申请/专利权人：杭州电子科技大学;浙江大学

申请日：2021-12-30

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN114396974B

主分类号：G01D21/02

分类号：G01D21/02;G06F13/12;G06K19/077;G06F30/392;H02J7/00;G06F115/12

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2022.05.13#实质审查的生效;2022.04.26#公开

摘要：本发明公开了一种水上运动设备数据智能采集电路。现有的数据采集电路，无法快速有效的放置在水上运动设备上，占用空间大，没有简单的数据储存电路且价格昂贵。本发明针对现有技术的不足，提出了一种水上运动设备数据智能采集电路，该电路包括四路压力传感器电路、六轴惯性传感器电路、温湿度传感器电路、电源电路、SD卡电读写电路、防水保护电路。四路压力传感器电路、六轴惯性传感器电路、温湿度传感器电路为STM32芯片提供输入信号；SD卡电读写电路接收STM32芯片的控制信号，进行SD卡的读写动作；电源电路为其他电路提供电源。本发明可准确采集水上运动设备的数据。

主权项：1.水上运动设备数据智能采集电路，包括四路传感器电路、六轴惯性传感器电路、温湿度传感器电路、电源电路、数据储存模块、防水保护电路，其特征在于：所述四路传感器模块，包括四个压力传感器电路，压力传感器电路包括4个二脚接插件J2、J3、J5、J6，电阻R1、R2、R4、R5、R22、R23、R27、R29、R30、R31、R32、R33、R34、R41、R42、R43，电容C3、C4、C7、C8，光耦PC3、PC5、PC6、PC7；二脚接插件J2的一个引脚接地，另一个引脚连接电阻R22的一端；电阻R22的另一端连接光耦PC3的A引脚；光耦PC3的K引脚接地，光耦PC3的C引脚连接电阻R23的一端引脚，电阻R23的另一端引脚连接+3.3V芯片电源，光耦PC2的E引脚连接电阻R27并输出压力信号1，电阻R27的另一端引脚连接芯片地；二脚接插件J3的一个引脚接地，另一个引脚连接电阻R29的一端；电阻R29的另一端连接光耦PC5的A引脚；光耦PC5的K引脚接地，光耦PC5的C引脚连接电阻R30的一端引脚，电阻R30的另一端引脚连接+3.3V芯片电源，光耦PC5的E引脚连接电阻R31并输出压力信号2，电阻R31的另一端引脚连接芯片地；二脚接插件J5的一个引脚接地，另一个引脚连接电阻R32的一端；电阻R32的另一端连接光耦PC6的A引脚；光耦PC6的K引脚接地，光耦PC6的C引脚连接电阻R33的一端引脚，电阻R33的另一端引脚连接+3.3V芯片电源，光耦PC6的E引脚连接电阻R34并输出压力信号3，电阻R34的另一端引脚连接芯片地；二脚接插件J6的一个引脚接地，另一个引脚连接电阻R41的一端；电阻R41的另一端连接光耦PC7的A引脚；光耦PC7的K引脚接地，光耦PC7的C引脚连接电阻R42的一端引脚，电阻R42的另一端引脚连接+3.3V芯片电源，光耦PC7的E引脚连接电阻R43并输出压力信号4，电阻R43的另一端引脚连接芯片地；电阻R1一端引脚接+5V电源，另一端引脚连接二脚接插件J2的2引脚；电阻R2一端引脚接+5V电源，另一端引脚连接二脚接插件J3的2引脚；电阻R4一端引脚接+5V电源，另一端引脚连接二脚接插件J5的2引脚；电阻R5一端引脚接+5V电源，另一端引脚连接二脚接插件J6的2引脚；电容C3一端引脚连接地，另一端引脚连接二脚接插件J2的2引脚；电容C4一端引脚接地，另一端引脚