一种基于RS485的数据采集设备

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，特别指一种基于RS485的数据采集设备。

背景技术

为了保障安全性，锂电池在生产完成后需要进行一系列的检测，包括高低温性能、循环测试、过充电、过放电、意外短路等，这些检测需要搭建完善的单电芯多路电压检测、电芯单体温度检测、测试环境温度检测、影响电芯和环境温度的风机工作状态检测、测试环境烟雾值检测及特定有毒害气体值检测等功能。

传统上，针对上述检测项目均有单独的测试设备，但是不同测试设备的厂家接线定义、规范要求各不相同，存在跨产品组合的缺陷，即接线冗长繁琐、占空间、笨重等缺陷，导致在针对电芯测试的环境下，存在异常繁琐的硬件操作要求，需要按照硬件操作要求逐一接线、上电检查，且软件使用界面不一导致增加了通讯测试、配置等诸多操作，不仅增加了现场安装工时，且极大增加了各自接线错误、配置错误导致测试设备运行不稳定的情况。

因此，如何提供一种基于RS485的数据采集设备，实现简化结构，提升接线的便捷性以及防呆性，进而提升设备运行的稳定性，成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种基于RS485的数据采集设备，实现简化结构，提升接线的便捷性以及防呆性，进而提升设备运行的稳定性。

本发明是这样实现的：一种基于RS485的数据采集设备，包括：

一个壳体，包括一底板、一顶板、一背板、一左侧板以及一右侧板；

六个信号转接母头，并排设于所述底板的上端，并前后错落排列；

一个板卡组，下端设有信号转接公头组，通过所述信号转接公头组分别与各信号转接母头的一端连接；

一个插口组，设于所述板卡组的表面，并与所述信号转接公头组连接；

一个传感器组，与所述插口组连接；

一个485转以太网转换器，输入端与各所述信号转接母头的另一端连接；

单片机，设于所述板卡组内，并与所述插口组以及485转以太网转换器的输出端连接；

一个散热风机，设于所述壳体内，并与所述单片机连接。

进一步地，所述左侧板以及右侧板分别垂直设于底板的左侧以及右侧；所述背板设于所述底板的后侧，并与所述左侧板、右侧板以及底板垂直；所述顶板设于左侧板、右侧板以及背板的上端，并与所述左侧板、右侧板以及背板垂直。

进一步地，所述左侧板以及右侧板均为PVC透明板；

所述底板以及顶板均设有若干个散热孔。

进一步地，所述底板以及顶板均设有至少四个用于固定的L型角码。

进一步地，所述板卡组包括一第一板卡、一第二板卡、一第三板卡、一第四板卡、一第五板卡以及一第六板卡；所述信号转接公头组包括一第一信号转接公头、一第二信号转接公头、一第三信号转接公头、一第四信号转接公头、一第五信号转接公头以及一第六信号转接公头；

