一种带独立控制与联网通讯的树莓派扩展模块的制作方法

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1.本实用新型涉及非标自动化控制技术领域，特别是涉及一种带独立控制与联网通讯的树莓派扩展模块。

背景技术：

2.在工业自动化的发展进程中，数据信息化程度逐步提高，越来越多的产品制造过程中，需要监管各个工站的信息、状态和品质，记录整个过程的详细信息及产品动向，方便及时数据溯源。
3.现有的工站都是动作控制与信息互联分开处理的，工站本身很少有做到信息联网并做相关数据处理，大都是通过工业电脑转接，链接下位机和mes系统做数据记录，占用较大的空间和资源，而且树莓派本身在直接应用上有诸多限制，没办法直接使用。
4.为了进行信息互联，通常需要采购高成本的内部集成系统，其花费的代价不低于额外购置pc，而且内部集成系统只实现较少的功能，资源配置浪费，需要进行改进。

技术实现要素：

5.本实用新型主要解决的技术问题是提供一种带独立控制与联网通讯的树莓派扩展模块，可以独立控制以及进行联网通讯，降低占用的空间和成本。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种带独立控制与联网通讯的树莓派扩展模块，包括：
7.树莓派，所述树莓派上设置有网络接口；
8.pcba板，所述pcba板平行设置在树莓派的上方或者下方，所述pcba板上设置有指向树莓派的转接排针，所述树莓派上设置有与转接排针对接的排针插座；
9.i2c接口，设置在pcba板上，与外部传感器做i2c通讯使用；
10.串口接口，设置在pcba板上，与外部仪器做数据交互；
11.第一组数字输入接口，设置在pcba板上，接收外部信号状态；
12.第二组数字输入接口，设置在pcba板上，接收外部信号状态；
13.数字输出接口，设置在pcba板上，控制外部执行元件完成相关动作；
14.风扇电源接口，设置在pcba板上，所述pcba板上设置有指向树莓派的散热风扇通风孔，所述散热风扇通风孔上设置有散热风扇，通过风扇电源接口为散热风扇提供动力来源；
15.外部电源接口，所述外部电源接口设置在pcba板上。
16.在本实用新型一个较佳实施例中，所述pcba板上设置有数个位于散热风扇通风孔四周的散热风扇固定孔。
17.在本实用新型一个较佳实施例中，所述树莓派上设置有第一固定孔，所述pcba板上设置有与第一固定孔一一对应的第二固定孔。
18.在本实用新型一个较佳实施例中，所述第一组数字输入接口和第二组数字输入接
口设置在pcba板正面相邻2侧边缘上，所述第一组数字输入接口包括3个数字输入接口，所述第二组数字输入接口包括13个数字输入接口。
19.在本实用新型一个较佳实施例中，所述pcba板上设置有光耦隔离驱动芯片。
20.在本实用新型一个较佳实施例中，所述数字输出接口的数量为10个。
21.在本实用新型一个较佳实施例中，所述树莓派上设置有usb3.0接口和usb2.0接口。
22.本实用新型的有益效果是：本实用新型指出的一种带独立控制与联网通讯的树莓派扩展模块，pcba板与树莓派上下直接对插，组装便利，结构紧凑，减少占用的平面空间，弥补了树莓派本身io口功能限制，将树莓派各个排针的接口直接扩展成独立的外部接口，满足多种自动化设备/治具的不同功能需求，实现独立控制与通讯上传，直接可以替代性能要求不高的工业电脑，完成对应的功能需求，降低了成本。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
24.图1是本实用新型一种带独立控制与联网通讯的树莓派扩展模块一较佳实施例的结构示意图；
25.图2是图1的俯视图。
具体实施方式
26.下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.树莓派本身有很多功能，作为控制主体，它可以替代单片机，又可以替代性能要求不强的工业电脑，实现很多自动化或电气控制的功能。然而，基于树莓派本身的特点，自动化的相关电气功能树莓派自身无法独立完成，需要通过排线转接，借助外围的驱动电路及电压转换电路等，再连接一些输入输出元件到相对应的转接板上，分体式布局较多，线路也较多。
28.另外，树莓派本身的io口数量有限，直接交互的电压等级是3.3v，如果涉及到io口数量较多，或者电压等级不匹配的外设时就暴露了自身的弊端，所以，树莓派本身用于学习研发的状况更多。
