传感器读取装置

技术领域

本发明涉及传感器数据采集技术领域，特别涉及一种传感器读取装置。

背景技术

常见的温湿度传感器精度验证方法是将温湿度传感器连接到集线器上，再将温湿度传感器放入标准恒温恒湿控制箱，测试人员通过电脑连接到集线器上，读取指定温度下的温湿度传感器的数值。然而，由于集线器的限制，电脑每次只能通过传感器集线器获取一个温湿度传感器的数值，验证效率低；并且传统的恒温恒湿控制箱预留的接线孔较小，只能供少量的温湿度传感器的连接线由接线孔中穿出与集线器连接，使得验证的传感器数量较少，进一步限制了验证效率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种传感器读取装置，能够提高传感器验证效率。

根据本发明实施例的传感器读取装置，包括：至少一个测量板，所述测量板包括第一基板以及至少一个设置于所述第一基板上的测量模块，每个所述测量模块可电性连接至少一个传感器；至少一个主控板，所述主控板包括第二基板以及设置于所述第二基板上的主控模块，每个所述主控模块电性连接有至少一个所述测量模块；处理模块，与所述主控模块电性连接。

根据本发明实施例的传感器读取装置，至少具有如下有益效果：每个主控模块和至少一个测量模块电性连接，每个测量模块可电性连接至少一个传感器，使得主控模块可以控制与其电性连接的测量模块，使测量模块对传感器进行数据读取，并将读取到的数据保存在主控模块中；在进行传感器数据读取时，处理模块向每个主控模块发送电信号，各个主控模块接收到电信号后控制对应的测量模块对传感器数据进行读取，然后将存储于主控模块上的传感器数据发送给处理模块，使处理模块对数据进行处理。相比于直接通过集线器连接传感器和电脑的方式，本装置的一个处理模块可对应至少一个主控板，一个主控板可对应至少一个测量板，一个测量板的第一基板上可设置至少一个测量模块，一个测量模块可连接至少一个传感器，通过分级的方式，使得一个主控模块可以通过相应的测量模块控制多个传感器，并可将传感器的数据暂存于主控模块中。在处理模块向主控模块发送电信号时，主控模块控制测量模块对所有传感器的数据进行读取，并将存储于主控模块上的传感器数据发送给处理模块进行处理，只需要一根多芯线连接处理模块和多个主控模块，通过主控模块即可实现对大量传感器数据的获取，解除了恒温恒湿控制箱接口孔径大小的限制，提高了单次测量的数量，极大的提高了传感器验证效率。

根据本发明的一些实施例，每个所述测量板均设置于恒温恒湿控制箱内，所述恒温恒湿控制箱内设置有插架，所述插架内设置有至少一个插接部，所述第一基板插接于对应的所述插接部上。

根据本发明的一些实施例，每个所述第二基板和对应的所述第一基板为一体成型结构，并插设于对应的所述插接部上。

根据本发明的一些实施例，所述第一基板和/或所述第二基板上设置有手持部。

根据本发明的一些实施例，所述第一基板上设置有插接口，所述传感器通过所述插接口插接于所述第一基板上，并与对应的所述测量模块电性连接。

根据本发明的一些实施例，还包括电性连接于所述处理模块与各个所述主控模块之间的开关模块。

根据本发明的一些实施例，所述开关模块包括：第三控制芯片U5，所述第三控制芯片U5的通信端与所述处理模块电性连接；继电器K1，所述继电器K1的控制端与所述第三控制芯片U5的第一控制端电性连接，所述继电器K1的输入端电性连接工作电源，所述继电器K1的输出端分别与各个所述主控模块电性连接；继电器K2，所述继电器K2的控制端与所述第三控制芯片U5的第二控制端电性连接，所述继电器K2的输入端电性连接所述处理模块，所述继电器K2的输出端分别与各个所述主控模块电性连接。

根据本发明的一些实施例，所述测量模块包括：第一控制芯片U1，所述第一控制芯片U1的通信端与对应的所述主控模块电性连接；电压源U2，所述电压源U2的输出端与所述第一控制芯片U1的基准电压端电性连接；多个开关管，每个所述开关管的控制端分别与所述第一控制芯片U1的传感器控制端组电性连接；多个传感器连接器，每个所述传感器连接器的电源端分别与对应的所述开关管的输出端电性连接，每个所述传感器连接器的第一输出端分别与所述第一控制芯片U1的第一传感器信号接收端组电性连接，每个所述传感器连接器的第二输出端分别与所述第一控制芯片U1的第二传感器信号接收端组电性连接。