所述第一信号转接公头设于第一板卡的下端，所述插口组设于第一板卡的表面，所述第一信号转接公头的一端与插口组连接，另一端与其中一个所述信号转接母头的一端连接；

所述第二信号转接公头设于第二板卡的下端，所述插口组设于第二板卡的表面，所述第二信号转接公头的一端与插口组连接，另一端与其中一个所述信号转接母头的一端连接；

所述第三信号转接公头设于第三板卡的下端，所述插口组设于第三板卡的表面，所述第三信号转接公头的一端与插口组连接，另一端与其中一个所述信号转接母头的一端连接；

所述第四信号转接公头设于第四板卡的下端，所述插口组设于第四板卡的表面，所述第四信号转接公头的一端与插口组连接，另一端与其中一个所述信号转接母头的一端连接；

所述第五信号转接公头设于第五板卡的下端，所述第五信号转接公头与其中一个所述信号转接母头的一端连接；

所述第六信号转接公头设于第六板卡的下端，所述插口组设于第六板卡的表面，所述第六信号转接公头的一端与插口组连接，另一端与其中一个所述信号转接母头的一端连接。

进一步地，所述插口组包括：

一个PLC控制插口，设于所述第一板卡的表面，并与所述单片机连接；

一个消防控制插口，设于所述第一板卡的表面，并与所述单片机连接；

一个第一预留插口，设于所述第一板卡的表面，并与所述单片机连接；

一个第一CO插口，设于所述第一板卡的表面，并与所述单片机连接；

一个第一烟感插口，设于所述第一板卡的表面，并与所述单片机连接；

一个第二烟感插口，设于所述第一板卡的表面，并与所述单片机连接；

一个RJ45插口，设于所述第一板卡的表面，并与所述单片机连接；

一个供电插口，设于所述第一板卡的表面，并与所述单片机连接；

一个第一温度采集插口，设于所述第二板卡的表面，并与所述第二信号转接公头连接；

一个第二温度采集插口，设于所述第二板卡的表面，并与所述第二信号转接公头连接；

一个风机故障检测插口，设于所述第三板卡的表面，并与所述第三信号转接公头连接；

一个第二CO插口，设于所述第三板卡的表面，并与所述第三信号转接公头连接；

一个第三烟感插口，设于所述第四板卡的表面，并与所述第四信号转接公头连接；

一个第四烟感插口，设于所述第四板卡的表面，并与所述第四信号转接公头连接；

一个第二预留插口，设于所述第六板卡的表面，并与所述第六信号转接公头连接。

进一步地，所述PLC控制插口、消防控制插口、第一预留插口、第一CO插口、第一烟感插口、第二烟感插口、第一温度采集插口、第二温度采集插口、风机故障检测插口、第二CO插口、第三烟感插口、第四烟感插口以及第二预留插口均为RS485插口，且采用的引脚数各不相同。

进一步地，所述传感器组包括：

电芯温度传感器组，与所述第一温度采集插口连接；

环境温度传感器，与所述第二温度采集插口连接；

风机故障检测传感器，与所述风机故障检测插口连接；

一氧化碳传感器，与所述第二CO插口连接；

第一烟感传感器，与所述第三烟感插口连接；

第二烟感传感器，与所述第四烟感插口连接。

进一步地，所述电芯温度传感器组包括两个20路的电芯温度传感器，均分别与所述第一温度采集插口连接。

进一步地，所述散热风机设有一工作状态指示灯。

本发明的优点在于：

1、通过在底板上设置前后错落排列的六个信号转接母头，用于连接设于板卡组下端的信号转接公头组，使得各板卡在插拔时不会差错位置；通过将PLC控制插口、消防控制插口、第一预留插口、第一CO插口、第一烟感插口、第二烟感插口、第一温度采集插口、第二温度采集插口、风机故障检测插口、第二CO插口、第三烟感插口、第四烟感插口以及第二预留插口的引脚数设为各不相同，避免插错插口，进而极大的提升了接线的便捷性以及防呆性，不仅节约了现场安装工时，也避免因接线错误导致设备运行不稳定的情况，进而极大的提升了设备运行的稳定性。

2、通过设置传感器组依次通过插口组、信号转接公头组、信号转接母头、485转以太网转换器连接至单片机，而传感器组包括电芯温度传感器组、环境温度传感器、风机故障检测传感器、一氧化碳传感器、第一烟感传感器以及第二烟感传感器，即数据采集设备集成了多种测试设备的功能，不必像传统上进行跨产品组合，缩短了线束、节约了空间，最终极大的简化了结构。

3、通过设置PLC控制插口、消防控制插口、第一预留插口、第一CO插口、第一烟感插口、第二烟感插口、第一温度采集插口、第二温度采集插口、风机故障检测插口、第二CO插口、第三烟感插口、第四烟感插口以及第二预留插口均为RS485插口，并设置485转以太网转换器用于485协议和以太网协议的互相转换，操作前仅需要针对RS485插口进行通讯测试即可，极大的简化了通讯测试的过程，避免配置错误导致设备运行不稳定，进一步提升了设备运行的稳定性。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一种基于RS485的数据采集设备的电路原理框图。

