CN103512676A - 基于无线hart通讯技术的温度传感器 - Google Patents

基于无线hart通讯技术的温度传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN103512676A
CN103512676A CN201310491288.2A CN201310491288A CN103512676A CN 103512676 A CN103512676 A CN 103512676A CN 201310491288 A CN201310491288 A CN 201310491288A CN 103512676 A CN103512676 A CN 103512676A
Authority
CN
China
Prior art keywords
chip
module
temperature
resistance
wireless
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201310491288.2A
Other languages
English (en)
Inventor
王洪元
焦筱悛
王天成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou University
Original Assignee
Changzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou University filed Critical Changzhou University
Priority to CN201310491288.2A priority Critical patent/CN103512676A/zh
Publication of CN103512676A publication Critical patent/CN103512676A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于无线HART通讯技术的温度传感器，包括微型计算机以及通过不同端口与微型计算机连接的电源管理模块、温度采集模块、信号处理模块、存储模块、无线通信模块和显示模块，这种基于无线HART通讯技术的温度传感器除了支持WIA-PA通信协议，还支持无线HART通信协议，具有稳定性好、精度高和无线接入可靠等特性，无线通讯降低了维护难度和成本、提高了设备更替的灵活性以及对于地域广、设备分散的应用场合适用度高。

Description

基于无线HART通讯技术的温度传感器
技术领域
本发明涉及一种温度传感器，尤其涉及一种基于无线HART通讯技术的温度传感器。
背景技术
油田的一个采油场由多口油井、计量间、管汇阀组，转油站，联合站、原油外输系统、油罐以及油田的其它分散设施组成，那么整个采油场的各种设施的工作状态及采出油品的数据（主要有温度、压力、示功、电机参数等）就直接关系到油田生产的稳定及原油质量。油井一般分散于方圆几十甚至上百平方公里的区域，由单井、计转站和联合站组成生产作业部门，由于油田大多位于地广人稀、地形复杂的偏远地区，通讯设施比较缺乏，一般是由人工每日定时检查设备运行情况并测量、统计采油数据。这种方式必然使工人劳动强度加重，影响了设备监控与采油数据的实时性和准确性，所以油场的自动化、信息化就显得极为突出。常用的油井自动化监测方案是以井为单元，井口设置各种一次仪表对油井进行检测，并通过有线方式将采集的数据传输到下位机和无线电台，有线传输方式具有以下缺点：1、维护困难、成本高。当电缆线路发生故障或者要更改线路时，势必要重新铺设电缆，这一方面现场施工有困难，另一方面原有线路被抛弃而无法利用，造成浪费增加成本。2、灵活性差。检测网络架设好后，要进行变更是相当困难的，而增加设备又要铺设更多的电缆，随着年代的增长，甚至会出现电缆线路已饱和无法再重新铺设更多的电缆这样的问题。3、适用范围窄。有线方式对于地域广、设备分散的应用场合并不适用，因为铺设电缆难度大且不太方便。
显然，采用无线方式的需求越来越迫切，同时事实也证明，工业无线网络技术更有利于现场数据的控制和管理。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决目前的传感器设备利用有线方式与下位机进行通讯，具有维护困难、成本高、灵活性以及差适用范围窄等问题，本发明提供了一种基于无线HART通讯技术的温度传感器通过WIAPA-M1800无线通信模块基于无线HART通信协议与下位机数据交互来解决上述问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于无线HART通讯技术的温度传感器，包括微型计算机以及通过不同端口与微型计算机连接的电源管理模块、温度采集模块、信号处理模块、存储模块、无线通信模块和显示模块；
