一种用于污水处理的物联网4-20mA传感数据采集电路的制作方法

一种用于污水处理的物联网4-20ma传感数据采集电路
技术领域
1.本实用新型涉及电路结构领域，具体是一种用于污水处理的物联网4-20ma传感数据采集电路。


背景技术：

2.污水处理环保项目中需要用到许多4-20ma传感器。现有传感器数据获取的方法是：4-20ma传感器带有仪表，4-20ma传感器数据由仪表读取并显示，然后连接控制器(plc、dcs、fcs)，控制器再读取仪表数据。但这样的方式有很多缺陷：首先要增加传感器仪表采购成本，其次增加故障点，而且4-20ma传感器数据不能直接可视化，增加布线材料和人工成本。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种用于污水处理的物联网4-20ma传感数据采集电路，电路结构如下所示：
4.电源的1号端子串联二极管pd1、滤波电容pc1后接地。
5.电源的1号端子串联二极管pd1后连接芯片pu1的2号端子。
6.电源的2号端子串联二极管pd1、电容pc1后接地。
7.电源的3号端子连接芯片pu1的1号端子。电源的3号端子接地。
8.电源的4号端子连接芯片pu1的1号端子。电源的4号端子接地。
9.芯片pu1的3号端子串联电容pc2后接地。
10.芯片pu1的3号端子串联二极管pd2和电阻pr1后接地。
11.芯片pu1的3号端子串联电源模块pu2的2号端子。
12.芯片pu1的4号端子接地。
13.所述芯片pu1为电源隔离模块芯片pu1的2号端子。所述芯片为传感数据采集电路供电。
14.所述pu2芯片为电源模块，为传感数据采集电路供电。
15.芯片pu2的1号端子接地。芯片pu2的4号端子接地。
16.芯片pu2的5号端子串联电容c1后接地。
17.芯片pu2的5号端子依次串联二极管pd3和电容pc3后接地。
18.芯片pu2的5号端子串联二极管pd3后连接稳压芯片pu3的3 号端子。
19.稳压芯片pu3的1号端子接地。
20.稳压芯片pu3的2号端子串联电容pc4后接地。
21.稳压芯片pu3的4号端子串联电容pc4后接地。
22.稳压芯片pu3通过电阻mr4向芯片mu1供电。
23.芯片mu1的5号端子串联电容mc8后接地。
24.芯片mu1的5号端子依次串联外部晶振y1和电容mc9后接地。
25.芯片mu1的5号端子串联外部晶振y1后与6号端子连接。
26.芯片mu1的37号端子串联二极管ms2后接地。
27.芯片mu1的37号端子串联电阻mr3后连接外部4-20ma传感器 ml1。
28.芯片mu1的37号端子串联电阻mr3后连接功放mj1a的1号端子。
29.芯片mu1的34号端子串联二极管ms1后接地。
30.芯片mu1的34号端子依次串联电感mr5和mr4后接地。
31.芯片mu1的34号端子串联电感mr5后连接usb接口mj1a的3 号端子。功放mj1a的1号端子连接滤波磁珠ml1。
32.usb接口mj1a的4号端子、5号端子和6号端子接地。
33.芯片mu1的22号端子串联电阻mr7后连接usb接口mj1b的8 号端子。
34.芯片mu1的21号端子串联电阻mr8后连接usb接口mj1b的9 号端子。
35.芯片mu1的2号端子、3号端子、4号端子、8号端子、20号端子、23号端子、30号端子、35号端子、36号端子、40号端子、44 号端子、47号端子接地。
36.芯片mu1的7号端子、8号端子、9号端子、24号端子、33号端子和43号端子用于接收外部电流。
37.usb接口mj1b的7号端子连接滤波磁珠ml1。
38.usb接口mj1b的10号端子接地。
39.usb接口mj1b的11号端子分别连接usb接口mj1a的5号端子和6号端子。
40.usb接口mj1b的12号端子分别连接usb接口mj1a的5号端子和6号端子。
41.usb接口mj1b的12号端子连接电阻mr1后接地。