29.本实用新型基于树莓派的功能，开发设计这个可以实现独立控制与通讯上传的模块，扩展io数量，集成电压隔离转换，直接上下对接转接，便捷的让其应用于各个不同的项目需求，实现简单，便捷，高性价比的实际应用。
30.请参阅图1~图2，本实用新型实施例包括：
31.如图1和图2所示的带独立控制与联网通讯的树莓派扩展模块，包括：
32.树莓派1，树莓派1上设置有网络接口14，可以进行联网通讯，并做相关数据处理，在本实施例中，树莓派上设置有usb3.0接口13和usb2.0接口12，可以接扫码、相机等外设，做相关的数据采集和数据处理，并由网络接口14直接上传到mes服务器，有了这些功能的集成，应用场景就会大大的扩增，单工位应用时可以直接作为单体主控制器，多工位时，可以作为从控制器，直接通过网管连到服务器，通过系统的主程序流程逐一完成每个工位的功能动作。
33.pcba板2（扩展模块），pcba板2平行设置在树莓派1的上方或者下方，在本实施例中，pcba板2尺寸规格为100mm*70mm ，与树莓派1上下叠加的设计，减少占用的平面空间，在小体积、安装空间受限制的条件下有极大优势；
34.pcba板2上设置有指向树莓派1的转接排针27，树莓派1上设置有与转接排针27对接的排针插座11，直接进行上下对插，稳定性高，将树莓派1的各个io转接扩展至pcba板2上，并可以在pcba板2上根据自我意愿设计想要的接口位置，并可以加上丝印标签，可以更直观的看到各个io所对应的名称信息及功能类别，在移植性和维护性上更方便准确。
35.在本实施例中，树莓派1上设置有第一固定孔，pcba板2上设置有与第一固定孔一一对应的第二固定孔30，通过螺丝贯穿对应的第一固定孔和第二固定孔30，实现树莓派1与pcba板2对插后的统一固定，简化结构，进一步提升对插的结构稳定性。
36.将外部电源接口29设置在pcba板2上，利用电源转换技术，将一种输入电压变为多种电压，满足不同外设的需求，有电源变换的功能。在本实施例中，pcba板2上设置有光耦隔离驱动芯片，外部供电后，跨越了树莓派1自身的使用电压限制，树莓派自身是3.3v io接口，外部供电后，通过光耦隔离，控制电压为3.3v，驱动电压可以为5v 或24v，直接能应用于非标行业的标准件，大大的扩展了应用的多元性，提高了产品的市场竞争力与专业实用性。
37.此外，光耦隔离驱动芯片将低电压控制高电压得到有效隔离，防止因外部原因而导致树莓派1本体损坏，降低损坏风险与不良维修成本。
38.如图2所示，将i2c接口24设置在pcba板2上，与外部传感器做i2c通讯使用；将串口接口23设置在pcba板2上，与外部仪器做数据交互；第一组数字输入接口22，设置在pcba板2上，接收外部信号状态；第二组数字输入接口21，设置在pcba板2上，接收外部信号状态，将数字输出接口26设置在pcba板上，在本实施例中，数字输出接口的数量为10个，控制外部执行元件完成相关动作，按照设计者的思路控制相关动作流程和数据处理，进行信息通讯及存储。
39.在本实施例中，第一组数字输入接口22和第二组数字输入接口21分布在pcba板正面相邻2侧边缘上，第一组数字输入接口22包括3个数字输入接口，第二组数字输入接口21包括13个数字输入接口，一共16个数字输入接口，接收外部信号状态，给树莓派1传递相关信息。
40.如图2所示，各接口按照类别摆放位置，同类别的在同一方向排布，便于归类走线，按类别检验相关功能，降低接线错误率。
41.将风扇电源接口25设置在pcba板2上，pcba板2上设置有指向树莓派1的散热风扇通风孔28，散热风扇通风孔28上安装有散热风扇，通过风扇电源接口25为散热风扇提供动力来源，通过散热风扇的启用，加强系统散热效果和稳定性。在本实施例中，pcba板2上设置有数个位于散热风扇通风孔28四周的散热风扇固定孔31，方便进行散热风扇的安装固定，
将散热风扇直接锁附在pcba板2上，更加直接和稳定。
42.综上，本实用新型指出的一种带独立控制与联网通讯的树莓派扩展模块，利用了树莓派的可编程性，加上pcba板的独立控制，应用上可以多向设计，定制功能，能满足多种自动化设备/治具的不同功能需求，一款多用，体积小，通用性强，在较低的成本下实现了较多的功能，替代了部分工业电脑的功能，可以直接可以替代性能要求不高的工业电脑而完成对应的功能需求，节省了空间和成本。
43.以上仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