所述电源管理模块：包括太阳能电池板、DC/DC电路和电压转换模块，所述太阳能电池板、DC/DC电路、电压转换模块依次连接并输出稳定电压，用作其它模块和芯片的工作电源；
所述温度采集模块：包括温度测量电桥和温度芯片，所述温度测量电桥与信号处理模块连接，所述温度芯片与微型计算机连接，所述温度测量电桥输出差分电压信号对温度芯片输出的热电偶输出信号进行温度补偿，所述测量电桥包括铂热电阻；
所述信号处理模块：包括放大电路和A/D转换电路，所述温度测量电桥、放大电路、A/D转换电路和微型机算计依次连接；
所述存储模块：包括EEPROM存储器，用于存储铂热电阻的计算参数；
所述无线通信模块：包括WIAPA-M1800无线通信模块，所述WIAPA-M1800无线通信模块基于无线HART通信协议与下位机数据交互；
所述微型计算机：用于控制温度采集模块采集电信号，并根据EEPROM存储器存储的计算参数对处理后的电信号进行计算，得到温度数据，通过无线通信模块将温度数据传输到下位机，并控制显示模块显示温度数据。
一般微型计算机的工作电压为3.3V，所述太阳能电池板的输出电压为6～20V，所述DC/DC电路的输出电压为7.2V，所述电压转换模块包括ADP3303AR-3.3芯片，所述ADP3303AR-3.3芯片的输入电压为3.2～12V，输出电压为3.3V，标准输出电流为200mA，最低关断电流小于1uA，工作温度为-20～+85℃，采用SO-8封装。
具体的，所述温度测量电桥的输入电压通过稳压二极管稳定在2.5V，所述温度测量电桥包括电阻R4、电阻R5和可调电阻PR1，所述可调电阻PR1用以调整差分电压信号的零点，所述铂热电阻为Pt100电阻，所述Pt100电阻的两端之间依次连接电阻R4、电阻R5和可调电阻PR1。
所述放大电路包括LTC2053运算放大器，所述A/D转换电路包括ADS1110芯片，所述Pt100电阻的两端分别与LTC2053运算放大器的正相输入端和反相输入端连接；ADS1110芯片精度被设置为16位，最低位能检测到的输入信号电平为62.5uV，温度测量电桥在正温度区间能提供约58uV／℃的测量分辨率，在A/D转换开始前已被放大至4640uV／℃，产生74bit／℃的输出代码，意味着ADS1110芯片输出的最低位可以分辨出约0.0135℃的温度变化。温度芯片选用MCP9800，所述MCP3422芯片和ADS1110芯片通过同一根I2C总线与微型计算机进行通信。MCP9800芯片在额定温度范围(-40～125℃)内呈现出色的线性度，不需要用户校正或校准，其数字输出可视为环境温度的精确表示；当随着温度的变化，温度测量电桥输出一个uV级的压差信号，这个变化量若不经过放大很难被观察到，而铂热电阻引线较长，引线上的噪声会淹没微小的有效信号，因此为了滤除低频率共模噪声，所述LTC2053运算放大器输出端依次连接有滤波电容Cf、可调电阻RP3和电阻R1，电阻R1的另一端分别与滤波电容C18和ADS1110芯片的1号引脚连接。
所述微型计算机为MSP430F149芯片，所述MSP430F149芯片的P5.3接口与ADS1110芯片的4号引脚连接，所述MSP430F149芯片的P5.4接口与ADS1110芯片的3号引脚连接，所述MSP430F149芯片的晶振选用3.6864MHz，在线调试和程序下载使用标准的JTAG接口，MSP430F149芯片的XT2IN接口和XT2OUT接口与晶振连接。
EEPROM存储器为24LC64芯片，所述24LC64芯片的5号引脚与MSP430F149芯片的P5.3接口连接，所述24LC64芯片的6号引脚与MSP430F149芯片的P5.4接口连接，所述24LC64芯片的2、3、4、7号引脚用于指示物理地址。
所述WIAPA-M1800无线通信模块的P3.6接口与MSP430F149芯片的P3.4接口连接，所述WIAPA-M1800无线通信模块的P3.7接口与MSP430F149芯片的P3.5接口连接，所述WIAPA-M1800无线通信模块的P3.6、P3.7接口以及3.3V电压组成与下位机无线通信的端口。
本发明的有益效果是，这种基于无线HART通讯技术的温度传感器除了支持WIA-PA通信协议，还支持无线HART通信协议，具有稳定性好、精度高和无线接入可靠等特性，无线通讯降低了维护难度和成本、提高了设备更替的灵活性以及对于地域广、设备分散的应用场合适用度高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明基于无线HART通讯技术的温度传感器整体硬件结构图。
图2是本发明基于无线HART通讯技术的温度传感器的局部电路图。
图3是本发明基于无线HART通讯技术的温度传感器的局部电路图。