42.传感数据采集电路还包括若干工作状态与故障信号指示灯，记为指示灯pd2、指示灯sd1、指示灯sd3、指示灯sd5、指示灯sd7、指示灯md1。
43.其中，指示灯pd2通过灯光颜色指示传感数据采集电路中电源正常工作、过载保护和电源故障。
44.指示灯sd1、指示灯sd3、指示灯sd5、指示灯sd7指示外部传感器输入电流信号的有无。
45.指示灯md1指示传感数据采集电路故障与否。
46.传感数据采集电路还包括用于传感数据采集电路故障报警的蜂鸣器bl1。
47.本实用新型的技术效果是毋庸置疑的，本实用新型可直接读取传感器数据，并与总服务器模块通信，将数据信号分享与服务器，实现传感数据可视化，取消了传统采用仪表的模式，提高了采集效率和数据使用的方便性，也方便了施工的方便性，节约了仪表费用，减少施工相应的费用。
附图说明
48.图1是电源转换和滤波电路，为整个采集模块的数字电路和模拟电路提供安全工作电压。其中pd2和pd3是防止供电防接保护二极管。
具体实施方式
49.下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，但不应该理解为本实用新型上述主
题范围仅限于下述实施例。在不脱离本实用新型上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本实用新型的保护范围内。
50.实施例1：
51.参见图1，一种用于污水处理的物联网4-20ma传感数据采集电路，电路结构如下所示：
52.电源的1号端子串联二极管pd1、滤波电容pc1后接地。
53.电源的1号端子串联二极管pd1后连接芯片pu1的2号端子。
54.电源的2号端子串联二极管pd1、电容pc1后接地。
55.电源的3号端子连接芯片pu1的1号端子。电源的3号端子接地。
56.电源的4号端子连接芯片pu1的1号端子。电源的4号端子接地。
57.芯片pu1的3号端子串联电容pc2后接地。
58.芯片pu1的3号端子串联二极管pd2和电阻pr1后接地。
59.芯片pu1的3号端子串联电源模块pu2的2号端子。
60.芯片pu1的4号端子接地。
61.所述芯片pu1为电源隔离模块芯片pu1的2号端子。所述芯片为传感数据采集电路供电。
62.pu1功能是将输入dc9-36v电压降压为24v提供给模拟采集电路，电源模块pu1起到2000v高压隔离功能，为采集器提供一个安全、可靠、稳定的工作电源；
63.所述pu2芯片为电源模块，为传感数据采集电路供电。
64.芯片pu2的1号端子接地。芯片pu2的4号端子接地。
65.芯片pu2的5号端子串联电容c1后接地。
66.芯片pu2的5号端子依次串联二极管pd3和电容pc3后接地。
67.芯片pu2的5号端子串联二极管pd3后连接稳压芯片pu3的3 号端子。
68.pu2功能是将dc9-36v电源转换为dc5v提供给采集器数字电路微控制器使用，电源模块pu2起到2000v高压隔离功能，为采集器数字电路部分提供一个安全、可靠、稳定的工作电源；
69.稳压芯片pu3的1号端子接地。
70.稳压芯片pu3的2号端子串联电容pc4后接地。
71.稳压芯片pu3的4号端子串联电容pc4后接地。
72.稳压芯片pu3通过电阻mr4向芯片mu1供电。
73.稳压芯片pu3是将dc5v转化为3.3v/1a，pu3为数字电路提供一个安全稳定的3.3v电压，主要向mu1、mu2、ur1和tu1提供工作电压；
74.芯片mu1的5号端子串联电容mc8后接地。
75.芯片mu1的5号端子依次串联外部晶振y1和电容mc9后接地。
76.芯片mu1的5号端子串联外部晶振y1后与6号端子连接。
77.芯片mu1的37号端子串联二极管ms2后接地。
78.芯片mu1的37号端子串联电阻mr3后连接外部4-20ma传感器 ml1。
79.芯片mu1的37号端子串联电阻mr3后连接功放mj1a的1号端子。
