一种兼具测力和倾角数据采集的数字模块的制作方法

1.本实用新型涉及数字模块技术领域，具体是一种兼具测力和倾角数据采集的数字模块。


背景技术：

2.传统的数字模块只能在固定的条件下单一的输出一种数字信号。例如重量信号、位移信号、扭矩信号等。当遇到复杂、恶劣的环境，同时还要求多个信号同时输出时，现有的数字模块就无法满足多信号同时输出的需要了。而为了满足多个信号的采集输出，就需要多个设备及许多外围电路相互配合才能完成。这使得数字模块不但总体积过大、结构复杂，且使用操作麻烦。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是提供一种兼具测力和倾角数据采集的数字模块，可直接与上位机进行通讯连接，实现测力和倾角数据的采集，且体积小，结构简单。
4.本实用新型的技术方案为：
5.一种兼具测力和倾角数据采集的数字模块，包括有pcb板，集成于pcb板上的电源稳压电路、单片机、ad转换模块、数字倾角传感器和通讯模块，以及测力传感器；所述的电源稳压电路输出3.3v电源给单片机、ad转换模块、数字倾角传感器、通讯模块和测力传感器进行供电；所述的测力传感器的输出端与ad转换模块的差分信号输入端连接，ad转换模块的数字信号输出端、数字倾角传感器的数字信号输出端、通讯模块均与单片机连接。
6.所述的电源稳压电路包括有型号为lp2951-33dr的线性稳压器，线性稳压器的输入电压为12-24v，线性稳压器的输出电压为3.3v。
7.所述的数字倾角传感器选用内置温度传感器的数字倾角传感器。
8.所述的数字倾角传感器选用型号为scl3300-d01的数字倾角传感器。
9.所述的通讯模块选用rs485通讯模块。
10.本实用新型的优点：
11.本实用新型中，除测力传感器外，其它部件均集成于pcb板上，pcb板体积小，且集成式模块化设计，使电路连接简单可靠，体积小，结构简单。
12.本实用新型的电源稳压电路采用型号为lp2951-33dr的线性稳压器，实现了本实用新型在12-24v供电范围内的正常工作，且线性稳压器的输出电压为3.3v，可直接对单片机、ad转换模块、数字倾角传感器、通讯模块和测力传感器进行供电，使得本实用新型的总功耗不超过40ma，pcb板发热小、温漂少。
13.本实用新型的数字倾角传感器选用内置温度传感器的数字倾角传感器，可同时实现环境温度的采集，采用通讯模块与上位机进行通讯连接，可将采集的测力数据、倾角数据和温度数据采用通讯模块的一个通讯接口输出给上位机，上位机可实现多个采集数据的显示。
附图说明
14.图1是本实用新型的原理框图。
15.图2是本实用新型电源稳压电路的电路图。
16.图3是本实用新型单片机的电路图。
17.图4是本实用新型ad转换模块的电路图。
18.图5是本实用新型数字倾角传感器的电路图。
19.图6是本实用新型rs485通讯模块的电路图。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.见图1-图6，一种兼具测力和倾角数据采集的数字模块，包括有pcb板1，集成于pcb板1上的电源稳压电路、单片机u1(型号为stc12le5616ad)、ad转换模块u2(型号为ad31232)、数字倾角传感器u4和rs485通讯模块u5，以及测力传感器2。
22.电源稳压电路包括有型号为lp2951-33dr的线性稳压器u3、保险丝f1、稳压二极管d1和极性电容d6，保险丝f1的一端与电源输入端vin连接，电源输入端vin的输入电压为12-24v，稳压二极管d1的负极、极性电容d6的正极、线性稳压器u3的输入端均与保险丝f1的另一端连接，稳压二极管d1的正极、极性电容d6的负极均接地，线性稳压器u3的输出端输出3.3v电源给单片机12、ad转换模块13、数字倾角传感器14、rs485通讯模块15和测力传感器2进行供电。
