感测器的模拟测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种模拟测试装置，尤指一种感测器的模拟测试装置。


背景技术：

2.温度、液位、流量等感测器通常具有有线或无线通信的功能输出，一般都以单主机多感测器联机测试，做系统整合程序设计。此种方式对程序设计者会受限于单纯的循序通讯测试，在设计时无法模拟多台网关(gateway)同步通讯或通讯速度格式、锁码等各种功能实测。经常发生程序设计完成后，真正在现场使用时，才发现问题，必须再修改程序或重新写程序以符合现况需求。
3.若以产品销售需求而言，客户需要做系统功能测试时，客户大多不可能一次购买多台做联机测试，只能以样机简单测试。等到购买多台网关(gateway)同步通讯或通讯速度格式、锁码时，才发现系统无法正常执行。此时厂商和客户双方再开始研拟解决方案，造成双方沟通的时间浪费，或因系统的无法联机通讯而放弃使用，更严重者通讯错误造成无法弥补的损失。
4.传统的感测器若要测试联机功能，必须要产生多台成品，然后一台台连接采用序列顺序测试联机，若有问题必须要全部拆下来重新修改电路或程序，造成时间或材料的浪费。本实用新型设计出一种感测器的模拟测试装置，以保证每个感测器的控制装置在实际安装后的实际运作时，避免因讯号传输状况发生问题而必须还要逐一排查的状况，乃为本案创作人所欲行研究的一大课题。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本实用新型提供一种感测器的模拟测试装置，以克服现有技术的问题。因此，本实用新型的模拟测试装置用以测试多个感测器的讯号传输状况，且包括多个测试端口、模拟装置、通讯端口及电源模块。多个测试端口相应地耦接感测器的控制装置。模拟装置耦接测试端口，且提供多个模拟讯号至相应的测试端口，使控制装置基于模拟讯号相应地提供多个传输讯号。通讯端口耦接测试端口与管理设备，且控制装置通过通讯端口与管理设备相互通讯，以使管理设备得知控制装置的讯号传输状况。电源模块用以对模拟测试装置供电，且选择性的以电池供电或外部电源供电。其中，模拟讯号是仿真感测器于实际运作时所接收到的讯号。
6.于一实施例中，模拟测试装置更包括扩充端口，扩充端口用以耦接另一模拟测试装置的通讯端口，以与管理设备形成一串接式仿真测试系统。
7.于一实施例中，模拟测试装置更包括加解密装置，加解密装置耦接测试端口，且将传输讯号与管理设备所提供的讯号进行加密/解密；加解密装置以非明码作为加密/解密，且加密/解密选自hex十六进制码、杂凑函式、对称式密钥及非对称式密钥的至少其中之一。
8.于一实施例中，模拟测试装置更包括多个可控开关，可控开关耦接测试端口，且可选择性预先定义导通或关断测试端口与通讯端口的耦接关系。其中，开关选自继电器、晶体
管、同轴开关的至少其中之一。
9.于一实施例中，感测器为有线式感测器，且感测器的控制装置通过有线连接的方式耦接测试端口；或者，感测器为无线式感测器，且感测器的控制装置通过无线传输的方式耦接测试端口；或者，感测器为有线式感测器或无线式感测器。
10.于一实施例中，感测器的控制装置应用于感测物质流量的状况，且模拟装置所提供的模拟讯号，是仿真物质流动的流速、物质流动的总流量及/或物质流动的方向，且通过特定频率的脉波讯号来仿真物质流动；物质流动可以是固体颗粒、液体或气体的流动。
11.于一实施例中，感测器的控制装置应用于感测物料存量的状况，且模拟装置包括多个模拟模块，模拟模块相应地耦接测试端口，以分别对应地提供模拟讯号至相应的测试端口。
12.于一实施例中，每个模拟模块包括电容组，且电容组包括多个电容控制模块，每个电容控制模块彼此并联耦接，且包括串联的电容与开关。其中，每个模拟模块控制电容控制模块的开关导通与否来调整电容值，以通过电容值的改变来模拟物料存量的料位讯号。
13.于一实施例中，每个模拟模块包括多个温度感测器与多个加热器，多个温度感测器彼此串联耦接，且多个加热器彼此串联耦接。其中，每个模拟模块控制加热器加热，且通过加热器的加热而影响温度感测器周遭的环境温度，温度感测器分别感测周遭的环境温度而仿真物料存量的温度讯号。