图4是本发明基于无线HART通讯技术的温度传感器的局部电路图。
图5是本发明基于无线HART通讯技术的温度传感器的局部电路图。
图6是本发明基于无线HART通讯技术的温度传感器的局部电路图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1～6所示，本发明提供了一种基于无线HART通讯技术的温度传感器，包括MSP430F149芯片以及通过不同端口与MSP430F149芯片连接的电源管理模块、温度采集模块、信号处理模块、存储模块、无线通信模块和显示模块；电源管理模块包括太阳能电池板、DC/DC电路和电压转换模块，太阳能电池板、DC/DC电路、MSP430F149芯片的工作电压为3.3V，太阳能电池板的输出电压为12V，DC/DC电路的输出电压为7.2V，电压转换模块包括ADP3303AR-3.3芯片，ADP3303AR-3.3芯片的输入电压为3.2～12V，输出电压为3.3V，标准输出电流为200mA，最低关断电流小于1uA，工作温度为-20～+85℃，采用SO-8封装；温度采集模块包括温度测量电桥和温度芯片，温度测量电桥的输入电压通过稳压二极管稳定在2.5V，温度测量电桥包括电阻R4、电阻R5、可调电阻PR1和Pt100电阻，可调电阻PR1用以调整差分电压信号的零点，Pt100电阻的两端之间依次连接电阻R4、电阻R5和可调电阻PR1；Pt100电阻的两端分别与LTC2053运算放大器的正相输入端和反相输入端连接；ADS1110芯片精度被设置为16位，最低位能检测到的输入信号电平为62.5uV，温度测量电桥在正温度区间能提供约58uV／℃的测量分辨率，在A/D转换开始前已被放大至4640uV／℃，产生74bit／℃的输出代码，意味着ADS1110芯片输出的最低位可以分辨出约0.0135℃的温度变化，温度芯片选用MCP9800，MCP3422芯片和ADS1110芯片通过同一根I2C总线与MSP430F149芯片进行通信。MCP9800芯片在额定温度范围(-40～125℃)内呈现出色的线性度，不需要用户校正或校准，其数字输出可视为环境温度的精确表示；当随着温度的变化，温度测量电桥输出一个uV级的压差信号，这个变化量若不经过放大很难被观察到，而铂热电阻引线较长，引线上的噪声会淹没微小的有效信号，因此为了滤除低频率共模噪声，LTC2053运算放大器输出端依次连接有滤波电容Cf、可调电阻RP3和电阻R1，电阻R1的另一端分别与滤波电容C18和ADS1110芯片的1号引脚连接，MSP430F149芯片的P5.3接口与ADS1110芯片的4号引脚连接，MSP430F149芯片的P5.4接口与ADS1110芯片的3号引脚连接，MSP430F149芯片的晶振选用3.6864MHz，在线调试和程序下载使用标准的JTAG接口，MSP430F149芯片的XT2IN接口和XT2OUT接口与晶振连接，24LC64芯片的5号引脚与MSP430F149芯片的P5.3接口连接，24LC64芯片的6号引脚与MSP430F149芯片的P5.4接口连接，24LC64芯片的2、3、4、7号引脚用于指示物理地址；WIAPA-M1800无线通信模块基于无线HART通信协议与下位机数据交互，WIAPA-M1800无线通信模块的P3.6接口与MSP430F149芯片的P3.4接口连接，WIAPA-M1800无线通信模块的P3.7接口与MSP430F149芯片的P3.5接口连接，WIAPA-M1800无线通信模块的P3.6、P3.7接口以及3.3V电压组成与下位机无线通信的端口。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种基于无线HART通讯技术的温度传感器，其特征在于：包括微型计算机以及通过不同端口与微型计算机连接的电源管理模块、温度采集模块、信号处理模块、存储模块、无线通信模块和显示模块；
所述电源管理模块：包括太阳能电池板、DC/DC电路和电压转换模块，所述太阳能电池板、DC/DC电路、电压转换模块依次连接并输出稳定电压，用作其它模块和芯片的工作电源；
所述温度采集模块：包括温度测量电桥和温度芯片，所述温度测量电桥与信号处理模块连接，所述温度芯片与微型计算机连接，所述温度测量电桥输出差分电压信号对温度芯片输出的热电偶输出信号进行温度补偿，所述测量电桥包括铂热电阻；
所述信号处理模块：包括放大电路和A/D转换电路，所述温度测量电桥、放大电路、A/D转换电路和微型机算计依次连接；
所述存储模块：包括EEPROM存储器，用于存储铂热电阻的计算参数；
所述无线通信模块：包括WIAPA-M1800无线通信模块，所述WIAPA-M1800无线通信模块基于无线HART通信协议与下位机数据交互；
