送至物聯網。

實時鐘裝置用於產生實時時間，中央處理器對實時鐘模塊進行讀寫控制，使實時鐘模塊按照國家標準時間進行運行，校驗當前時鐘信息，以整合傳感器參數的時間特性。當中央處理器斷電時，實時鐘模塊後備小電池供電，確保實時鐘仍能繼續運行，保證時間的正確性。

溫度補償裝置主要由溫度傳感器與精密分壓電阻及運算放大器組成，連接到中央處理器的輸入端，中央處理器對運算放大器送出的電壓信號進行採集，電壓信號通過內部A/D轉換器轉換成數位訊號，用於向需要用到溫度補償的傳感器(如與溫度密切相關的溶解氧傳感 器)提供溫度補償信息。

電源適配裝置包括後備電池和外部電源適配器，用於將外界電壓轉換成各部分所需的不同等級的電壓，並在外界電源斷電時，提供後備電池。

所述數據轉發裝置包括無線接收器、主控制器和電源處理裝置。

所述數據轉發裝置中各個部分的連接關係為：所述無線接收器與物聯網連接，其輸出端與所述主控制器的輸入端連接，所述主控制器的輸出端通過數據輸出接口與計算機連接。所述電源處理裝置的輸入端與所述數據輸出接口連接，其輸出端與所述主控制器連接。

所述數據轉發裝置中各個部分的信號傳遞關係為：所述無線接收器通過物聯網接收所述數據採集裝置的無線發送器發送的數據信號，並將數據信號傳送至所述主控制器，所述主控制器將處理後的數據信號通過數據輸出接口傳送至計算機。所述電源處理裝置接收所述數據輸出接口由計算機獲取的電源信號，並將處理後的電源信號傳送至所述主控制器。

所述數據轉發裝置中各個部分的結構及作用為：

所述無線接收器晶片內置ZIGBEE認證堆棧和無線電，可配置的器件類型和網絡設置，通過SPI接口與主控制器進行通信，接收物聯網傳送的數據信號，將數據信號傳送至所述主控制器。

所述主控制器基於32位RICE的嵌入式處理機，由RICE機核和FLASH、RAM、EEPROM等組成，對數據信號進行處理並轉發。

所述數據輸出接口由全速USB晶片為核心組成，內置USB協議， 可以通過計算機的USB口與計算機機交換數據，同時將從計算機的他USB得到5V電源。

所述電源處理裝置將從USB側得到的電源轉換為各部分所需不同等級的低壓電源。

本專利所述的一種基於物聯網的傳感器數據轉發裝置使用時，傳感器感知的數據信號通過信號採集器將信號送入中央處理器，實時鐘裝置將時間信號送入中央處理器，溫度補償裝置將溫度補償信號送入中央處理器，上述信號經中央處理器處理後，將編碼加密後的信號送入無線發送器。數據信號通過物聯網將信號傳送給數據轉發裝置的無線接收器，所述無線接收器將信號接收後傳送至主控制器，主控制器將信號進行解碼後通過數據輸出接口送入計算機，再由計算機對多個或單個的傳感器信號按照不同的時間進行曲線擬合與顯示。

本專利實現數據共享，方便教師的教學和學生的學習，是學生通過實驗掌握傳感器技術、物聯網技術和數據處理技術。

除上述實施例外，本專利還可以有其他實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本專利要求的保護範圍。