一种低成本远距离物联网缝纫机数据采集电路的制作方法

本实用新型涉及缝纫机数据采集技术领域，具体涉及一种低成本远距离物联网缝纫机数据采集电路。

背景技术：

对于服装厂通常需要使用大量的缝纫机来缝制服装、鞋帽等，缝纫机在工作过程中会产生大量的数据，如：抬压脚次数、剪线次数、针数、缝纫机通电时间、电机运行速度、脚踏信号等等，这些数据的收集有利于维护人员实时掌握缝纫机的工作状态，也有利于企业管理人员统计操作员工的工作效率。传统的缝纫机上通常未配置数据采集装置，上述信息的收集和掌握需要依靠人工来采集完成，已然无法满足工业智能化管理的需求。

随着智能化工厂的逐步建立，已经有厂家通过在缝纫机上安装数据采集设备来自动采集缝纫机产生的数据信息。采集到的数据需通过无线传输供给远程控制平台进行分析管理，这就对于数据的传输通信技术提出了要求。目前在无线通信上多采用zigbee、蓝牙或者wifi等方式，这些技术的通信距离一般仅在20-50m范围内，覆盖范围较小，不能满足远距离传输的要求。采集设备与缝纫机主板建立信号连接关系后，若采集电路自身抗干扰能力差，则会影响到数据采集的准确性和安全性，并且采集电路自身也会产生一定的脉冲信号，如果不加以抑制，采集电路会对缝纫机的工作造成影响。

基于上述原因，申请人提出一种低成本远距离物联网缝纫机数据采集电路，该采集电路可实现远距离传输，并且成本较低，还具有较强的抗干扰能力，本案由此产生。

技术实现要素：

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种低成本远距离物联网缝纫机数据采集电路，包括处理器、以及分别与处理器电连接的电源模块、存储模块、通信模块、信号指示灯、emc器件，emc器件与串口模块相连，串口模块用于连接缝纫机主板；所述通信模块采用si4463射频芯片，si4463射频芯片与处理器通过标准四线串行外设接口进行通信，通信模块包括时钟电路、巴伦电路、环路滤波电路、以及用于天线阻抗匹配的lc滤波电路。

进一步，所述存储模块采用cat24c512存储芯片。

进一步，所述处理器采用stm32f030c8芯片。

进一步，所述电源模块采用lm1117-3.3芯片。

进一步，所述采集电路线路板上的元器件焊接在同一面，线路板背面为测试点。

本实用新型所提供的采集电路，不仅可以应用于缝纫机上用于数据的采集，也适用于其他领域中对多工位设备的数据采集，该采集电路采用433mhz频段的无线通信方式来传输数据，穿透性强，在满足传输速率的情况下传输距离可达100-380m之间，特别是对于工厂内多设备多工位的数据采集，可以充分扩展网关的接入数量，一个网关可以接入约200个采集模块，该采集电路传输速度快，最高传输速率可达1mbps，采集到的数据更具实时性；并且采集电路的设计充分考虑到了信号的抗干扰性，能确保数据的安全传输，也不会对缝纫机正常工作造成影响，整个采集电路元器件分布在同一面，线路板背面为测试点，电路加工方便，制造成本也较低。

附图说明

图1为本实用新型采集电路原理框图；

图2为采集电路中处理器电路图；

图3为采集电路中存储模块电路图；

图4为采集电路中通信模块电路图；

图5为采集电路中电源模块电路图；

图6为采集电路中串口模块电路图；

图7为采集电路中信号指示灯电路图；

图8为采集电路中emc器件电路图；

图9为与处理器连接的烧录口电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实施例公开一种低成本远距离物联网缝纫机数据采集电路，如图1至图9所示，包括处理器，处理器分别连接有电源模块、存储模块、通信模块、信号指示灯、emc器件，其中emc器件与串口模块相连，串口模块用于连接缝纫机主板实现对缝纫机工作数据的采集。