所述微型计算机：用于控制温度采集模块采集电信号，并根据EEPROM存储器存储的计算参数对处理后的电信号进行计算，得到温度数据，通过无线通信模块将温度数据传输到下位机，并控制显示模块显示温度数据。
2.如权利要求1所述的基于无线HART通讯技术的温度传感器，其特征在于：所述太阳能电池板的输出电压为6～20V，所述DC/DC电路的输出电压为7.2V，所述电压转换模块包括ADP3303AR-3.3芯片，所述ADP3303AR-3.3芯片的输入电压为3.2～12V，输出电压为3.3V。
3.如权利要求1所述的基于无线HART通讯技术的温度传感器，其特征在于：所述温度测量电桥的输入电压通过稳压二极管稳定在2.5V，所述温度测量电桥包括电阻R4、电阻R5和可调电阻PR1，所述铂热电阻为Pt100电阻，所述Pt100电阻的两端之间依次连接电阻R4、电阻R5和可调电阻PR1。
4.如权利要求3所述的基于无线HART通讯技术的温度传感器，其特征在于：所述放大电路包括LTC2053运算放大器，所述A/D转换电路包括ADS1110芯片，所述Pt100电阻的两端分别与LTC2053运算放大器的正相输入端和反相输入端连接，所述LTC2053运算放大器输出端依次连接有滤波电容Cf、可调电阻RP3和电阻R1，所述电阻R1的另一端与ADS1110芯片的1号引脚连接。
5.如权利要求4所述的基于无线HART通讯技术的温度传感器，其特征在于：所述微型计算机为MSP430F149芯片，所述MSP430F149芯片的P5.3接口与ADS1110芯片的4号引脚连接，所述MSP430F149芯片的P5.4接口与ADS1110芯片的3号引脚连接。
6.如权利要求5所述的基于无线HART通讯技术的温度传感器，其特征在于：EEPROM存储器为24LC64芯片，所述24LC64芯片的5号引脚与MSP430F149芯片的P5.3接口连接，所述24LC64芯片的6号引脚与MSP430F149芯片的P5.4接口连接。
7.如权利要求5所述的基于无线HART通讯技术的温度传感器，其特征在于：所述WIAPA-M1800无线通信模块的P3.6接口与MSP430F149芯片的P3.4接口连接，所述WIAPA-M1800无线通信模块的P3.7接口与MSP430F149芯片的P3.5接口连接。
CN201310491288.2A 2013-10-18 2013-10-18 基于无线hart通讯技术的温度传感器 Pending CN103512676A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310491288.2A CN103512676A (zh) 2013-10-18 2013-10-18 基于无线hart通讯技术的温度传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310491288.2A CN103512676A (zh) 2013-10-18 2013-10-18 基于无线hart通讯技术的温度传感器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103512676A true CN103512676A (zh) 2014-01-15

Family

ID=49895757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310491288.2A Pending CN103512676A (zh) 2013-10-18 2013-10-18 基于无线hart通讯技术的温度传感器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103512676A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103871219A (zh) * 2014-03-14 2014-06-18 江苏红光仪表厂有限公司 电压信号无线传输装置
CN104504886A (zh) * 2015-01-06 2015-04-08 上海自动化仪表股份有限公司 实现多通道温度值无线传输的方法
CN105788205A (zh) * 2014-12-26 2016-07-20 沈阳中科奥维科技股份有限公司 基于wia-pa无线通信模块的采集终端及其电源管理监测方法
CN106197729A (zh) * 2016-08-15 2016-12-07 成都众山科技有限公司 高精度温度变送器
CN108540161A (zh) * 2018-04-18 2018-09-14 闻鼓通信科技股份有限公司 一种基于Wireless HART的低功耗无线通信模块