根据本发明的一些实施例，所述第一控制芯片U1还电性连接有与所述传感器连接器数量对应的LED灯，所述LED灯用于显示所述传感器与所述测量模块的连接状态。

根据本发明的一些实施例，所述主控模块包括：第二控制芯片U3，所述第二控制芯片U3的第一通信端与所述处理模块电性连接，所述第二控制芯片U3的第二通信端组与对应的所述测量模块电性连接；存储芯片U4，所述存储芯片U4与所述第二控制芯片U3的数据存储端电性连接。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明一种实施例的传感器读取装置的原理框图；

图2为本发明另一种实施例的传感器读取装置的原理框图；

图3为本发明实施例的测量板和主控板设置于恒温恒湿控制箱的结构示意图；

图4为本发明实施例的测量板和主控板插设于插架上的结构示意；

图5为本发明实施例的测量板和主控板的结构示意图；

图6为本发明实施例的测量模块的电路原理图之一；

图7为本发明实施例的测量模块的电路原理图之一；

图8为本发明实施例的主控模块的电路原理图之一；

图9为本发明实施例的主控模块的电路原理图之一；

图10为本发明实施例的开关模块的电路原理图之一；

图11为本发明实施例的开关模块的电路原理图之一。

附图标记：

测量模块100、LED灯110、主控模块200、开关模块300、处理模块400、电源模块500、传感器600、恒温恒湿控制箱700、插架710、插接部711、第一基板800、第二基板900、手持部910。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，多个的含义是两个及两个以上，如果有描述到第一、第二、第三只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1，根据本发明实施例的传感器读取装置，包括处理模块400、至少一个主控板和至少一个测量板。

其中，测量板包括第一基板800以及至少一个设置于第一基板800上的测量模块100，每个测量模块100可电性连接至少一个传感器600；主控板包括第二基板900以及设置于第二基板900上的主控模块200，每个主控模块200电性连接有至少一个测量模块100；处理模块400与主控模块200电性连接。

每个主控模块200和至少一个测量模块100电性连接，每个测量模块100可电性连接至少一个传感器600，使得主控模块200可以控制与其电性连接的测量模块100，使测量模块100对传感器600进行数据读取，并将读取到的数据保存在主控模块200中；在进行传感器600数据读取时，处理模块400向每个主控模块200发送电信号，各个主控模块200接收到电信号后控制对应的测量模块100对传感器600数据进行读取，然后将存储于主控模块200上的传感器600的数据发送给处理模块400，使处理模块400对数据进行处理。相比于直接通过集线器连接传感器600和电脑的方式，本装置的一个处理模块400可对应至少一个主控板，一个主控板可对应至少一个测量板，一个测量板的第一基板800上可设置至少一个测量模块100，一个测量模块100可连接至少一个传感器600，通过分级的方式，使得一个主控模块200可以通过相应的测量模块100控制多个传感器600，并可将传感器600的数据暂存于主控模块200中。在处理模块400向主控模块200发送电信号时，主控模块200控制测量模块100对所有传感器600的数据进行读取，并将存储于主控模块200上的传感器600数据发送给处理模块400进行处理，只需要一根多芯线连接处理模块400和多个主控模块200，通过主控模块200即可实现对大量传感器600的数据获取，解除了恒温恒湿控制箱700接口孔径大小的限制，提高了单次测量的数量，极大的提高了传感器600验证效率。

可以想到的是，传感器600可为温度传感器、湿度传感器或温室度传感器等。

进一步的，处理模块400的信号可与对应的主控模块200相关联，处理模块400可通过发送相应的信号控制对应的主控模块200，使该主控模块200控制与其电性连接的测量模块100对传感器600进行数据获取，通过这样设置，便于建立主控板与传感器600的对应关系，当某些传感器600的数据与标准传感器600相比误差较大时，便于测试人员查找。