23.测力传感器的输出端与ad转换模块u2的差分信号输入端sin+、sin-连接，ad转换模块u2的数字信号输出端(引脚temp、sclk、pdwn、speed、gain1)分别与单片机u1对应的引脚连接；
24.数字倾角传感器u4选用型号为scl3300-d01的数字倾角传感器，数字倾角传感器u4内置有温度传感器，可实现环境温度的同步采集；数字倾角传感器u4的数字信号输出端(引脚scb、miso、mosi、sck、dvio)分别与单片机u1对应的引脚连接；
25.rs485通讯模块u5的型号为max3485，rs485通讯模块u5的引脚rxd、re、txd分别与单片机u1对应的引脚连接，rs485通讯模块u5的通讯接口(rs485a+、rs485b-)通过串口通讯线与上位机连接。
26.其中，通讯模块的通讯接口(rs485a+、rs485b-)和电源稳压电路11的电压输入接口vin集成于端口j2(见图2)上。
27.数据采集前，将端口j2上的电压输入接口vin与供电电源连接，端口j2上的通讯接口(rs485a+、rs485b-)与上位机连接；
28.测力时，将本实用新型安装于力值试验机上，测力传感器2采集力值的模拟信号，然后传输给ad转换模块u2进行模数转换，转换后的力值数字信号发送给单片机u1，单片机u1通过rs485通讯模块u5将实时的力值数据发送给上位机。
29.倾角测试时，将本实用新型安装于待测倾角的物品上，数字倾角传感器u4采集倾
角数据(x轴和y轴)，然后将采集的倾角数字信号和环境温度的数字信号发送给单片机u1，单片机u1通过rs485通讯模块u5将实时采集的倾角和温度数据发送给上位机。
30.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种兼具测力和倾角数据采集的数字模块，其特征在于：包括有pcb板，集成于pcb板上的电源稳压电路、单片机、ad转换模块、数字倾角传感器和通讯模块，以及测力传感器；所述的电源稳压电路输出3.3v电源给单片机、ad转换模块、数字倾角传感器、通讯模块和测力传感器进行供电；所述的测力传感器的输出端与ad转换模块的差分信号输入端连接，ad转换模块的数字信号输出端、数字倾角传感器的数字信号输出端、通讯模块均与单片机连接。2.根据权利要求1所述的一种兼具测力和倾角数据采集的数字模块，其特征在于：所述的电源稳压电路包括有型号为lp2951-33dr的线性稳压器，线性稳压器的输入电压为12-24v，线性稳压器的输出电压为3.3v。3.根据权利要求1所述的一种兼具测力和倾角数据采集的数字模块，其特征在于：所述的数字倾角传感器选用内置温度传感器的数字倾角传感器。4.根据权利要求3所述的一种兼具测力和倾角数据采集的数字模块，其特征在于：所述的数字倾角传感器选用型号为scl3300-d01的数字倾角传感器。5.根据权利要求1所述的一种兼具测力和倾角数据采集的数字模块，其特征在于：所述的通讯模块选用rs485通讯模块。

技术总结
本实用新型公开了一种兼具测力和倾角数据采集的数字模块，包括有PCB板，集成于PCB板上的电源稳压电路、单片机、AD转换模块、数字倾角传感器和通讯模块，以及测力传感器；电源稳压电路输出3.3V电源给单片机、AD转换模块、数字倾角传感器、通讯模块和测力传感器进行供电；AD转换模块的差分信号输入端与测力传感器的输出端连接，AD转换模块的数字信号输出端、数字倾角传感器的数字信号输出端、通讯模块均与单片机连接。本实用新型可直接与上位机进行通讯连接，实现测力和倾角数据的采集，且体积小，结构简单。结构简单。结构简单。


技术研发人员：高徽 黄赈鑫
受保护的技术使用者：安徽天光传感器有限公司
技术研发日：2023.04.04
技术公布日：2023/7/14