14.于一实施例中，每个模拟模块包括多个湿度感测器，多个湿度感测器彼此串联耦接。其中，每个模拟模块通过调整湿度感测器的湿度参数值来模拟物料存量的湿度讯号。
15.本实用新型的主要目的及功效在于，通过模拟测试装置提供模拟讯号来预先测试每个控制装置与管理设备之间的讯号传输状况，以保证每个感测器的控制装置在实际安装运作时，能避免因讯号传输发生问题而必须还要逐一排查的状况。
16.为了能更进一步了解本实用新型为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，相信本实用新型的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。
附图说明
17.图1为本实用新型感测器的模拟测试装置的电路方块图；
18.图2为本实用新型感测器的模拟测试装置第一实施例的电路方块图；
19.图3a及图3b为本实用新型感测器的模拟测试装置第二实施例的电路方块图；及
20.图4为本实用新型用于物料存量的感测器配置示意图。
21.其中，附图标记：
22.100
…
模拟测试装置
23.1、1-1～1-n
…
控制装置
24.12
…
感测线路
25.122
…
感测单元
26.2-1～2-n
…
测试端口
[0027]3…
模拟装置
[0028]
321～32n
…
模拟模块
[0029]
34
…
电容组
[0030]c…
电容
[0031]
sw
…
开关
[0032]
36
…
温度感测器
[0033]
38
…
加热器
[0034]
40
…
湿度感测器
[0035]
42
…
第二可控开关
[0036]
44
…
扩充模块
[0037]4…
通讯端口
[0038]5…
扩充端口
[0039]6…
加解密装置
[0040]7…
电源模块
[0041]
72
…
电池
[0042]
74
…
转换器
[0043]
200
…
管理设备
[0044]
300
…
物料存量
[0045]
302
…
物料
[0046]
sa1～san
…
模拟讯号
[0047]
st1～stn
…
传输讯号
[0048]
sw1～swn
…
第一可控开关
[0049]
vin
…
外部电源
具体实施方式
[0050]
兹有关本实用新型的技术内容及详细说明，配合图式说明如下：
[0051]
请参阅图1为本实用新型感测器的模拟测试装置的电路方块图。感测器的模拟测试装置100耦接管理设备200，且用以测试多个感测器与管理设备200的讯号传输状况。具体地，模拟测试装置100包括多个测试端口2-1～2-8、模拟装置3及通讯端口4。测试端口2-1～2-8相应地耦接感测器的控制装置1-1～1-8，且模拟装置3耦接测试端口2-1～2-8。模拟装置3提供多个模拟讯号sa1～sa8至相应的测试端口2-1～2-8，使控制装置1-1～1-8基于所接收的模拟讯号sa1～sa8相应地提供多个传输讯号st1～st8至测试端口2-1～2-8，以对感测器的控制装置1-1～1-8进行模拟测试。通讯端口4耦接每个测试端口2-1～2-8与管理设备200，且控制装置1-1～1-8通过通讯端口4与管理设备200相互通讯，以得知管理设备200与控制装置1-1～1-8之间的讯号传输状况。其中，讯号传输状况所指的是管理设备200与控制装置1-1～1-8的联机传输质量，双方数值传递的正确度，以及这二者程序相互传输的过程中是否具有程序上的漏洞(bug)等状况。
[0052]
以感测器为流速感测器为例，流速感测器(即流量计)通常会包括管路、转轮及控制装置。于流速感测器实际的运作中，当水流流过管路而带动水轮后，控制装置通常是可以通过感测的方式得知水流的流速及方向，且将流速及方向传送至网关(gateway)等后端设
