一种新型通用的传感器适配器接口的制作方法

1.本实用新型涉及一种传感器适配器接口，更具体一点说，涉及一种新型通用的传感器适配器接口，属于数据采集、数据分析、测量仪器、传感器领域。


背景技术：

2.目前新能源电动汽车的使用已经十分普及，对于新能源电动汽车的安全也逐渐成为大家最关心的话题。新能源电动汽车在正式投产之前必须经过各种严格的安全测试试验以确保汽车内部各个模块能正常工作。在研发测试阶段，有可能还会做一些极限测试，比如电池过充电、过放电，汽车最高转速、汽车内部材料的耐高温、阻燃性等。众所周知，新能源电动车汽车的核心三大件(电机、电池、电控)的测试，更是汽车安全性能测试的重中之重。此时会用到相当多的传感器，例如：电机驱动方面，需要转速传感器实时检测电机运行的平缓性，保证汽车行驶安全；电池方面，汽车在行驶过程中，会出现堵车、红绿灯等需要突然加减速的交通现象，电池放电电流忽大忽小会造成电池发热。在充电过程中，特别是在极速充电情况下，充电电流较大，动力电池会更容易发热。此时，需要温度传感器监测电池温度变化，保证电池发热温度在安全指标内。电池发热时还会引起电池组的形变，此时需要应变片来测量电池组的形变，通过形变测量和温度测量可以更好的保证电池使用的安全。由此可以看出，在实际应用中需要实现多种物理量的采集、分析。
3.目前现有数据采集仪器与传感器间的接口主要有两种实现方式：1.传感器直接接入式；2.通用数据采集仪器 传感器适配器输入式。
4.1.传感器直接接入式：传感器直接接入式最为常见，只要符合接口要求的传感器就可以直接接入，外部不需其他处理。但此种方式，一般某种类型的测量仪器只能针对此类型传感器进行数据采集、分析，不符合接口要求的其他传感器无法进行连接使用。如图1所示，外部的转速传感器、应变片、热电偶、热电阻等传感器需要各自接入转速测量仪器、应变测量仪器、测温仪器才能完成对应功能的数据采集。每台测试仪器会根据输入的信号类型，内部电路设计相应的信号处理电路，内部处理电路固定后，其他类型的传感器就无法接入，因此，现有仪器功能比较独立，接口的功能比较固定，灵活性不高，通用性不强。如果需要测量多个不同信号，则需要多台仪器才能完成数据采集，增加成本，系统也会更加复杂；另外，各种仪器往往来自不同厂家，各自有不同的分析软件，彼此之间没有关联，因而，很难做到多物理量的联动采集、分析。
5.2.通用数据采集仪器 传感器适配器输入式：常用通用数据采集仪的输入信号为电压信号，输入范围一般为
±
10v，而传感器的输出信号是多样的，因此，为了实现对各种物理量的采集，在传感器和数据采集仪之间加入相应的传感器适配器，将传感器输出的信号转换成适合数据采集仪测量的电压信号。通用数据采集仪器 传感器适配器输入式，就是指外部传感器测量数据通过该传感器对应的适配器模块调理后传输至通用数据采集仪器进行数据采集、分析的一种通用模式，这种模式比传感器直接接入式的使用会更灵活，如图2所示，根据不同传感器的特性设计不同的传感器适配器，传感器适配器通过
±
10v范围内的
电压信号与数据采集仪器进行数据传输。
6.但在实际应用中，使用的传感器种类繁多，例如在新能源电动车测试实验中，需要用到各种温度传感器、转速传感器、应变片、压力传感器等。每种传感器适配器有独立的测量功能，就需要不同的人机交互介质来配置各自内部的功能，如果有多个传感器适配器同时工作，则每台都需要操作技术员来进行配置操作。人机交互就成为十分复杂的系统，增加人力物力，如果外部传感器适配器不是同一生产企业，有可能人机交互介质也不完全相同，操作起来就会更加复杂，系统十分庞大，操作技术人员需要学习更多的操作方式，增加操作难度。传感器和传感器适配器如果不进行供电，则需要供电的传感器和传感器适配器无法工作，所以需要增加不同传感器和传感器适配器电路的供电电源。现有的接口提供电压源较为单一，不同的传感器适配器内部需要很多电压处理电路，将会构成一个复杂的电路系统。


