本實(shí)用新型屬于電力電子檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于USB接口的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

遠(yuǎn)程設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測與故障定位是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵保障，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,特別是以傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和嵌入式芯片技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展,以及測試?yán)碚摰牟粩喟l(fā)展,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和故障分析技術(shù)的發(fā)展也是日新月異。

傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和故障分析方式采用內(nèi)置式數(shù)據(jù)方式和外置式數(shù)據(jù)采集方式，內(nèi)置式數(shù)據(jù)采集方式:即將高速、高精度連續(xù)采樣系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)通道部分做成板卡的形式,插入計(jì)算機(jī)的擴(kuò)展槽中,實(shí)現(xiàn)內(nèi)置式的數(shù)據(jù)采集功能。這種方式需占用PCI/ISA總線擴(kuò)展槽及相關(guān)資源,通過PCI/ISA總線的高速數(shù)據(jù)傳輸率實(shí)現(xiàn)PC與采樣系統(tǒng)的大容量數(shù)據(jù)交換,其缺點(diǎn)是受計(jì)算機(jī)插槽數(shù)量、地址和中斷資源的限制,安裝不太方便,編程比較麻煩,且受計(jì)算機(jī)內(nèi)部高頻電磁脈沖的干擾,影響數(shù)據(jù)采集的精度和設(shè)備的穩(wěn)定性。外置式數(shù)據(jù)采集方式一般是通過RS232接口與計(jì)算機(jī)相連,在一定程度上克服了內(nèi)置式數(shù)據(jù)采集的缺點(diǎn),但由于采用的是低速率的RS232接口,其最高數(shù)據(jù)傳輸率不超過115KbPs,同時(shí)傳輸?shù)木嚯x也不會(huì)超過15米,因此在對(duì)大批量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集時(shí),采樣系統(tǒng)與主機(jī)接口速度的瓶頸將導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失,失去連續(xù)采樣的意義。

需要采用更好的數(shù)據(jù)采集方式,來克服以上方式的不足。USB高速數(shù)據(jù)接口的推出,極大的提高了數(shù)據(jù)傳輸速率。USB是近年來應(yīng)用在PC領(lǐng)域的新型接口技術(shù),隨著各種類型的USB產(chǎn)品的陸續(xù)推出,USB通信的優(yōu)點(diǎn)越來越廣泛地被人們所熟知,至今已為各PC廠家所支持。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種基于USB接口的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊、耐用可靠，基于USB接口實(shí)現(xiàn)傳感器組與上位機(jī)的通信，通過采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)信息，完成電器設(shè)備的調(diào)整和故障定位，達(dá)到遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)采集、準(zhǔn)確故障定位和提高資源使用率的目的。

本實(shí)用新型通過以下技術(shù)手段解決上述問題：

一種基于USB接口的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)，包括傳感器組、模擬開關(guān)電路、信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、FPGA電路、USB接口、顯示控制電路和指示報(bào)警電路，其特征在于，所述FPGA電路包括FIFO模塊和控制模塊，所述傳感器組連接所述模擬開關(guān)電路的輸入端，所述模擬開關(guān)電路的輸出端依次通過所述信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器和FIFO模塊連接所述USB接口；所述顯示控制電路和指示報(bào)警電路分別連接所FPGA電路；所述控制模塊分別連接所述模擬開關(guān)電路、信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器和USB接口。

進(jìn)一步的，所述傳感器組包括溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧傳感器和紅外傳感器，所述溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧傳感器和紅外傳感器分別連接所述模擬開關(guān)電路的輸入端。

進(jìn)一步的，所述顯示控制電路包括顯示屏和物理按鍵，所述顯示屏和物理按鍵分別連接所述FPGA電路。

進(jìn)一步的，所述指示報(bào)警電路包括工作指示LED燈和報(bào)警指示燈LED，所述工作指示LED燈和報(bào)警指示燈LED分別連接所述FPGA電路。

進(jìn)一步的，還包括殼體，所述殼體為長方體空腔結(jié)構(gòu)，所述殼體的底部設(shè)置了通訊接口，所述通訊接口連接在所述傳感器組與所述模擬開關(guān)電路之間；所述工作指示LED燈、報(bào)警指示燈LED、顯示屏和物理按鍵設(shè)置在所述殼體的正面，所述USB接口設(shè)置在所述殼體的頂部，所述模擬開關(guān)電路、信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器和FPGA電路設(shè)置在所述殼體的內(nèi)部。

進(jìn)一步的，還包括無線通信電路，所述無線通信電路位于所述殼體頂部且連接所述FPGA電路。

進(jìn)一步的，還包括電源電路，所述電源電路位于所述殼體內(nèi)部且分別連信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、FPGA電路和USB接口。

進(jìn)一步的，還包括時(shí)鐘電路，所述時(shí)鐘電路位于所述殼體內(nèi)部且分別連信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、FPGA電路和USB接口。