技术特征：

1.一种带独立控制与联网通讯的树莓派扩展模块，其特征在于，包括：树莓派，所述树莓派上设置有网络接口；pcba板，所述pcba板平行设置在树莓派的上方或者下方，所述pcba板上设置有指向树莓派的转接排针，所述树莓派上设置有与转接排针对接的排针插座；i2c接口，设置在pcba板上，与外部传感器做i2c通讯使用；串口接口，设置在pcba板上，与外部仪器做数据交互；第一组数字输入接口，设置在pcba板上，接收外部信号状态；第二组数字输入接口，设置在pcba板上，接收外部信号状态；数字输出接口，设置在pcba板上，控制外部执行元件完成相关动作；风扇电源接口，设置在pcba板上，所述pcba板上设置有指向树莓派的散热风扇通风孔，所述散热风扇通风孔上设置有散热风扇，通过风扇电源接口为散热风扇提供动力来源；外部电源接口，所述外部电源接口设置在pcba板上。2.根据权利要求1所述的带独立控制与联网通讯的树莓派扩展模块，其特征在于，所述pcba板上设置有数个位于散热风扇通风孔四周的散热风扇固定孔。3.根据权利要求1所述的带独立控制与联网通讯的树莓派扩展模块，其特征在于，所述树莓派上设置有第一固定孔，所述pcba板上设置有与第一固定孔一一对应的第二固定孔。4.根据权利要求1所述的带独立控制与联网通讯的树莓派扩展模块，其特征在于，所述第一组数字输入接口和第二组数字输入接口设置在pcba板正面相邻2侧边缘上，所述第一组数字输入接口包括3个数字输入接口，所述第二组数字输入接口包括13个数字输入接口。5.根据权利要求1所述的带独立控制与联网通讯的树莓派扩展模块，其特征在于，所述pcba板上设置有光耦隔离驱动芯片。6.根据权利要求1所述的带独立控制与联网通讯的树莓派扩展模块，其特征在于，所述数字输出接口的数量为10个。7.根据权利要求1所述的带独立控制与联网通讯的树莓派扩展模块，其特征在于，所述树莓派上设置有usb3.0接口和usb2.0接口。

技术总结

本实用新型公开了一种带独立控制与联网通讯的树莓派扩展模块，包括：树莓派，所述树莓派上设置有网络接口；PCBA板，所述PCBA板平行设置在树莓派的上方或者下方，所述PCBA板上设置有指向树莓派的转接排针；I2C接口，设置在PCBA板上；串口接口，与外部仪器做数据交互；第一组数字输入接口，接收外部信号状态；第二组数字输入接口；数字输出接口；风扇电源接口，所述PCBA板上设置有指向树莓派的散热风扇通风孔，所述散热风扇通风孔上设置有散热风扇；外部电源接口，所述外部电源接口设置在PCBA板上。通过上述方式，本实用新型所述的带独立控制与联网通讯的树莓派扩展模块，结构紧凑，减少占用的平面空间，实现独立控制与通讯上传，降低了成本。降低了成本。降低了成本。