技术实现要素：

7.为了解决上述现有技术问题，本实用新型提供具有能够应用于数据采集仪和传感器适配器之间对接口连接，使得各种传感器适配器简易化等技术特点的一种新型通用的传感器适配器接口。
8.为了实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
9.一种新型通用的传感器适配器接口，包括传感器适配器，所述传感器适配器连接有外部传感器，所述传感器适配器包括8个信号接口以及1片带有i2c总线的存储器，8个信号接口分别为一对i2c总线通讯信号接口，一个模拟电压输入信号接口(对应模拟量信息)，一个数字量输入信号接口(对应数字量信息)，一个数字量输出信号接口(对应数字量信息)，一个12v电源接口，一个
‑
12v 电源接口，一个3.3v电源接口；
10.还包括工业接口端子，8个信号接口均通过线路电性连接于工业接口端子上，其中，一对i2c总线通讯信号接口与存储器的i2c总线连接，所述工业接口端子通过线路连接于数据采集仪器(内部处理电路)。
11.其中一种实施例方式，一对i2c总线通讯信号接口分别为i2c_scl接口、 i2c_sda接口，所述存储器上包括scl接口、sda接口，所述i2c_scl接口、i2c_sda 接口分别与scl接口、sda接口连接以通信，i2c总线通讯信号接口能够实现数据采集仪器与传感器适配器间通信。
12.其中一种实施例方式，所述模拟电压输入信号接口内的电压范围值为
±ꢀ
10v。
13.其中一种实施例方式，所述数字量输入信号接口能够实现数据采集仪器输出数字信号到传感器适配器进行数字量的控制，所述数字量输出信号接口能够实现传感器适配器输出数字信号到数据采集仪器。
14.其中一种实施例方式，所述工业接口端子为型号db9工业接口端子，其包括 9个接口，分别为12v电源接口，
‑
12v电源接口、agnd接口、in 接口、iod接口、 ioc接口、ioa接口、iob接口以及3.3v电源接口；其中，ioa接口、iob接口能够作为i2c通信接口，ioa接口、iob接口分别与i2c总线通讯信号接口对应连接，ioc 接口能够作为数字量输出接口，ioc接口与数字量输入信号接口对应连接，iod 接口能够作为数字量输入接口使用，iod接口与数字量输出信号接口对应连接， in 接口能够作为模拟电压输入信号接口使用，输入电压范围为
‑
10v～ 10v，in 接口与模拟电压输出信号接口对应连接。
15.其中一种实施例方式，i2c总线存储器为24cw320t芯片，其包括scl、vss、 sda、nc、vcc接口，所述i2c_scl接口、i2c_sda接口分别与scl接口、sda接口连接以通信。
16.有益效果：可以实现在一套系统中进行各种不同类型传感器及适配器的配置，采集、分析各种不同物理量信号，进行不同物理量之间的联动分析；接口具有通用通讯信号、供电电源，减少传感器适配器的复杂性，可以简化整个测量系统；该接口的存储器存储传感器及传感器适配器的信息，便于实现可直接被读取、识别，配置简单。
附图说明
17.图1是现有技术中传感器直接接入式结构示意图。
18.图2是现有技术中通用数据采集仪器与传感器适配器输入式结构示意图
19.图3是本实用新型结构示意图。
20.图4是本实用新型db9工业接口端子结构示意图。
21.图5是本实用新型存储器结构示意图。
具体实施方式
22.以下结合说明书附图，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。
23.如图3
‑