80.芯片mu1的34号端子串联二极管ms1后接地。
81.芯片mu1的34号端子依次串联电感mr5和mr4后接地。
82.芯片mu1的34号端子串联电感mr5后连接usb接口mj1a的3 号端子。功放mj1a的1号端子连接滤波磁珠ml1。
83.usb接口mj1a的4号端子、5号端子和6号端子接地。
84.芯片mu1的22号端子串联电阻mr7后连接usb接口mj1b的8 号端子。
85.芯片mu1的21号端子串联电阻mr8后连接usb接口mj1b的9 号端子。
86.芯片mu1的2号端子、3号端子、4号端子、8号端子、20号端子、23号端子、30号端子、35号端子、36号端子、40号端子、44 号端子、47号端子接地。
87.芯片mu1的7号端子、8号端子、9号端子、24号端子、33号端子和43号端子用于接收外部电流。
88.usb接口mj1b的7号端子连接滤波磁珠ml1。
89.usb接口mj1b的10号端子接地。
90.usb接口mj1b的11号端子分别连接usb接口mj1a的5号端子和6号端子。
91.usb接口mj1b的12号端子分别连接usb接口mj1a的5号端子和6号端子。
92.usb接口mj1b的12号端子连接电阻mr1后接地。
93.传感数据采集电路还包括若干工作状态与故障信号指示灯，记为指示灯pd2、指示灯sd1、指示灯sd3、指示灯sd5、指示灯sd7、指示灯md1。
94.其中，指示灯pd2通过灯光颜色指示传感数据采集电路中电源正常工作、过载保护和电源故障。指示灯pd2的颜色包括红色、黄色和绿色，红色显示传感数据采集电路电源故障，黄色显示传感数据采集电路处于过载保护状态，绿色显示传感数据采集电路电源正常工作。
95.指示灯sd1、指示灯sd3、指示灯sd5、指示灯sd7指示外部传感器输入电流信号的有无。其中，指示灯sd1、指示灯sd3、指示灯 sd5、指示灯sd7亮表示对应的外部传感器输入电流信号，指示灯不亮表示对应的外部传感器没有输入电流信号。指示灯sd1、指示灯 sd3、指示灯sd5、指示灯sd7的灯光颜色越深，表示输入电流值越大。指示灯sd1、指示灯sd3、指示灯sd5、指示灯sd7分别与不同的外部传感器相对应。
96.指示灯md1指示传感数据采集电路故障与否。指示灯md1灯亮，表示传感数据采集电路没有故障，灯灭表示传感数据采集电路故障。
97.指示灯rx-d1指示采集模块和物联网系统其它模块通信时接收数据长短情况，灯光颜色越深，数据越长；指示灯tx-d1指示采集模块和物联网系统其它模块通信时发送数据长短情况，灯光颜色越深，数据越长；
98.传感数据采集电路还包括用于传感数据采集电路故障报警的蜂鸣器bl1。
99.一种用于污水处理的物联网4-20ma传感数据采集电路应用在污水处理物联网系统中，接收监测污水的外部传感器数据，并统一上传和处理。
100.实施例2：
101.参见图1，一种用于污水处理的物联网4-20ma传感数据采集电路，包括电路板和外型，所述电路板上设有mcu电路、检测电路、纠错电路、通信电路、模块接口，以及模块实物外型；串联在物联网设备和主控服务器之间；所述mcu电路与其它模块及通讯总线连接，所述4-20ma采集模块可直接读取传感器数据，并与总服务器模块通信，将数据信号分享与服务
器，实现4-20ma传感数据可视化，取消了传统采用仪表读取数据并将数据分享给plc、dcs或fcs等控制模块的方式。
102.一种用于污水处理的物联网4-20ma传感数据采集电路还包括各路信号状态显示，如正常显示和非正常显示多种不同的指示显示颜色。
103.采集模块的纠错硬件电路分为短路纠错和反接纠错，电源部分的纠错电路是pd1和pd3保护二极管，防止模块供电时人为反接电源操作不当造成烧毁模块；采集电路部分的纠错为sd2、sd4、sd6、 sd8防止反接保护二极管，防止人工操作不当把外部输入电流信号反接后输入信号不正确和损坏外部传感器。