一種物聯網傳感器設備批量標定裝置的製作方法

2023-12-06 03:22:36 1

本發明屬於系統控制技術領域，特別涉及一種可用於物聯網的傳感器儀表標定裝置。

背景技術：

物聯網時代，萬物互聯，需要大量的傳感器等儀器儀表設備。在多數情況下大量傳感器使用中都存在一個矛盾，即精度越高的傳感器價格會越昂貴，成本的迅速增加不利於高精度傳感器在物聯網中的大規模應用；而價格較低的傳感器精度卻達不到使用要求。

為了降低物聯網的整體成本，可以採用一個高精度傳感器來標定其它低精度傳感器的方式構架物聯網，使精度原本不能滿足要求的傳感器與被標定過的傳感器配合使用從而獲得較高的測量精度，同時也不會顯著增加成本。但是目前市面上的傳感器標定設備普遍把傳感器和顯示儀表分開來校準，校準精度不高，且普遍存在以下問題：1. 標定校準採用一對一方式進行，無法滿足批量傳感器同時校準標定的需求；2. 使用現有標定設備進行傳感器標定一般都需要現場人工操作完成，操作繁瑣；3. 現有傳感器儀表標定設備工作時為相互獨立的個體，無法實現級聯運行；4. 現有傳感器儀表標定設備大都只有一種通信接口，不能對通信接口不匹配的傳感器進行標定，應用範圍受限。

目前市面上一般標準信號設備常用串口（Cluster communication port , COM, 串行通訊埠）的埠電平有TTL（Transistor-Transistor Logic, 電晶體-電晶體邏輯）5V、RS485、RS232等幾類，其中結構最為簡單且成本最低的為TTL 5V電平的COM口，市場上需要這種能夠同時大批量標定帶有TTL電平通信接口的設備，儀表批量標定儀應運而生。該標定儀主要完成的工作就是接收標準設備總線上出來的信號，然後通過對總線上的電平轉換通過多個TTL串口將數據轉發出去，以此來大批量的標定帶TTL電平串口的傳感器等設備。但是這種標定儀與市面上的只帶有RS485總線輸出接口的傳感器儀表無法電平兼容，從而無法進行標定工作；如果要強行使用也只能通過使用RS485轉TTL電平的轉接器實現接口對接，但是這種轉接器也是一對一的，不能連接多個儀表同時工作，在儀表批量標定時使用這種轉接器效率極低且成本很高。除了上述帶TTL電平串口的設備外，其它的標準信號設備上都是只留有一種或兩種總線接口，其電平都不能和TTL電平兼容，無法滿足使用一個設備同時標定大量具有TTL電平通信串口的傳感器的技術需要。

鑑於當前技術中存在的不足，目前需要一種適用於物聯網的，能夠同時大批量標定傳感器的傳感器設備標定裝置。

技術實現要素：

本發明針對現有技術中標定物聯網傳感器的設備存在的技術問題，提供了一種物聯網傳感器設備批量標定裝置，所述標定裝置針對物聯網特點設計，能夠同時大批量標定傳感器的，具有適用性廣、操作便捷且方便擴展等特點。

為解決上述技術問題，本發明的實施例提供的一種物聯網傳感器設備批量標定裝置，包括多個微處理器，所述多個微處理器包括一個主機和若干從機，每個所述微處理器上均設置有作為數據接口的第一串口和第二串口，所述主機上還設置有用於接收校準數據的數據接口；所述多個微處理器之間通過用於傳輸校準數據的校準數據總線互連，每個所述微處理器均通過所述第一串口連接至同一所述校準數據總線；每個所述微處理器通過所述第二串口分別連接一個標定數據總線，每個所述標定數據總線上設置有若干TTL 5V電平的串行數據輸出埠，通過每個所述串行數據輸出埠將所述標定數據輸出至待標定傳感器設備上。

優選地，所述校準數據總線和標定數據總線均為RS485總線。

優選地，所述校準數據接口為RS485總線接口。

優選地，所述從機的總數為3。

優選地，每個所述標定數據總線上設置的串行數據輸出埠不超過24個。

作為前述技術方案的優選，所述校準數據總線上還設置有總線輸出埠，兩臺所述批量標定裝置可通過各自的總線輸出埠互連。

本發明的物聯網傳感器設備批量標定裝置可設置TTL電平串口和RS485總線兩種形式的接口，可通過RS485總線接收並轉發標準儀表輸出的校準數據至多個微處理器，然後經過電平轉換和數據處理後將獲得的標定數據通過多路TTL電平串口分發出去，以此來實現同時標定大批量串口傳感器設備的目的。

本發明各實施例提供的技術方案的有益效果為：通信接口多且同時支持兩種不同通信模式；單次標定傳感器的數目多並可以級聯實現擴展，設備間協同工作方便；設備上的接口簡單，操作便捷；進行傳感器設備大批量標定時無需額外的轉換器，有效控制了成本。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的物聯網傳感器設備批量標定裝置的系統架構示意圖。