参照图2所示，在本发明的一些实施例中，本装置还包括电性连接于处理模块400与各个主控模块200之间的开关模块300。

开关模块300电性连接于处理模块400和各个主控模块200之间，开关模块300可以控制主控模块200与处理模块400的通信状态，在进行传感器600的数据读取时，开关模块300控制处理模块400和主控模块200连通，使处理模块400向主控模块200发送电信号，完成传感器600的数据读取后，开关模块300控制处理模块400和主控模块200断开，使处理模块400无法向主控模块200发送电信号。

参照图2，在本发明的一些实施例中，还包括电源模块500，电源模块500与开关模块300电性连接。

通过设置电源模块500，且电源模块500与开关模块300电性连接，使得开关模块300可控制电源模块500与各个主控模块200的连接状态，在需要进行传感器600的数据获取时，开关模块300控制电源模块500与主控模块200连通，使电源模块500为主控模块200供电，主控模块200得电后向测量模块100和传感器600供电，在完成传感器600的数据获取后，开关模块300可控制电源模块500与主控模块200断开，减少本装置在待机状态下的电能损耗。

参照图3所示，在本发明的一些实施例中，每个测量板均设置于恒温恒湿控制箱700内，恒温恒湿控制箱700内设置有插架710，插架710内设置有至少一个插接部711，每个第一基板800插接于对应的插接部711上。

通过在恒温恒湿控制箱700内设置插架710，可避免测量板直接接触到恒温恒湿箱的侧壁，影响测试效果；在插架710内设置至少一个插接部711，并且第一基板800插接于插接部711上，通过插接的方式，便于将测量板安装于插架710上，也便于将测量板从插架710上拆卸下来，提高测试效率。

参照图4和图5所示，在本发明的一些实施例中，每个第二基板900和对应的第一基板800为一体成型结构，并插设于对应的插接部711上。

通过将每个第二基板900和对应的第一基板800设置为一体成型结构，使得主控板可跟随对应的测量板插设于相应的插接部711上，便于主控板和测量板拆卸和安装于插架710上。

进一步的，如图5所示，每个主控板均电性连接有两个测量板，且每个第二基板900和相应的两个第一基板800为同一块PCB板的不同区域，通过这样设置，使得主控板和测量板的结构稳定，且依次插接就可实现一个主控板和两个测量板的安装固定，提高了将主控板和测量板安装与插架710上的效率。

可以想到的是，一个第二基板900也可以与一个第一基板800或三个第一基板800或四个第一基板800为一体成型结构，达到便于将主控板和测量板安装于插架710上的目的即可，本发明对此不进行限制。

参照图4和图5所示，在本发明的一些实施例中，第一基板800和/或第二基板900上设置有手持部910。

通过设置手持部910，使得测试人员可以握持住手持部910从而将主控板和测量板插设于插接部711上，或将主控板和测量板从对应的插接部711上拆卸下来，进一步提高测试效率。其中手持部910可为环状，并设置于主控板的第二基板900上。

可以想到的是，手持部910也可以为杆状、带状等，达到便于测试人员手持的目的即可，本发明不对其具体形状进行限制。

在本发明的一些实施例中，第一基板800上设置有插接口，传感器600通过插接口插接于第一基板800上，并与对应的测量模块100电性连接。

在第一基板800上设置插接口(图未示出)，使传感器600可通过插接口插接于第一基板800上，且传感器600插接于第一基板800上时与测量模块100电性连接。通过这样设置，便于测试人员在测试时将传感器600插设在测量板上、在测试完成后将传感器600与测量板分离。

进一步的，如图5所示，一个测量板上可插设70个传感器600，一次可获取大量的数据。

参照图6和图7所示，在本发明的一些实施例中，测量模块100包括第一控制芯片U1、电压源U2、多个开关管和多个传感器连接器。

其中，第一控制芯片U1的通信端与对应的主控模块200电性连接，电压源U2的输出端与第一控制芯片U1的基准电压端电性连接，每个开关管的控制端分别与第一控制芯片U1的传感器控制端组电性连接，每个传感器连接器的电源端分别与对应的开关管的输出端电性连接，每个传感器连接器的第一输出端分别与第一控制芯片U1的第一传感器信号接收端组电性连接，每个传感器连接器的第二输出端分别与第一控制芯片U1的第二传感器信号接收端组电性连接。