本实施例中，处理器采用stm32f030c8芯片，用于处理采集到的数据；存储模块采用cat24c512存储芯片，用于存储缝纫机工作数据，当通信失败后数据可以保存在本地，不至于造成数据丢失，通信恢复后可以自动续传，确保了数据采集的准确性和安全性。电源模块采用lm1117-3.3芯片，可以将5v电压转换为3.3v给处理器以及通信模块供电，并实现电平转换。串口模块包括四个接口：tx、rx、gnd、vcc，tx用于发送，rx用于接收，gnd用于接地，vcc用于连接5v电源给采集电路供电。信号指示灯包含三个led发光二极管，其中与处理器相连的接口为常规并行接口，指示灯用于显示采集电路工作状态及通信状态。emc器件与串口模块相连，用于保护通信的正常，防止信号干扰。

图2中处理器各个引脚与上述模块的连接为：stm32f030c8芯片的引脚39-41、45-46、28-29、32连接通信模块；引脚42-43连接存储模块；引脚12-13连接emc器件；引脚30-31、34、37连接程序烧录口电路；引脚33、38连接信号指示灯；处理器还包括晶振电路(引脚5,6)和复位电路(引脚7)。

通信模块的电路设计是采集电路的核心，为了实现高速和远距离数据传输，本实施例中的通信模块包含si4463射频芯片，通信模块主要用于实现与中继网关的组网通信，以433mhz无线频段传输，使得一个网关可以接入更多的采集设备，为缝纫机厂的布局调整提供了便利。由于采用了si4463射频芯片并使用gfsk信号调制方式，抗干扰性能好且消耗功率低。si4463射频芯片与处理器通过标准四线串行外设接口进行通信，si4463射频芯片各引脚作用如下：nsel(作为片选信号，只有片选信号为低电平时，对si4463的操作才有效)——si4463cs，sdi(用于串行数据输入)——spi1mosi，sdo(用于串行数据输出)——spi1miso，sclk(时钟信号，用于同步stm32和si4463之间在sdi和sdo线上的串行数据传输)——spi1sck；另外有1个引脚nirq——si4463irq，是中断状态输出引脚。

通信模块电路主要包括时钟电路、接收路径匹配网络(巴伦电路)、环路滤波电路、以及用于天线阻抗匹配的lc滤波电路。其中时钟电路：采用25mhz晶体振荡器作为时钟源，晶振的误差不超过9.4khz，避免射频信号输出时产生严重的频率偏移，影响无线模块的通信质量。关于巴伦电路：si4463芯片有两个差分引脚rxp和rxn，该差分引脚连接射频芯片内部的低噪声放大器，以实现单端到差分端的转换；巴伦电路将天线接收到的单端信号转化为差分信号，并能提供理论上完美的相位平衡；此时，输入引脚rxp和rxn的幅值相等且相位差为180°，从而优化了低噪声放大器的转换增益和接收灵敏度。环路滤波电路，则能够有效地滤除高频杂散，同时能对输入数据进行充分的采样，提高通信质量。lc滤波电路用于天线阻抗匹配，作用是使天线负载与源阻相等或者共轭，这样能够有效降低射频信号的回波反射，减小线路的损耗使天线上的负载功率最大化，除此之外还能减少噪声提高灵敏度。通信模块的电路设计通过多手段综合保障了数据的正常传输、远距离传输、以及安全传输，消除了信号干扰造成的影响，为远程服务器对采集数据的分析奠定了基础。

本实用新型所设计的缝纫机数据采集电路，所使用的元器件以贴片式为主，元器件焊接在同一面，背面为测试点，这样方便电路板的加工，也方便电路的检修，制造成本也较低。

本实用新型所提供的缝纫机数据采集电路工作流程如下：通过串口模块与缝纫机主板的连接通信，给采集电路供电并获取缝纫机的工作信号，通过emc器件传送给处理器；处理器根据接收到的缝纫机工作信号，获取缝纫机的工作数据，并将缝纫机的工作数据发送给通信模块，同时存储在本地存储模块中；通信模块对接收到的数据进行编码和调制处理，通过433mhz无线频段以组网通信方式发送至中继网关；中继网关对缝纫机数据进行处理后，使用以太网通信协议传送至远程服务器，远程服务器通过服务程序将数据解析存储至数据库中。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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