［主要元件符號說明］

1-微處理器；11-主機；12-從機；21-第一串口；22-第二串口；23-校準數據接口；31-校準數據總線；32-標定數據總線；41-串行數據輸出埠；42-總線輸出埠；5-高精度傳感器；6-待標定的傳感器設備；61-監控儀表；62-低精度傳感器。

具體實施方式

為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。

本發明針對現有的問題，提供一種物聯網傳感器設備批量標定裝置，能夠同時大批量標定傳感器的，具有適用性廣、操作便捷且方便擴展等特點。

如圖1所示，本發明實施例一種物聯網傳感器設備批量標定裝置包括四個微處理器1，如圖1所示，具體為一片主機11和三片從機12，每個微處理器1上均設置有作為數據接口的第一串口21和第二串口22，主機11上還設置有用於接收校準數據的校準數據接口23，主機11和從機12之間通過用於傳輸校準數據的校準數據總線31實現互連，其中：

主機11通過其上的第一串口21向高精度傳感器5索取對應測試環境下的較高精度的輸出數據作為校準數據，並將採集到的校準數據通過其上的第一串口21進行一級轉發，每個所述微處理器1均通過所述第一串口21連接至同一所述校準數據總線31，校準數據由主機11發送並通過校準數據總線31分送至三片從機12；

如圖所示，每個微處理器1均通過第二串口22分別連接一個標定數據總線32，每個標定數據總線32上設置有若干TTL 5V電平的串行數據輸出埠41，通過每個串行數據輸出埠4將標定數據輸出至待標定的傳感器設備6上。

三片從機12通過第一串口21接受主機11發送的校準數據，並對數據做相應處理後分別通過從機12各自的第二串口22進行二級轉發，將主機11讀取的較高精度的校準數據轉發至待標定的傳感器設備6中進行傳感器標定。各個微處理器1的串口與串口之間，微處理器1與校準數據的標準信號源之間，以及微處理器1與待標定的傳感器設備6之間都是通過總線方式連接。

作為一種更佳的實施方式，校準數據總線31和標定數據總線32均使用RS485總線，同時為減少數據轉換，校準數據接口23也使用RS485總線接口。

本實施例中，微處理器1採用（請補充具體處理器型號，以說明為什麼最多只能帶24個TTL串口）晶片，每個微理器1通過總線最多帶24個TTL電平串行數據輸出埠41，本發明裝置有一片主機11和三片從機12共計四個微處理器1，因此最多總共能帶96個用來標定數據的串行數據輸出埠41，即本裝置最多一次可同時標定96個傳感器設備。

如圖1所示，本裝置除了在標定數據總線32上設置有向外輸出的大量串行數據輸出埠41外，還在校準數據總線31上提供了總線輸出埠42，當一次同時待標定的傳感器設備數量超過一臺所述批量標定裝置的容量上限時，只需將兩臺批量標定裝置通過總線輸出埠42對接即可實現擴展，不需要對批量標定裝置本身進行任何設置，操作簡單，級聯方便。同理還可實現更多臺裝置的級聯擴展。在本發明的情況下，由於使用了單線雙工的TTL電平串口通信的方法，使得批量標定裝置數據輸出的距離受到限制，為使通信可靠穩定TLL電平串口數據輸出的通信線最長不要超過一米，但批量標定裝置之間的級聯連接是通過RS485總線實現的，通信距離可達一千米。

使用本裝置時需要有一個帶有RS485接口的標準儀表作為標準信號源輸出校準信號，通常為高精度傳感器，將標準信號源的RS485接口與本裝置的RS485接口的校準數據接口23對接，即可實現校準數據的分發。

本裝置對外只顯示通信埠孔和電源線，只需將高精度傳感器的數據輸出埠和待標定的傳感器設備的輸入埠插入相應的通信端子，同時將高精度傳感器和待標定的低精度的傳感器置於相同的測試環境，接通電源即可進行傳感器的標定工作，使用簡單操作方便。標定時，高精度傳感器5輸出的校準數據通過校準數據接口23被裝置內主機11的主控晶片讀到後，主控晶片將讀到的數據經過處理後，分別從兩個串口，即第一串口21和第二串口22發送到校準數據總線31和標定數據總線32上；校準數據總線31將校準數據轉發至其它從機12上，另一路的標定數據總線32將校準數據處理得到的標定數據發送至待標定的傳感器設備6中的監控儀表61部分，從機12將接收到的主機11發送的校準數據處理為標定數據後也通過各自的標定數據總線32進一步的向外擴散，最終將標定數據分發至更多的待標定的傳感器設備6的監控儀表61中；監控儀表61接收到標定數據的同時也會接收到其自帶的低精度傳感器62採集到的數據，儀表內部同時記住著兩組不同的數據並存儲下來，用高精度傳感器5的數據代替低精度傳感器62的數據，以此實現一次採集高精度數據即可批量標定傳感器的目的。

對於上述的本發明的實施例，方案中公知的具體結構及特性等常識未作過多描述；實施方式採用遞進的方式描述，各實施方式中所涉及到的技術特徵在彼此之間不構成衝突的前提下可以相互組合。

在本發明的描述中，除非另有明確的規定和限定，術語「互連」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義；此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為落入本發明的保護範圍。