参照图6所示，为了便于测量板与主控板电性连接，设置有连接器CN1和CN2，一个主控板可连接两个测量板，其中连接器CN1用于连接一个测量板，连接器CN2用于连接另一个测量板，一个测量板可包括七个测量模块100。第一控制芯片U1的通信端为I2C_CS_#1_1，第一控制芯片U1的通信端I2C_CS_#1_1通过连接器CN1或CN2与主控板的主控模块200电性连接，接收主控模块200的控制信号并向主控模块200发送传感器600的数据；电压源U2的输出端VREF与第一控制芯片U1的基准电压端VREF+电性连接，用于第一控制芯片U1的模数转换时提供外部电压基准；开关管具有十个，分别为开关管Q1至开关管Q10，传感器连接器也具有十个，分别为传感器连接器J1至传感器连接器J10，第一控制芯片U1的传感器控制端组包括传感器控制端Sensor1_ON/OFF_1至Sensor1_ON/OFF_10，第一控制芯片U1的第一传感器信号接收端组包括传感器信号接收端DS18B20-1_1至传感器信号接收端DS18B20-1_10，第一控制芯片U1的第二传感器信号接收端组包括传感器信号接收端HIH5031-1_AD1至HIH5031-1_AD10，第一控制芯片U1的传感器控制端组通过向对应的开关管的控制端输出信号，控制对应的开关管的导通状态，进而控制对应的传感器连接器得电或不得电，如果传感器连接器得电则与其电性连接的传感器600也得电，并通过第一传感器信号接收端组和/或第二传感器信号接收端组向第一控制芯片U1输出传感器600的数据信号，第一控制芯片U1将接收到的传感器600的数据信号向主控模块200输出，并由主控模块200保存。进一步的，主控模块200通过向对应的测量模块100发送电信号从而控制开关管的得电状态。

可以想到的是，主控板通过主控模块200电性连接的测量板也可以为其它数量，如一个、三个或更多数量，并不局限于本发明实施例中所作的说明；同样的，一个测量板包括的测量模块100也可为其它数量，如一个、两个、三个等，可根据实际情况设置，并不局限于本发明实施例中所作的说明；同样的，第一控制芯片U1连接的开关管和传感器600也可以为其它的数量，如五个、六个、七个等，可根据测量板的大小以及恒温恒湿控制箱700的大小设置，并不局限于本发明实施例所作的说明。

在本发明的一些实施例中，第一控制芯片U1还电性连接有与传感器连接器数量对应的LED灯110，LED灯110用于显示传感器600与测量模块100的连接状态。

如图5和图7所示，第一控制芯片U1还电性连接有与传感器600数量对应的LED灯110，每个LED灯110均对应一个传感器600，如果传感器600与测量模块100实现电性连接，则对应的LED灯110发光，如果传感器600与测量模块100断路，则对应的LED灯110不发光，反之亦可。通过这样设置，在将传感器600与测量模块100连接时，便于及时检测及调整传感器600与测量模块100的连接状态，避免将传感器600和测量板放入恒温恒湿控制箱700后才发现获取不到传感器600的数据。

在本发明的一些具体实施例中，主控模块200包括第二控制芯片U3和存储芯片U4。其中，第二控制芯片U3的第一通信端与开关模块300电性连接，第二控制芯片U3的第二通信端组与对应的测量模块100电性连接，存储芯片U4与第二控制芯片U3的数据存储端电性连接。

通过第二控制芯片U3通过设置第一通信端与处理模块400电性连接，设置第二通信端组与对应的测量模块100电性连接，设置数据存储端与存储芯片U4电性连接，第二控制芯片U3接收到处理模块400的电信号后通过第二通信端向测量模块100发出控制信号，使测量模块100获取传感器600的数据并发送给第二控制芯片U3，第二控制芯片U3将接收到的传感器600的数据存储于存储芯片U4中以及向处理模块400发送，实现传感器600的数据获取。

进一步的，可设置为：当第二控制芯片U3接收到处理模块400的第一次电信号后，第二控制芯片U3经过一定延时后通过第二通信端向对应的测量模块100发出控制信号，使测量模块100获取传感器600的数据，测量模块100将获取到的传感器600的数据发送给第二控制芯片U3，第二控制芯片U3将传感器600的数据发送给存储芯片U4进行存储；当第二控制芯片U3接收到处理模块400的第二次电信号后，第二控制芯片U3将存储芯片U4中存储的第一次的传感器600达到数据向处理模块400发送，并且第二控制芯片U3还控制测量模块100进行第二次传感器600数据获取，并将获取到的数据再次存储于存储芯片U4中。