图2是本发明信号转接母头与信号转接公头组的电路原理框图。

图3是本发明传感器组的电路原理框图。

图4是本发明插口组的电路原理框图。

图5是本发明一种基于RS485的数据采集设备的结构示意图。

图6是本发明一种基于RS485的数据采集设备的正视图。

图7是本发明一种基于RS485的数据采集设备的仰视图。

图8是本发明一种基于RS485的数据采集设备的侧视图。

图9是本发明信号转接母头的排列示意图。

标记说明：

100-一种基于RS485的数据采集设备，1-壳体，2-信号转接母头，3-板卡组，4-插口组，5-传感器组，6-485转以太网转换器，7-单片机，8-散热风机，11-底板，12-顶板，13-背板，14-左侧板，15-右侧板，31-信号转接公头组，111-散热孔，112-L型角码，321-第一板卡，322-第二板卡，323-第三板卡，324-第四板卡，325-第五板卡，326-第六板卡，311-第一信号转接公头，312-第二信号转接公头，313-第三信号转接公头，314-第四信号转接公头，315-第五信号转接公头，316-第六信号转接公头，411-PLC控制插口，412-消防控制插口，413-第一预留插口，414-第一CO插口，415-第一烟感插口，416-第二烟感插口，417-RJ45插口，418-供电插口，419-第一温度采集插口，420-第二温度采集插口，421-风机故障检测插口，422-第二CO插口，423-第三烟感插口，424-第四烟感插口，425-第二预留插口，51-电芯温度传感器组，52-环境温度传感器，53-风机故障检测传感，54-一氧化碳传感器，55-第一烟感传感器，56-第二烟感传感器，511-电芯温度传感器。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种基于RS485的数据采集设备100，解决了现有技术中针对不同检测项目需采用不同测试设备，需要占用非常大的空间，且不同测试设备的厂家接线定义、规范要求各不相同，容易出现接线错误导致设备运行不稳定的技术问题，实现了简化结构，提升接线的便捷性以及防呆性，进而极大的提升了设备运行的稳定性的技术效果。

本发明实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：通过设置通过设置传感器组5集成多种测试设备的功能以简化结构，通过采用前后错落排列的信号转接母头2实现板卡的防呆，通过采用引脚数各不相同的插口实现插口组4的防呆，以提升接线的便捷性以及防呆性，避免接线错误，以提升设备运行的稳定性。

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

请参照图1至图9所示，本发明一种基于RS485的数据采集设备100的较佳实施例，包括：

一个壳体1，包括一底板11、一顶板12、一背板13、一左侧板14以及一右侧板15；

六个信号转接母头2，并排设于所述底板11的上端，并前后错落排列，用于所述板卡组3的防呆，避免插错位置；

一个板卡组3，下端设有信号转接公头组31，通过所述信号转接公头组31分别与各信号转接母头2的一端连接；

一个插口组4，设于所述板卡组3的表面，并与所述信号转接公头组31连接；

一个传感器组5，与所述插口组4连接；

一个485转以太网转换器6，输入端与各所述信号转接母头2的另一端连接，用于485协议和以太网协议的互相转换，在具体实施时，只要从现有技术中选择能实现此功能的转换器即可，并不限于何种型号，且控制程序是本领域技术人员所熟知的，这是本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可获得的；

单片机7，设于所述板卡组3内，并与所述插口组4以及485转以太网转换器6的输出端连接，用于接收所述传感器组5的检测数据，并对所述检测数据进行计算分析后，通过所述RJ45插口417透传给PC机(未图示)，在具体实施时，只要从现有技术中选择能实现此功能的单片机即可，并不限于何种型号，例如ST公司的STM32F103系列的MCU，且控制程序是本领域技术人员所熟知的，这是本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可获得的；