连接二脚接插件J3的2引脚；电容C7一端引脚接地，另一端引脚连接二脚接插件J5的2引脚；电容C8一端引脚接地，另一端引脚连接二脚接插件J6的2引脚；二脚接插件J2、二脚接插件J3、二脚接插件J5、二脚接插件J6为压力传感器接线端子；光耦PC3、PC5、PC6、PC7起隔离作用，使传感器信号不干扰芯片的电压；电阻R1、R2、R3、R4、R23、R27、R30、R31、R33、R34、R42、R43为分压电阻；电阻R22、R29、R32、R41为限流电阻；电容C3、C4、C7、C8为滤波电容；所述的六轴惯性传感器电路包括MAX3232芯片U1，光耦PC1、PC4，电容C1、C2、C5、C6，四脚接插件J4，电阻R17、R18、R19、R25、R26、R28，芯片U1的1引脚连接电容C2的一端引脚，芯片U1的3引脚连接电容C2的另一端引脚，芯片U1的2引脚串联电容C1连接+3.3V电源，芯片U1的4引脚连接电容C5的一端引脚，芯片U1的5引脚连接电容C5的另一端引脚，芯片U1的6引脚连接电容C6的一端引脚，电容C6的另一端引脚接地，芯片U1的7引脚连接四脚接插件J4的3引脚，芯片U1的8引脚连接四脚接插件J4的2引脚，四脚接插件J4的4引脚连接+3.3V电源，四脚接插件J4的1引脚接地，芯片U1的9引脚连接电阻R25的一端，电阻R25的另一端连接光耦PC4的A引脚；光耦PC4的K引脚接地，光耦PC4的C引脚连接电阻R26的一端引脚，电阻R26的另一端引脚连接+3.3V芯片电源，光耦PC4的E引脚连接电阻R28并输出惯性信号2，电阻R28的另一端引脚连接芯片地，芯片U1的10引脚连接电阻R17的一端，电阻R17的另一端连接光耦PC1的A引脚；光耦PC1的K引脚接地，光耦PC1的C引脚连接电阻R18的一端引脚，电阻R18的另一端引脚连接+3.3V芯片电源，光耦PC1的E引脚连接电阻R19并输出惯性信号1，电阻R19的另一端引脚连接芯片地，芯片U1的11引脚、12引脚、13引脚、14引脚悬空，芯片U1的15引脚接地，芯片U1的16引脚连接+3.3V电源；芯片U1作为信号转换芯片，其中1引脚和3引脚连接一个电容的两端，2引脚连接+3.3V电源，4引脚和5引脚连接一个电容的两端，7引脚和8引脚输入六轴惯性传感器的信号，9引脚和10引脚输出转化后的惯性信号，11引脚、12引脚、13引脚、14引脚悬空，15引脚接地，16引脚接+3.3V电源；光耦PC1、PC4起隔离作用，使传感器信号不干扰芯片的电压；四脚接插件J4为六轴惯性传感器接线端子；电容C1、C2、C5、C6滤波电容；电阻R17、R25为限流电阻；电阻R18、R19、R26、R28为分压电阻；所述温湿度传感器电路包括四脚接插件J1，电阻R3、R20、R21、R24；四脚接插件J1的1引脚连接+3.3V电源，四脚接插件J1的2引脚连接电阻R3的一端、电阻R20的一端，电阻R20的另一端连接光耦PC2的A引脚；光耦PC2的K引脚接地，光耦PC2的C引脚连接电阻R21的一端引脚，电阻R21的另一端引脚连接+3.3V芯片电源，光耦PC2的E引脚连接电阻R24并输出温湿度信号，电阻R24的另一端引脚连接芯片地，电阻R3的另一端引脚连接+3.3V电源，四脚接插件J1的4引脚接地；光耦PC2起隔离作用，使传感器信号不干扰芯片的电压；四脚接插件J1为温湿度传感器接线端子；电阻R20为限流电阻；电阻R3、R21、R24为分压电阻；所述的电源电路包括AMS1117芯片U3，7805芯片U4，两脚接插件J7、J9，电阻R7、R9，电容C11、C14、C17、C18，极性电容C10、C12，LED灯LED1、LED3；AMS1117芯片U3的