本實(shí)用新型的一種基于USB接口的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)具有以下有益效果：

本實(shí)用新型公開了一種基于USB接口的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)，屬于電力電子檢測技術(shù)領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括傳感器組、模擬開關(guān)電路、信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、FPGA電路、USB接口、顯示控制電路和指示報(bào)警電路，F(xiàn)PGA電路包括FIFO模塊和控制模塊，傳感器組連接模擬開關(guān)電路的輸入端，模擬開關(guān)電路的輸出端依次通過信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器和FIFO模塊連接USB接口。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊、耐用可靠，基于USB接口實(shí)現(xiàn)傳感器組與上位機(jī)的通信，通過采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)信息，完成電器設(shè)備的調(diào)整和故障定位，達(dá)到遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)采集、準(zhǔn)確故障定位和提高資源使用率的目的。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。

圖1是本實(shí)用新型提供的一種基于USB接口的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)的第一實(shí)施例電路連接示意圖；

圖2是本實(shí)用新型提供的一種基于USB接口的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)的第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型提供的一種基于USB接口的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)的第一實(shí)施例的模擬開關(guān)電路連接示意圖；

圖4是本實(shí)用新型提供的一種基于USB接口的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)的第一實(shí)施例的信號(hào)調(diào)理電路連接示意圖；

圖5是本實(shí)用新型提供的一種基于USB接口的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)的第一實(shí)施例的A/D轉(zhuǎn)換器連接示意圖；

圖6是本實(shí)用新型提供的一種基于USB接口的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)的第二實(shí)施電路連接示意圖。

具體實(shí)施方式

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。 術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例一

如圖1所示，一種基于USB接口的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)，包括傳感器組1、模擬開關(guān)電路2、信號(hào)調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4、FPGA電路5、USB接口6、顯示控制電路7和指示報(bào)警電路8，所述FPGA電路5包括FIFO模塊和控制模塊，所述傳感器組1連接所述模擬開關(guān)電路2的輸入端，所述模擬開關(guān)電路2的輸出端依次通過所述信號(hào)調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4和FIFO模塊連接所述USB接口6；所述顯示控制電路7和指示報(bào)警電路8分別連接所FPGA電路5；所述控制模塊分別連接所述模擬開關(guān)電路2、信號(hào)調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4和USB接口6。

進(jìn)一步的，所述傳感器組1包括溫度傳感器101、濕度傳感器102、煙霧傳感器103和紅外傳感器104，所述溫度傳感器101、濕度傳感器102、煙霧傳感器103和紅外傳感器104分別連接所述模擬開關(guān)電路2的輸入端。

進(jìn)一步的，所述顯示控制電路7包括顯示屏701和物理按鍵702，所述顯示屏701和物理按鍵702分別連接所述FPGA電路5。

進(jìn)一步的，所述指示報(bào)警電路8包括工作指示LED燈801和報(bào)警指示燈LED802，所述工作指示LED燈801和報(bào)警指示燈LED802分別連接所述FPGA電路5。

如圖2所示，還包括殼體，所述殼體為長方體空腔結(jié)構(gòu)，所述殼體的底部設(shè)置了通訊接口105，所述通訊接口105連接在所述傳感器組1與所述模擬開關(guān)電路2之間；所述工作指示LED燈801、報(bào)警指示燈LED802、顯示屏701和物理按鍵702設(shè)置在所述殼體的正面，所述USB接口6設(shè)置在所述殼體的頂部，所述模擬開關(guān)電路2、信號(hào)調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4和FPGA電路5設(shè)置在所述殼體的內(nèi)部。

進(jìn)一步的，還包括電源電路，所述電源電路位于所述殼體內(nèi)部且分別連信號(hào)調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4、FPGA電路5和USB接口6。

進(jìn)一步的，還包括時(shí)鐘電路，所述時(shí)鐘電路位于所述殼體內(nèi)部且分別連信號(hào)調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4、FPGA電路5和USB接口6。

具體的，模擬開關(guān)電路2采用八路模擬開關(guān)CD4051芯片如圖3所示。

如圖4所示，信號(hào)調(diào)理電路3主要是對(duì)輸入的電壓信號(hào)進(jìn)行處理,使其電壓保持在0-5V范圍以內(nèi),從而適應(yīng)A/D轉(zhuǎn)換芯片對(duì)輸入信號(hào)的要求，此部分電路使用運(yùn)放AD827芯片,該運(yùn)放最高帶寬為50MHz,單片集成兩個(gè)運(yùn)算放大器,分別用來進(jìn)行信號(hào)放大和信號(hào)平移，整個(gè)運(yùn)放功耗小于100mw。

如圖5所示A/D轉(zhuǎn)換器4采用高速且與微處理器兼容的AD7820轉(zhuǎn)換芯片,是AD公司生產(chǎn)的8位并行輸出的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器,集成了高性能的抽樣和保持放大器,只需+5v單電壓供電,不需要外部時(shí)鐘,且具有寬工作溫度范圍。