一个散热风机8，设于所述壳体1内，并与所述单片机7连接，用于所述数据采集设备100的散热。

所述左侧板14以及右侧板15分别垂直设于底板11的左侧以及右侧；所述背板13设于所述底板11的后侧，并与所述左侧板14、右侧板15以及底板11垂直；所述顶板12设于左侧板14、右侧板15以及背板13的上端，并与所述左侧板14、右侧板15以及背板13垂直。

所述左侧板14以及右侧板15均为PVC透明板，便于观察所述工作状态指示灯(未图示)；

所述底板11以及顶板12均设有若干个散热孔111，用于所述数据采集设备100的散热。

所述底板11以及顶板12均设有至少四个用于固定的L型角码112。

所述板卡组3包括一第一板卡321、一第二板卡322、一第三板卡323、一第四板卡324、一第五板卡325以及一第六板卡326；所述信号转接公头组31包括一第一信号转接公头311、一第二信号转接公头312、一第三信号转接公头313、一第四信号转接公头314、一第五信号转接公头315以及一第六信号转接公头316；

所述第一信号转接公头311设于第一板卡321的下端，所述插口组4设于第一板卡321的表面，所述第一信号转接公头311的一端与插口组4连接，另一端与其中一个所述信号转接母头2的一端连接；

所述第二信号转接公头312设于第二板卡322的下端，所述插口组4设于第二板卡322的表面，所述第二信号转接公头312的一端与插口组4连接，另一端与其中一个所述信号转接母头2的一端连接；

所述第三信号转接公头313设于第三板卡323的下端，所述插口组4设于第三板卡323的表面，所述第三信号转接公头313的一端与插口组4连接，另一端与其中一个所述信号转接母头2的一端连接；

所述第四信号转接公头314设于第四板卡324的下端，所述插口组4设于第四板卡324的表面，所述第四信号转接公头314的一端与插口组4连接，另一端与其中一个所述信号转接母头2的一端连接；

所述第五信号转接公头315设于第五板卡325的下端，所述第五信号转接公头315与其中一个所述信号转接母头2的一端连接；所述第五板卡325为备用板卡；

所述第六信号转接公头316设于第六板卡326的下端，所述插口组4设于第六板卡326的表面，所述第六信号转接公头316的一端与插口组4连接，另一端与其中一个所述信号转接母头2的一端连接。

所述插口组4包括：

一个PLC控制插口411，设于所述第一板卡321的表面，并与所述单片机7连接；

一个消防控制插口412，设于所述第一板卡321的表面，并与所述单片机7连接；

一个第一预留插口413，设于所述第一板卡321的表面，并与所述单片机7连接；

一个第一CO插口414，设于所述第一板卡321的表面，并与所述单片机7连接；

一个第一烟感插口415，设于所述第一板卡321的表面，并与所述单片机7连接；

一个第二烟感插口416，设于所述第一板卡321的表面，并与所述单片机7连接；

一个RJ45插口417，设于所述第一板卡321的表面，并与所述单片机7连接；

一个供电插口418，设于所述第一板卡321的表面，并与所述单片机7连接，用于提供24V电源，引脚数为2P，分别接24V的正极和负极；

一个第一温度采集插口419，设于所述第二板卡322的表面，并与所述第二信号转接公头312连接；

一个第二温度采集插口420，设于所述第二板卡322的表面，并与所述第二信号转接公头312连接；

一个风机故障检测插口421，设于所述第三板卡323的表面，并与所述第三信号转接公头313连接；

一个第二CO插口422，设于所述第三板卡323的表面，并与所述第三信号转接公头313连接；

一个第三烟感插口423，设于所述第四板卡324的表面，并与所述第四信号转接公头314连接；

一个第四烟感插口424，设于所述第四板卡324的表面，并与所述第四信号转接公头314连接；

一个第二预留插口425，设于所述第六板卡326的表面，并与所述第六信号转接公头316连接。

所述PLC控制插口411、消防控制插口412、第一预留插口413、第一CO插口414、第一烟感插口415、第二烟感插口416、第一温度采集插口419、第二温度采集插口420、风机故障检测插口421、第二CO插口422、第三烟感插口423、第四烟感插口424以及第二预留插口425均为RS485插口，且采用的引脚数各不相同，做到物理防呆，达到线材配置清单无异常即可快速插接，甚至可以省去查看操作手册。例如所述第一温度采集插口419采用30P/32P/34P/36P，所述第二温度采集插口420采用38P/40P，所述风机故障检测插口421采用22P。