备。由于在实际运作中，流速感测器通常配置于例如但不限于各个建筑物的顶楼，且以有线或无线的方式连接远程的网关(gateway)或管理设备200。然而，在实际的系统配置上，每个流速感测器安装时都必须要逐一的测试管理设备200与控制装置1-1～1-8的联机传输质量，且即便完成测试可以与管理设备200相互传递数据后，当整个系统在运作时，还会因为整个系统同时运作而产生额外的传输问题。例如但不限于，因为传输的封包太大而导致整个系统瘫痪，或是数据的传递产生排挤的状况。这些问题必须要等到整个系统运作时才会产生，尔后又必须要到时机的安装位置逐一排查，造成许多不便。
[0053]
其中，感测器的控制装置1-1～1-8应用于感测物质流动的状况，且模拟装置3所提供的模拟讯号sa1～sa8是模拟物质流动的流速、物质流动的总流量及/或物质流动的方向，且通过例如但不限于，特定频率的脉波讯号来仿真物质流动。物质流动可以是固体颗粒、液体或气体的流动。因此，本实用新型的主要目的及功效在于，通过模拟测试装置100提供模拟讯号sa1～sa8来预先测试每个控制装置1-1～1-8与管理设备200之间的讯号传输状况，以保证每个感测器的控制装置1-1～1-8在实际安装后的实际运作时，避免因讯号传输状况发生问题而必须还要逐一排查。其中，以上述感测器为流速感测器为例，模拟装置3所提供的模拟讯号sa1～sa8可模拟流速感测器于实际运作时所接收到的讯号，即所接收到的讯号可以为相应于水流流速或方向的讯号。
[0054]
复参阅图1，模拟测试装置100更包括扩充端口5，且扩充端口5用以耦接另一个模拟测试装置100的通讯端口4，以与管理设备200形成串接式仿真测试系统。较佳地，模拟测试装置100例如但不限于可包括8组测试端口2-1～2-8，且每组测试端口2-1～2-8可以耦接一个控制装置1-1～1-8。通常在一个小型的感测系统中(例如但不限于单个建筑物)，感测器通常的配置在8组以下，使用单一组模拟测试装置100即可完成小型感测系统的预先测试。然而，若是较为大型的感测系统中(例如但不限于整个厂区)，感测器通常的配置在8组以上，因此使用扩充端口5串接另一个模拟测试装置100来扩充为8组以上的控制装置1-1～1-8来进行这个系统的测试。
[0055]
另外一方面，模拟测试装置100还包括多个第一可控开关sw1～sw8，且第一可控开关sw1～sw8的导通/关断可以为手动或由管理设备200所控制。第一可控开关sw1～sw8耦接测试端口2-1～2-8，且选择性地导通或关断测试端口2-1～2-8与通讯端口4的耦接关系。具体地，当模拟测试装置100的其中某几个测试端口2-1～2-8并未耦接控制装置1-1～1-8，或某个控制装置1-1～1-8失效，或欲排除测试某个控制装置1-1～1-8时，可以由手动或由管理设备200控制的方式，关断相应的第一可控开关sw1～sw8，以避免在模拟测试装置100进行讯号传输状况的测试中，受到这些测试端口2-1～2-8的影响(例如但不限于可能误传递讯号，或传递错误的讯号等)。
[0056]
此外，模拟测试装置100还可以包括加解密装置6。加解密装置6耦接测试端口2-1～2-8，且提供特定数据传输格式的加密/解密转换机制，以在传输讯号st1～st8提供至通讯端口4前进行加密的转换，且在管理设备200向控制装置1-1～1-8提供讯号时，对此讯号进行解密的转换。其中，加解密装置6除了可配置于如图1所示的位置外，还可以配置于每个测试端口2-1～2-8(即多个解密装置6)。此外，加解密装置6以非明码作为该加密/解密，且加密/解密可选自hex十六进制码、杂凑函式(harsh function)、对称式密钥及非对称式密钥的至少其中之一。加解密装置6主要因应各个厂商有特殊的数据传输格式需求，避免各个
厂商所架设的系统，在感测器与管理设备200实际运作中所传输的数据被窃取。因此，通过加解密装置6可以预先测试感测器与管理设备200加密/解密的转换状况。
[0057]
