CN103105204A - 基于ZigBee技术的电冰箱无线能效测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于ZigBee技术的电冰箱无线能效测试系统，包括至少一个电参数无线采集节点、至少两个温度无线采集节点、至少一个温度无线路由节点、至少一个电参数无线路由节点、一个协调器节点和一台计算机。电参数无线采集节点和电参数无线路由节点、温度无线采集节点和温度无线路由节点、温度无线路由节点和协调器节点、电参数无线路由节点和协调器节点分别通过无线网络连接，协调器节点通过串口线和计算机相连。采用无需架设线路的无线检测方式，检测电冰箱能效测试所需的电冰箱各间室温度、环境试验室温度以及电冰箱电参数。解决有线检测布线麻烦、成本高等问题，提高检测效率。本发明应用于电冰箱型式检验和出厂检验中。
Description
技术领域
本发明涉及一种能效测试系统，特别涉及一种基于ZigBee技术的电冰箱无线能效测试系统。
背景技术
现阶段家用电器检测过程中，基本都是以有线的方式进行连接，例如安全试验中的输入功率和输入电流测量、温升试验的温度记录等，型式试验中储藏温度、冷却速度等项目的检测，能效试验中耗电量、热效率等项目的检测。有线连接的检测方法对于基本固定的被测对象来说是比较理想的选择，且在实际使用中达到满意的效果。但随着无线技术的发展，无线通讯功能的实现越来越简单，而且数据传输速度也越来越快，完全可以达到有线通信的水平。同时有线连接布线麻烦，线路故障难以检查，且不可随意移动。
中国发明专利公开号CN201819704，公开日2011年5月4日，专利名称为《基于微功率无线通信技术的电冰箱能效试验》，该专利公开了一种运用微功率无线通信技术，利用半导体传感器LM92和无线单片机CC1110设计了一套无线测温系统，从而减少线路质量对测试结果的影响，而且降低维护难度，提高检测工作效率，降低了测量误差，保证了检测数据的准确性。该系统的不足之处在于：该系统仅实现了无线测温，而能效试验中的电参数测量依然采用有线方式，依然存在布线麻烦的问题，而且电冰箱能效试验主要测试项目为耗电量，耗电量结果的准确性直接影响电冰箱能效测试结果的准确度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于ZigBee技术的电冰箱无线能效测试系统, 解决有线检测存在的布线麻烦、成本高的问题，而且本系统不仅可以无线测温，而且还可以无线测量电参数，弥补现有冰箱能效测试系统的不足。
为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：
本发明包括至少一个电参数无线采集节点、至少两个温度无线采集节点、至少一个用于管理温度无线采集节点并兼具中继功能的温度无线路由节点、至少一个用于管理电参数无线采集节点并兼具中继功能的电参数无线路由节点、一个用于收集数据的协调器节点和一台计算机；其中，
1）电参数无线采集节点中的一个发射模块、分别通过导线和一个电参数采集模块、第一个RF天线、一个液晶显示电路相连；
2）温度无线采集节点中的一个发射模块分别通过导线至少一个温度采集模块、第二个RF天线、一个液晶显示电路相连；
3）温度无线路由节点中的一个发射模块通过导线和第三个RF天线相连；
4）电参数无线路由节点中的一个发射模块通过导线和第四个RF天线相连；
5）协调器节点中的一个发射模块分别和第五个RF天线、一个串口电路相连；
6）电参数无线采集节点通过无线网络和电参数无线路由节点进行连接，温度无线采集节点通过无线网络和温度无线路由节点进行连接，温度无线路由节点和电参数无线路由节点分别通过无线网络和协调器节点连接，协调器节点和计算机通过串口线相连。
所述的所有发射模块均为无线收发器CC2430；所述的温度采集模块为DS18B20温度传感器；所述的电参数采集模块包括ADE7755电能计量芯片、电压检测电路和电流检测电路；其中，电压检测电路和电流检测电路分别通过导线和ADE7755电能计量芯片相连。
本发明具有的有益效果是：
本发明借助无线通讯技术ZigBee技术自组网、低成本、自组织、低功耗的特点，实现了电冰箱无线能效测试，避免了传统布线时采集点布置困难、系统成本高、安装维护难度大的缺点，系统配置简单，安装灵活，解决了有线检测存在的布线麻烦、成本高等问题，而且本系统不仅可以无线测温，而且还可以无线测量电参数，实现真正的电冰箱无线能效测试。
附图说明
图1是本发明的系统结构框图。
图2是本发明的发射模块CC2430芯片的内部结构框图。
图3是本发明的温度无线采集节点硬件结构图。
图4是本发明的电参数无线采集节点硬件结构图。
图5是本发明的协调器节点软件流程图。
图6是本发明的温度无线路由节点软件流程图。
图7是本发明的温度无线采集节点软件流程图。