所述传感器组5包括：

一个电芯温度传感器组51，与所述第一温度采集插口419连接；

一个环境温度传感器52，与所述第二温度采集插口420连接；

一个风机故障检测传感器53，与所述风机故障检测插口421连接；

一个一氧化碳传感器54，与所述第二CO插422口连接；

一个第一烟感传感器55，与所述第三烟感插口423连接；

一个第二烟感传感器56，与所述第四烟感插口424连接。

所述电芯温度传感器组51包括两个20路的电芯温度传感器511，均分别与所述第一温度采集插口419连接。

所述电芯温度传感器组51以及环境温度传感器52均通过标准的温度检测电路(ADC+ARM)完成信号采集、信号转换，通过485将数据传给所述单片机7；所述风机故障检测传感器53通过标准的I/O信号检测电路(光耦+ARM)完成信号采集、信号转换后，通过485将数据传给所述单片机7；即散热风机8的扇叶(未图示)在工作时阶段性的阻挡风机故障检测传感器53的光信号传输，散热风机8正常工作时能通过风机故障检测传感器53检测到不断变化的光信号，当散热风机8应当要工作，可光信号却不变化时便存在故障。

所述散热风机8设有一工作状态指示灯(未图示)，用于指示所述散热风机8的工作状态。

本发明工作原理：

将所述第一板卡321、第二板卡322、第三板卡323、第四板卡324、第五板卡325以及第六板卡326插入壳体1内，并通过所述信号转接公头组31分别与一位置对应的信号转接母头2连接；将所述传感器组5通过插口组4连接至板卡组3上；所述传感器组5检测产生的检测数据依次通过插口组4、信号转接公头组31、信号转接母头2、485转以太网转换器6传输至单片机7，所述单片机7对检测数据进行计算分析后，通过所述RJ45插口417透传给PC机(未图示)。

综上所述，本发明的优点在于：

1、通过在底板上设置前后错落排列的六个信号转接母头，用于连接设于板卡组下端的信号转接公头组，使得各板卡在插拔时不会差错位置；通过将PLC控制插口、消防控制插口、第一预留插口、第一CO插口、第一烟感插口、第二烟感插口、第一温度采集插口、第二温度采集插口、风机故障检测插口、第二CO插口、第三烟感插口、第四烟感插口以及第二预留插口的引脚数设为各不相同，避免插错插口，进而极大的提升了接线的便捷性以及防呆性，不仅节约了现场安装工时，也避免因接线错误导致设备运行不稳定的情况，进而极大的提升了设备运行的稳定性。

2、通过设置传感器组依次通过插口组、信号转接公头组、信号转接母头、485转以太网转换器连接至单片机，而传感器组包括电芯温度传感器组、环境温度传感器、风机故障检测传感器、一氧化碳传感器、第一烟感传感器以及第二烟感传感器，即数据采集设备集成了多种测试设备的功能，不必像传统上进行跨产品组合，缩短了线束、节约了空间，最终极大的简化了结构。

3、通过设置PLC控制插口、消防控制插口、第一预留插口、第一CO插口、第一烟感插口、第二烟感插口、第一温度采集插口、第二温度采集插口、风机故障检测插口、第二CO插口、第三烟感插口、第四烟感插口以及第二预留插口均为RS485插口，并设置485转以太网转换器用于485协议和以太网协议的互相转换，操作前仅需要针对RS485插口进行通讯测试即可，极大的简化了通讯测试的过程，避免配置错误导致设备运行不稳定，进一步提升了设备运行的稳定性。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。