进一步地，模拟测试装置100还可以包括电源模块7，用以对模拟测试装置100供电。电源模块7可包括电池72供电或外部电源vin供电，且可选择的，当使用外部电源vin供电时，可以使用转换器74将外部电源vin转换为合适的电力。由于本实用新型的模拟测试装置100可以使用电池72供电，因此可以不受测试场域配电的限制，只要找到合适安放的位置即可开始进行控制装置1-1～1-8的模拟测试。
[0058]
值得一提，于本实用新型的一实施例中，控制装置1-1～1-8所应用的感测器可以为有线式感测器或无线式感测器。当控制装置1-1～1-8应用于有线式感测器时，控制装置1-1～1-8通过有线连接的方式耦接测试端口2-1～2-8。当控制装置1-1～1-8应用于无线式感测器时，控制装置1-1～1-8通过无线传输的方式耦接测试端口2-1～2-8。同样地，测试端口2-1～2-8也可以通过有线或无线的方式耦接管理设备200，可基于使用者需求来选择性为之。
[0059]
请参阅图2为本实用新型感测器的模拟测试装置第一实施例的电路方块图，复配合参阅图1。在图2的实施例中，感测器用于感测水流的状况，且感测器的控制装置1-1～1-8用于接收相应于流速大小与水流方向的讯号。具体地，模拟装置3包括多个模拟模块321～328。模拟模块321～328相应地耦接测试端口2-1～2-8，以分别对应地提供模拟讯号sa1～sa8至相应的测试端口2-1～2-8。因此，模拟装置3的模拟模块321～328分别相应地提供模拟讯号sa1～sa8至测试端口2-1～2-8，且模拟讯号sa1～sa8模拟水流的流速及/或水流的方向。以水流的流速为例，模拟模块321～328通过特定频率的脉波讯号(即模拟讯号sa1～sa8)来模拟水流的流速。控制装置1-1～1-8收到特定频率的脉波讯号后，基于此脉波讯号分别提供传输讯号st1～st8至测试端口2-1～2-8，以通过测试端口2-1～2-8至通讯端口4的路径，将传输讯号st1～st8提供至管理设备200，以得知测试端口2-1～2-8与管理设备200之间的讯号传输状况。因此，控制装置1-1～1-8通过通讯端口4与管理设备200相互通讯，能得知管理设备200与控制装置1-1～1-8之间的讯号传输状况。
[0060]
请参阅图3a及图3b为本实用新型感测器的模拟测试装置第二实施例的电路方块图，复配合参阅图1。在图3a及图3b的实施例中，感测器用于感测物料存量的状况，且感测器的控制装置1-1～1-n用于接收相应于物料存量状况的讯号。用于物料存量的感测器如图4所示，物料存量300可架设单个或多个多功能复合式感测器，以感测物料302的状况。多功能复合式感测器通常包括了控制装置1与感测线路12。感测线路12中包括了多个感测单元122。每个感测单元122可以感测物料存量的温度、湿度，且通过物理量线性的变化还可以感测物料存量的料位。模拟模块321～32n主要提供仿真物料存量的温度、湿度及料位的讯号，来测试多功能复合式感测器的控制装置1-1～1-n的讯号传输状况。值得一提，于本实用新型的一实施例中，图3a及图3b未出示的其余元件或未进一步描述的元件，皆与图2相同，在此不再加以赘述。
[0061]
具体地，每个模拟模块321～32n包括电容组34。每个电容组34相应地耦接每个测试端口2-1～2-n，且包括多个电容控制模块。每个电容控制模块彼此并联耦接，且包括串联的电容c与开关sw。每个模拟模块321～32n控制电容控制模块的开关sw的导通与否来调整电容值，以通过电容值的改变来提供模拟物料存量300的料位讯号sa1～san。(即模拟讯号)
[0062]
每个模拟模块321～32n还可包括多个温度感测器36与多个加热器38，每个温度感测器36彼此串联耦接，且串接的头端相应地耦接每个测试端口2-1～2-n。每个加热器38也彼此串联耦接，且串接的头端相应地耦接每个测试端口2-1～2-n。每个模拟模块321～32n控制加热器38加热，且通过加热器38的加热而影响温度感测器36周遭的环境温度。温度感测器36分别感测周遭的环境温度而提供仿真物料存量300的温度讯号sa1～san(即模拟讯号)。其中，加热器38的数量可以不同于温度感测器36的数量。然而在实际测试中，为了能够更为精细的模拟物料存量300的温度，将加热器38的数量设计与温度感测器36的数量相同，且相应地平行排列为较佳的实施方式。