具体的，参照图8和图9所示，第二控制芯片U3的第一通信端包括通信端485-DE/RE、通信端Mcu-RXD和通信端Mcu-TXD，第二控制芯片U3第二通信端组包括通信端I2C_CS_#1至通信端I2C_CS_#14，其中I2C_CS_#1至通信端I2C_CS_#7连接一个测量板上的测量模块100，通信端I2C_CS_#8至通信端I2C_CS_#14连接另一个测量板上的测量模块100，第二控制芯片U3的数据存储端包括数据存储端FLASH_CS、数据存储端FL_SR-MOSI、数据存储端FL_SR_MISO、数据存储端FL_SR_SCLK和数据存储端FLASH_HOLD。

进一步的，为了便于主控板和测量板电性连接，设置有连接器CN3和连接器CN4；主控板和处理模块400通过RS485总线连接，为了发送及接受总线数据，设置有RS485总线驱动芯片U7。值得一提的是，上述具体的连接关系为本领域技术人员已知的技术手段，在此不进行赘述。

在本发明的一些具体实施例中，开关模块300包括第三控制芯片U5、继电器K1和继电器K2。其中，第三控制芯片U5的通信端与处理模块400电性连接，继电器K1的控制端与第三控制芯片U5的第一控制端电性连接，继电器K1的输入端电性连接工作电源，继电器K1的输出端电性连接主控模块200，继电器K1控制主控模块200得电状态，继电器K2的控制端与第三控制芯片U5的第二控制端电性连接，继电器K2的输入端电性连接处理模块400，继电器K2的输出端电性连接主控模块200，继电器K2控制主控模块200与处理模块400的信号通断状态。

通过设置第三控制芯片U5的通信端与处理模块400电性连接，且继电器K1和K2的控制端分别与第三控制芯片U5的第一控制端和第二控制端电性连接，使得处理模块400可向第三控制芯片U5发送相应的电信号，从而控制继电器K1和继电器K2的相应触点的开合。继电器K1的输入端电性连接工作电源，继电器K1的输出端电性连接主控模块200，继电器K2的输入端与处理模块400电性连接，继电器K2的输出端与主控模块200电性连接。通过这样设置，处理模块400可以像第三控制芯片U5发送电信号，从而控制继电器K1和继电器K2的动作，进而控制主控模块200是否得电以及主控模块200是否与处理模块400通信。

具体的，参照图10和图11所示，第三控制芯片U5的通信端包括通信端485-DE/RE、通信端Mcu-TXD、和通信端Mcu-RXD，为了便于第三控制芯片U5与处理模块400电性连接，可设置有RS485总线驱动芯片(图未示出)电性连接于处理模块400与第三控制芯片U5之间，为了能够稳定的驱动继电器K1和继电器K2，第三控制芯片U5的第一控制端Relay1_Crtl和第二控制端Relay2_Crtl可通过达林顿晶体管阵列芯片U8分别与继电器K1和继电器K2电性连接，为了便于继电器K1和继电器K2与主控板电性连接，开关模块300还设置有连接器J14，连接器J14电性连接于继电器K1、继电器K2与主控模块200之间，继电器K1的输入端包括输入端12Vin和输入端GND，继电器K1的输入端12Vin通过连接器J14与主控模块200电性连接，继电器K2的输入端包括输入端RS485-B和输入端RS485-A，继电器K2的输入端RS485-B和输入端RS485-A通过连接器J14与主控模块200电性连接。

在本发明的一些具体实施例中，处理模块400可为电脑，可在电脑上设置相应的程序，将获取到的传感器600的数据与标准传感器600的数据进行比较，从而得到被测传感器600的误差。

值得一提的是，上述中提到的第一控制芯片U1、第二控制芯片U2和第三控制芯片U3可为MCU或PLC芯片，具体的，在本发明实施例中为型号PIC18F87J90的控制芯片；电压源U2可为型号LM4128的精密电压源；开关管可为场效应管或三极管；存储芯片U4可为型号M25PE80或AT29C040等存储芯片；继电器K1和继电器K2可为双刀双掷开关继电器。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。