1引脚接地，2引脚连接+3.3V电源，3引脚连接+5V电源，4引脚悬空；7805芯片U4的1引脚连接+12V电源，2引脚接地，3引脚连接+5V电源；两脚接插件J7的一个引脚连接+12V电源，另一个引脚接地；两脚接插件J9的一个引脚连接+3.3V芯片电源，另一个引脚接芯片地；LED灯LED1的正极连接电阻R7一端引脚使之相互串联，串联后电阻R7的另一端引脚连接+3.3V电源，LED灯LED1的负极接地；LED灯LED3的正极连接电阻R9一端引脚使之相互串联，串联后电阻R9的另一端引脚连接+5V电源，LED灯LED3的负极接地；电容C11一端引脚连接+5V电源，另一端引脚接地；极性电容C10的正极连接+5V电源，负极接地；电容C14一端引脚连接+3.3V电源，另一端引脚接地；极性电容C12正极连接+3.3V电源，负极接地；电容C17一端引脚连接+12V电源，另一端引脚接地；电容C18一端引脚连接+5V电源，另一端引脚接地；AMS1117芯片U3作为产生+3.3V电源的电压转换芯片，其中3引脚接收输入的+5V电源，2引脚输出+3.3V电源，1引脚接地，4引脚悬空；7805芯片U4用于产生+5V参考电压，其中1引脚接收输入的+12V电源，2引脚接地，3引脚输出+5V电源；两脚接插件J7用于连接外接电源的正极与负极，从而提供电压源；两脚接插件J9用于连接外接电源的正极与负极，从而提供芯片电压源；电阻R7、R9为限流电阻；电容C11、C14、C17、C18为滤波电容；极性电容C10、C12为滤波电容；所述的数据储存模块包括SD卡读写电路，SD卡读写电路包括SD卡座SD1，电阻R11、R12、R13，SD卡座SD1的1引脚、8引脚、9引脚、10引脚、11引脚、12引脚悬空，SD卡座SD1的2引脚连接电阻R11的一端引脚并输出或输入读写信号1，电阻R11的另一端引脚连接电源，SD卡座SD1的3引脚连接电阻R12的一端引脚并输出或输入读写信号2，电阻R12的另一端引脚连接电源，SD卡座SD1的4引脚连接电源，SD卡座SD1的5引脚输出或输入读写信号3，SD卡座SD1的6引脚接地，SD卡座SD1的7引脚连接电阻R13的一端引脚并输出或输入读写信号4；SD卡座SD1为SD卡的卡座，可插入SD卡记录数据，其中1引脚、8引脚、9引脚、10引脚、11引脚、12引脚悬空，2引脚输出或输入读写信号1，3引脚输出或输入读写信号2，4引脚接+3.3V电源，5引脚输出或输入读写信号3，6引脚接地，7引脚输出或输入读写信号4；所述的防水保护电路包括LM2904D芯片U5A，电阻R35、R36、R37、R38、R39、R40，电容C22、C23、C24、C25，芯片U5A的1引脚与电阻R37的一端相连，电阻R37的另一端与电容C22相连并输出短路信号，电容C22另一端接地，芯片U5A的2引脚与电阻R40相连，电阻R40的另一端与U5A的1引脚相连，电阻R40的两端并联上电容C25，电容C25的一端与电阻R39相连，电阻R39的另一端接地，U5A的3引脚与电阻R35、R36、R38的一端相连，电阻R35另一端接3.3V电源，电阻R36的另一端接12V电源，电阻R38的另一端接芯片地，在U5A的2引脚和3引脚之间接上电容C23，U5A的8引脚接电容C24的一端和+12V电源，电容C24的另一端接地；LM2904D芯片U5A放大外接电源电压变化的大小，从而判断电路是否需要保护；电阻R35、R38、R40为分压电阻；电阻R36、R37、R39为限流电阻；电容C22、C23、C24、C25为滤波电容。

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