[0063]
每个模拟模块321～32n还可包括多个湿度感测器40，每个湿度感测器40彼此串联耦接，且串接的头端相应地耦接每个测试端口2-1～2-n。每个模拟模块321～32n通过调整湿度感测器40的湿度参数值来提供模拟物料存量300的湿度讯号sa1～san(即模拟讯号)。具体地，湿度参数值可为电阻值或电容值，电阻值(或电容值)的调整可以模拟湿度的大小，因此可通过电阻值或电容值的改变来提供模拟物料存量300的湿度讯号sa1～san。其中，通常在物料在物料存量300的底部和顶部的湿度会不尽相同，因此在实际测试中，通常可以使用二个湿度感测器40来模拟物料存量300的底部和顶部的湿度。然不以此为限，模拟模块321～32n还可包括二个以上的湿度感测器40，以模拟在物料存量300的底部和顶部之间的湿度变化。因此，综上所述，模拟讯号sa1～san可以代表料位讯号、温度讯号、湿度讯号等至少其中一者。
[0064]
每个模拟模块321～32n还可包括多个第二可控开关42，且每个第二可控开关42分别串接在温度感测器36串、加热器38串及湿度感测器40串的串接头端，且选择性地导通或关断温度感测器36串、加热器38串及湿度感测器40串的串接头端与测试端口2-1～2-n的耦接关系。当无须进行温度、湿度或料位的模拟测试时，可以由手动或由管理设备200控制的方式，关断相应的第二可控开关42(料位的模拟测试可通过关断所有的开关sw)，以避免在模拟测试装置100进行讯号传输状况的测试中，受到这些测试端口2-1～2-n的影响(例如但不限于可能误传递讯号，或传递错误的讯号等)。其中，第一可控开关sw1～sw8与第二可控开关42可以是现有的继电器(relay)输出控制、晶体管(pnp/npn)输出控制及同轴开关(spdt/dpdt)控制等搭配混成。
[0065]
值得一提，于本实用新型的一实施例中，每个模拟模块321～32n还可包括扩充模块44。具体地，由于在实际应用中，物料存量300有大有小，其高度不尽相同，因此感测线路12的长度也不相同，且内含的感测单元122也不相同。因此可以通过扩充模块44来扩充电容组34、温度感测器36、加热器38及湿度感测器40的数量，以因应感测线路12的长度不同，来调整上述元件的数量。
[0066]
总而言之，本实用新型利用公板概念，将类似功能电路同时设计在一块模拟测试装置100上，依电路复杂程度设计，可以是6、8或是更多整合在一块板子上。使用者须做多台联机时，只需要一块板子或多块板子组合，就可以同时测试各种不同联机功能(例如但不限于，rs-485、232或4g、5g、nbiot等多机整合系统通讯联机)。因此，此种整合系统可应用于集合式大楼水表，各种功能设计测试，工业4.0精密机械加工机，部分仪控整合系统的程序仿真测试，仓储温度监控等，使用数百个感测器通讯程序设计测试。大大缩短产品开发时间，提高产品质量。
[0067]
制造厂商若须将产品提供给客户测试使用时，只需以公板提供给客户联机测试。若功能符合客户需求即可进行采购，避免以往购买大量产品联机测试，待发生问题时双方沟通不便的状况。因此本实用新型的模拟测试装置100，对于各种产业自动化程序设计之研发测试，具有功能性、创新性及新颖性。
[0068]
惟，以上所述，仅为本实用新型较佳具体实施例的详细说明与图式，惟本实用新型的特征并不局限于此，并非用以限制本实用新型，本实用新型的所有范围应以下述的专利范围为准，凡合于本实用新型专利范围的精神与其类似变化的实施例，皆应包括于本实用新型的范畴中，任何熟悉该项技艺者在本实用新型的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在以下本案的专利范围。
[0069]
当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型权利要求的保护范围。