5所示为一种新型通用的传感器适配器接口的具体实施例，该实施例一种新型通用的传感器适配器接口，包括传感器适配器，所述传感器适配器连接有外部传感器，所述传感器适配器包括8个信号接口以及1片带有i2c总线的存储器，8个信号接口分别为一对i2c总线通讯信号接口，一个模拟电压输入信号接口，一个数字量输入信号接口，一个数字量输出信号接口，一个12v电源接口，一个
‑
12v电源接口，一个3.3v电源接口；
24.采用
±
12v、3.3v电源，满足常见ic的供电需求，使得传感器适配器一般不需要再进行电源方面处理，如有其他需求也只需进行简单变换即可实现。
25.还包括工业接口端子，8个信号接口均通过线路电性连接于工业接口端子上，其中，一对i2c总线通讯信号接口与存储器的i2c总线连接，所述工业接口端子通过线路连接于数据采集仪器。
26.其中一种实施例方式，一对i2c总线通讯信号接口分别为i2c_scl接口、 i2c_sda接口，所述存储器上包括scl接口、sda接口，所述i2c_scl接口、i2c_sda 接口分别与scl接口、sda接口连接以通信，i2c总线通讯信号接口能够实现数据采集仪器与传感器适配器间通信。通过i2c总线通讯信号接口，方便实现数据采集仪器进行传感器适配器的相关配置，读取传感器适配器内部的存储信息等。
27.其中一种实施例方式，所述模拟电压输入信号接口内的电压范围值为
±ꢀ
10v，允许
±
10v范围内的电压信号输入，满足常见处理信号的要求，输入范围宽，适用于各种不同的传感器适配器输出信号。
28.其中一种实施例方式，所述数字量输入信号接口能够实现数据采集仪器输出数字信号到传感器适配器进行数字量的控制，所述数字量输出信号接口能够实现传感器适配器输出数字信号到数据采集仪器。便于实时反应此时传感器适配器的状态，接口兼容cmos和
ttl。
29.其中一种实施例方式，所述工业接口端子为型号db9工业接口端子，其包括 9个接口，分别为12v电源接口，
‑
12v电源接口、agnd接口、in 接口、iod接口、 ioc接口、ioa接口、iob接口以及3.3v电源接口；其中，ioa接口、iob接口能够作为i2c通信接口，ioa接口、iob接口分别与i2c总线通讯信号接口对应连接，ioc 接口能够作为数字量输出接口，ioc接口与数字量输入信号接口对应连接，iod 接口能够作为数字量输入接口使用，iod接口与数字量输出信号接口对应连接， in 接口能够作为模拟电压输入信号接口使用，输入电压范围为
‑
10v～ 10v，in 接口与模拟电压输出信号接口对应连接。
30.具体的：ioa接口、iob接口作为数字io，既可作为i2c通信接口，也可以单独作为数字量接口使用。作为单独数字量使用时，ioa接口仅可用作数字量输出， iob接口可以用作数字量输入输出。ioc接口作为数字量输出接口使用，作为输出控制信号，根据每个传感器适配器实际需求，可做控制类信号使用，在实际使用中，也可作为ioa接口、iob接口功能选择使用。iod接口作为数字量输入接口使用，本技术中该接口作为有无传感器适配器插入检测使用，r29为上拉电阻，用来保证上电逻辑为高。in 接口作为模拟信号输入使用，输入电压范围为
ꢀ‑
10v～ 10v，db9工业接口端子上
±
12v、3.3v接口作为传感器适配器供电电源使用，其与传感器适配器上的12v电源接口、
‑
12v电源接口、3.3v电源接口相对应。
31.其中一种实施例方式，带有i2c总线的存储器为24cw320t芯片，其包括scl、 vss、sda、nc、vcc接口，所述i2c_scl接口、i2c_sda接口分别与scl接口、sda 接口连接以通信。可以存储传感器的信息、传感器适配器的信息、配置情况等，便于在实际使用中传感器和适配器的识别、配置等。
32.最后，需要注意的是，本实用新型不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。