图中：1、温度采集模块；2、电参数采集模块；3、发射模块；4、电参数无线采集节点；5、温度无线采集节点6、温度无线路由节点；7、电参数无线路由节点；8、协调器节点；9、计算机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种基于ZigBee技术的电冰箱无线能效测试系统，包括五个电参数无线采集节点4、五个温度无线采集节点5、一个用于管理温度无线采集节点并兼具中继功能的温度无线路由节点6、一个用于管理电参数无线采集节点并兼具中继功能的电参数无线路由节点7、一个用于收集数据的协调器节点8和一台计算机9。其中，电参数无线采集节点通过无线网络和电参数无线路由节点7进行连接，温度无线采集节点5通过无线网络和温度无线路由节点6进行连接，温度无线路由节点6和电参数无线路由节点7分别通过无线网络和协调器节点8连接，协调器节点8和计算机9通过串口线相连。如果温度无线路由节点6和电参数无线路由节点7距离协调器节点8的距离超过ZigBee通信的距离，可以间接通过临近的路由器节点和协调器节点8通讯。
如图2所示，发射模块3内部包括8051内核、程序存储器、射频控制电路、定时器电路、数据存储器、DMA控制器和通用IO端口/片内外设。其中8051内核为高性能和低功耗的增强型微控制器内核，运行时钟32MHz，具有8倍于标准8051内核性能。CC2430芯片还包括2.4GHz的RF收发器、4个频率可选择的振荡器。本发明中的协调器节点、温度无线路由节点、电参数无线路由节点、温度无线采集节点和电参数无线采集节点中的发射模块均为CC2430芯片，而且CC2430芯片可以很容易在市场上买到。
如图3所示，温度无线采集节点5中的一个发射模块3分别通过导线和至少一个温度采集模块1、一个RF天线、一个液晶显示电路相连。温度采集模块1负责采集温度参数，发射模块3负责运行ZigBee协议并对温度数据进行处理、传输以及监控温度传感器的运行。温度采集模块1工作电压范围为3.0~5.5V，测温范围-55~125℃，固有测温分辨率为0.5℃，修正后可以达到±0.3℃。温度采集模块1的数据线引脚（DQ）和CC2430芯片任一个数字I/O引脚相连，工作时，需接一个上拉电阻为数据线提供能量，保证工作稳定。冰箱的每个间室放置一个温度无线采集节点5和若干个温度采集模块1，冰箱环境试验室放置若干个温度无线采集节点5。
如图4所示，电参数无线采集节点4中的一个发射模块3分别通过导线和一个电参数采集模块2、一个RF天线、一个液晶显示电路相连，其中，电参数采集模块2包括电压检测电路、电流检测电路和ADE7755电能计量芯片。发射模块3负责运行ZigBee协议并对电参数数据进行处理、传输以及监控ADE7755芯片的运行。ADE7755芯片以预定的通信规约与发射模块3通信，提供相关电能参数（电压、电流、功率、电能等）。每个冰箱外放置一个电参数无线采集节点4。
如图5、图6、图7所示，ZigBee协议组网过程为协调器节点8上电后，发出组网指令，建立以协调器节点8为中心的近距离网络，随后打开温度无线路由节点6和电参数无线路由节点7，路由节点加入到网络中，实现对网络覆盖范围的扩展，最后打开温度无线采集节点5和电参数无线采集节点4。如图5所示，协调器节点8作为中心控制平台，其任务首先建立新的网络，完成组建网络的工作，接收各网络节点发送的数据，对数据进行处理，并发送相应的控制信号。如图6所示，温度无线路由节点6负责查找目标设备即温度无线采集节点5，并接收温度无线采集节点的数据，并将数据处理后传送给协调器节点8，电参数无线路由节点的软件流程和温度无线路由节点的类似。如图7所示，温度无线采集节点5主要功能是加入ZigBee网络、读/写温度数据，收发ZigBee网络中的数据及命令，并根据命令操作采集模块。电参数无线采集节点的软件流程和温度无线采集节点类似。
Claims (2)
1.一种基于ZigBee技术的电冰箱无线能效测试系统，其特征在于：包括至少一个电参数无线采集节点（4）、至少两个温度无线采集节点（5）、至少一个用于管理温度无线采集节点并兼具中继功能的温度无线路由节点（6）、至少一个用于管理电参数无线采集节点并兼具中继功能的电参数无线路由节点（7）、一个用于收集数据的协调器节点（8）和一台计算机（9）；其中，
1）电参数无线采集节点（4）中的一个发射模块、分别通过导线和一个电参数采集模块（2）、第一个RF天线、一个液晶显示电路相连；
2）温度无线采集节点（5）中的一个发射模块分别通过导线至少一个温度采集模块（1）、第二个RF天线、一个液晶显示电路相连；
3）温度无线路由节点（6）中的一个发射模块通过导线和第三个RF天线相连；
4）电参数无线路由节点（7）中的一个发射模块通过导线和第四个RF天线相连；
5）协调器节点（8）中的一个发射模块分别和第五个RF天线、一个串口电路相连；
6）电参数无线采集节点（4）通过无线网络和电参数无线路由节点（7）进行连接，温度无线采集节点（5）通过无线网络和温度无线路由节点（6）进行连接，温度无线路由节点（6）和电参数无线路由节点（7）分别通过无线网络和协调器节点（8）连接，协调器节点（8）和计算机（9）通过串口线相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee技术的电冰箱无线能效测试系统，其特征在于：所述的所有发射模块均为无线收发器CC2430；所述的温度采集模块（1）为DS18B20温度传感器；所述的电参数采集模块（2）包括ADE7755电能计量芯片、电压检测电路和电流检测电路；其中，电压检测电路和电流检测电路分别通过导线和ADE7755电能计量芯片相连。
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