需要說明的是，所述FPGA電路5選用XC2Sl00-6PQ208C型FPGA芯片，該芯片支持三種配置模式:主機(jī)串行模式、從機(jī)串行模式、邊界掃描模式。用戶可以通過集成在FPGA開發(fā)板上的跳線選擇器JPI選擇相應(yīng)的配置模式,對(duì)FPGA芯片進(jìn)行編程和測試。

實(shí)施例二

如圖6所示，一種基于USB接口6的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)，包括傳感器組1、模擬開關(guān)電路2、信號(hào)調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4、FPGA電路5、USB接口6、顯示控制電路7和指示報(bào)警電路8，所述FPGA電路5包括FIFO模塊和控制模塊，所述傳感器組1連接所述模擬開關(guān)電路2的輸入端，所述模擬開關(guān)電路2的輸出端依次通過所述信號(hào)調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4和FIFO模塊連接所述USB接口6；所述顯示控制電路7和指示報(bào)警電路8分別連接所FPGA電路5；所述控制模塊分別連接所述模擬開關(guān)電路2、信號(hào)調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4和USB接口6。

進(jìn)一步的，所述傳感器組1包括溫度傳感器101、濕度傳感器102、煙霧傳感器103和紅外傳感器104，所述溫度傳感器101、濕度傳感器102、煙霧傳感器103和紅外傳感器104分別連接所述模擬開關(guān)電路2的輸入端。

進(jìn)一步的，所述顯示控制電路7包括顯示屏701和物理按鍵702，所述顯示屏701和物理按鍵702分別連接所述FPGA電路5。

進(jìn)一步的，所述指示報(bào)警電路8包括工作指示LED燈801和報(bào)警指示燈LED802，所述工作指示LED燈801和報(bào)警指示燈LED802分別連接所述FPGA電路5。

進(jìn)一步的，還包括殼體，所述殼體為長方體空腔結(jié)構(gòu)，所述殼體的底部設(shè)置了通訊接口105，所述通訊接口105連接在所述傳感器組1與所述模擬開關(guān)電路2之間；所述工作指示LED燈801、報(bào)警指示燈LED802、顯示屏701和物理按鍵702設(shè)置在所述殼體的正面，所述USB接口6設(shè)置在所述殼體的頂部，所述模擬開關(guān)電路2、信號(hào)調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4和FPGA電路5設(shè)置在所述殼體的內(nèi)部。

進(jìn)一步的，還包括無線通信電路9，所述無線通信電路9位于所述殼體頂部且連接所述FPGA電路5。

進(jìn)一步的，還包括電源電路，所述電源電路位于所述殼體內(nèi)部且分別連信號(hào)調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4、FPGA電路5和USB接口6。

進(jìn)一步的，還包括時(shí)鐘電路，所述時(shí)鐘電路位于所述殼體內(nèi)部且分別連信號(hào)調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4、FPGA電路5和USB接口6。

具體的，無線通信電路9采用CC2430芯片，基于Zigbee無線傳感網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行無線通訊。該系統(tǒng)基于USB接口6實(shí)現(xiàn)傳感器組1與上位機(jī)的通信，通過采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)信息，根據(jù)上位機(jī)和FPGA芯片內(nèi)預(yù)設(shè)的參數(shù)閾值，分析判斷當(dāng)前環(huán)境是否需要調(diào)整，已經(jīng)目前的電器設(shè)備的故障定位，達(dá)到遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)采集、準(zhǔn)確故障定位和提高資源使用率的目的。

需要說明的是，無線通信電路9可以根據(jù)實(shí)際情況選擇Wifi、藍(lán)牙等無線通訊芯片，實(shí)現(xiàn)與手持設(shè)備或者其他便攜設(shè)備的通訊和交互，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的即時(shí)調(diào)控和故障定位，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的工作效率。

本實(shí)用新型公開了一種基于USB接口6的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及故障定位系統(tǒng)，屬于電力電子檢測技術(shù)領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括傳感器組1、模擬開關(guān)電路2、信號(hào)調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4、FPGA電路5、USB接口6、顯示控制電路7和指示報(bào)警電路8，F(xiàn)PGA電路5包括FIFO模塊和控制模塊，傳感器組1連接模擬開關(guān)電路2的輸入端，模擬開關(guān)電路2的輸出端依次通過信號(hào)調(diào)理電路3、A/D轉(zhuǎn)換器4和FIFO模塊連接USB接口6。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊、耐用可靠，基于USB接口6實(shí)現(xiàn)傳感器組1與上位機(jī)的通信，通過采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)信息，完成電器設(shè)備的調(diào)整和故障定位，達(dá)到遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)采集、準(zhǔn)確故障定位和提高資源使用率的目的。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。