CN108760075A (zh) * 2018-05-25 2018-11-06 成都栢晖生物科技有限公司 温度测量电路以及远程温度报警器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201514284U (zh) * 2009-09-23 2010-06-23 伊玛精密电子（苏州）有限公司 带有hart通信模块的温度传感器
CN102155999A (zh) * 2011-05-19 2011-08-17 江苏红光仪表厂有限公司 实时无线通讯工业热电阻温度变送器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201514284U (zh) * 2009-09-23 2010-06-23 伊玛精密电子（苏州）有限公司 带有hart通信模块的温度传感器
CN102155999A (zh) * 2011-05-19 2011-08-17 江苏红光仪表厂有限公司 实时无线通讯工业热电阻温度变送器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王洪元 等: "《一种WIA网络中的无线低功耗温度传感器节点设计》", 《常州大学学报（自然科学版）》, vol. 25, no. 1, 31 January 2013 (2013-01-31) *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103871219A (zh) * 2014-03-14 2014-06-18 江苏红光仪表厂有限公司 电压信号无线传输装置
CN105788205A (zh) * 2014-12-26 2016-07-20 沈阳中科奥维科技股份有限公司 基于wia-pa无线通信模块的采集终端及其电源管理监测方法
CN104504886A (zh) * 2015-01-06 2015-04-08 上海自动化仪表股份有限公司 实现多通道温度值无线传输的方法
CN106197729A (zh) * 2016-08-15 2016-12-07 成都众山科技有限公司 高精度温度变送器
CN106197729B (zh) * 2016-08-15 2018-11-20 成都众山科技有限公司 高精度温度变送器
CN108540161A (zh) * 2018-04-18 2018-09-14 闻鼓通信科技股份有限公司 一种基于Wireless HART的低功耗无线通信模块
CN108760075A (zh) * 2018-05-25 2018-11-06 成都栢晖生物科技有限公司 温度测量电路以及远程温度报警器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103512676A (zh) 基于无线hart通讯技术的温度传感器
CN203929268U (zh) 一种多通道温度测量系统
CN103207331B (zh) 防雷器损坏的开关量及接地电阻实时在线监测系统及方法
CN203241817U (zh) 抽油机运行参数在线智能分析及控制系统
CN109194349A (zh) 一种基于物联网的建筑施工实时监测系统
CN204419448U (zh) 水力发电机过载保护系统
CN203324380U (zh) 一种直流电源系统的绝缘监测装置及其监测主机
CN208654146U (zh) 一种水质监测装置及系统
CN101408594A (zh) 一种适用于直流电源纹波系数监测装置
CN103163382B (zh) 地线电阻实时在线测量系统及方法
CN103528751A (zh) 基于无线hart通讯技术的压力传感器
CN205121258U (zh) 一种基于stm32单片机的控制器扩展模块
CN105624734A (zh) 具有自校准功能的铝电解槽阳极分布电流精确测量仪
CN218866603U (zh) 灌区遥测终端机
CN202002973U (zh) 一种网络多功能电力仪表
CN204924245U (zh) 基于物联网的rtu水文遥测控制终端机
CN204679104U (zh) 集散式多物理场工程安全动态监测预警系统
CN201273818Y (zh) 配电隔离安全栅
CN202974490U (zh) Pt1000温度变送器
CN205015121U (zh) 低功耗智能压力变送器
CN105675996B (zh) 一种动力电池内阻在线监测系统与方法
CN204514333U (zh) 两线制模拟信号隔离转换显示器
CN204255533U (zh) 一种结合无线与有线传输的数字压力表
CN203405231U (zh) 一种水利自动化数据采集系统
CN201953377U (zh) 用于煤层气井探测信号的信号传输设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140115