CN104180936A - 矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电压力传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电压力传感器，主要包括：压力传感器、压力采集处理单元、MCU处理器、开关处理单元、显示单元、RS485通信处理单元、外部总线通信、无线收发单元、内部电池单元、智能电源切换、转换、管理单元、外部供电。通过压力传感器、采集处理单元和MCU处理器对当前压力进行测量，通过显示单元对当前压力进行显示，通过按键和霍尔传感器对传感器电源开关进行控制，通过电源切换、转换和管理单元对传感器电源和节电进行管理。数据发送具有无线和有线总线两种方式。本发明方法及设计先进科学，填补了矿用本安型微功耗无线兼有线自供电压力传感器这一空白，具有集成化程度高、安全可靠等优点。

Description

矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电压力传感器

技术领域

本发明涉及一种矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电压力传感器，具体地说是一种集成化程度高、双路径传输、微功耗、自带显示屏、无需外供电的压力传感器。

背景技术

矿压观测、液压支架初撑力和液压支架当前压力值等诸多矿压数据一直以来就是煤矿生产必不可少的重要数据，但因为煤矿井下地形复杂、环境恶劣、设备和管路众多等条件限制，压力数据获取一直是个没能完美有效解决的问题。利用传统的机械式压力表只能实现简单的数据观察，不能有效的获得压力数据，利用有线的压力传感器进行观测给工作面设备布置增加了复杂度，由于设备电缆损坏和采集器磕碰的各种原因导致数据丢失的现象也时有发生。因此矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电压力传感器的发明能有效的解决了矿用设备压力测量的实际问题。

发明内容

本发明的目的在于解决煤矿设备压力测量的问题，提供了矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电压力传感器的解决方法，为煤矿设备的安全生产提供有力的安全保障。

为实现上述目的，本发明提供一种矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电压力传感器，包括用于液体压力值测量的压力传感器单元，用于模拟量与数字量的转化和滤波处理电路的压力采集处理单元，用于所有数据的采集、处理和管理功能的MUC处理器，用于通过按键和霍尔传感器的方式对压力传感器电源开关进行控制的开关处理单元，用于当前压力值、电池电量等信息显示的显示单元，用于数据通过外部总线方式发送的RS485通信处理电路，用于数据通过无线方式发送的无线收发电路，用于给压力传感器电源供应的内部电池单元，布置在传感器壳体内部，用于实现不同供电电源的转换处理和传感器省电方式电源管理的智能电源切换、转换、管理单元，用于实现对传感器采用外部供电方式的外部供电单元。

所述压力传感器单元采用欧洲进口压力单元，阻容式的原理得出当前压力值。

所述压力采集处理单元采用高精度AD差分转换器，实现压力传感器输出模拟量数据转换为处理器可以采集处理的数字量信号，并完成了对信号的滤波处理。

所述MUC处理器对数据的采集、处理、存储、显示和管理等功能的实现。

所述开关处理单元，通过按键触发的方式和霍尔传感器附近磁场变化时输出电平信号两种方式来对压力传感器电源开关进行控制。

所述显示单元，通过液晶显示屏对压力传感器当前压力值、电池电量、无线信号强度等信息进行显示。

所述的RS485通信处理单元，使倾角传感器数据可以通过485总线的方式将数据向上一级发送。

所述的无线收发电路，使倾角传感器数据可以通过无线通信的方式将数据向上一级发送。

所述的内部电池单元，采用高容量的锂亚电池，提供传感器工作时所需的全部电量。

所述的智能电源切换、转换、管理单元，用于自动判断传感器采用电池供电还是外部电源供电，根据不同的供电方式转换为传感器所需要的供电电压，电源管理是在采用定时和压力变化达到设定值两种采集工作模式的情况下，通过电源管理实现在不采集数据的时间内，传感器绝大多数元器件进入深度休眠的工作模式，极大的降低了传感器的整体功耗。

所述的外部供电单元，压力传感器可以通过RS485接口获得外部电源供电。

所述的压力传感器数据采集的方式有三种，一种是连续的实时采集方式，另一种是按照设定的时间定时采集方式，还有一种时当压力变化达到设定值时进行采集。

所述的压力传感器工作方式的设定，可以通过有线和无线两种方式进行设定。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明的矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电压力传感器填补了煤矿无线压力传感器领域的这一空白，有效解决了矿用设备压力测量的实际问题，通过矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电压力传感器对设备压力值进行测量，保证了矿用设备的安全生产，降低了发生事故的几率，具有集成化程度高、安全可靠等优点。

附图说明

图1本发明矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电压力传感器组成。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明的本安型微功耗无线兼有线通信自供电压力传感器做进一步详细阐述。

如图1所示，矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电压力传感器流程如下：

步骤1 ，通过压力传感器单元将设备当前的压力值检测出来；

步骤2，通过压力采集处理单元对压力传感器单元检测的压力值进行模拟量到数字量的转化，将模拟量信号转化为处理器可以处理的数字量信号，同时将信号进行了滤波处理；

步骤3，MCU处理器对压力数据进行接收、处理和存储；

步骤4，通过显示单元，将当前压力值、电池电量和射频信号强度进行显示；

步骤5，通过MCU处理器的TTL接口连接无线通信模块，由处理器的内部程序，以连续采集、定时采集或者压力变化值达到设定值的采集的方式经由TTL接口通过无线通信模块将压力值和电池电量信息向上位机发送出去；

步骤6，通过处理器的串口接口连接RS485模块，由处理器的内部程序，以连续采集、定时采集或者压力变化值达到设定值的采集的方式经由RS485模块已总线的方式将压力值和电池电量信息向上位机发送出去；

步骤7，通过智能电源切换、转换电路，可以实现内部电池供电和外部电源供电的智能化切换和智能化的电压转换，保证了传感器电源的稳定性和可靠性；

步骤8，电源管理单元，主要实现整个传感器微功耗省电的方式，当传感器不工作时对传感器原件进行休眠管理，例如：当无线模块发送完数据后，处理器会给无线模块一个高电平信号，无线模块接收到高电平信号之后即进入休眠模式，当需要发送数据时处理器给无线模块一个低电平信号，当无线模块接收到低电平信号后即被唤醒进入工作模式。

该矿用本安型微功耗无线兼有线自供电压力传感器能有效的适应煤矿井下复杂工况条件下的工作环境，能稳定、高效、可靠的测出被测设备的压力值，通过数据滤波和复杂的运算方法，得出准确的压力值，能通过无线通信和有线总线的方式将压力值电池电量信息发送给采集器或者上位机，结合自身微功耗元器件和合理的电源管理方式，实现了采用电池供电技术使压力传感器长时间的工作。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种矿用本安型微功耗无线兼有线通信自供电压力传感器，其特征在于，包括：

压力传感器单元，用于当前液体压力值的测量；

压力采集处理单元，用于模拟量与数字量的转化和滤波处理电路；

MUC处理器，用于所有数据的采集、处理和管理功能的实现；

开关处理单元，用于通过按键或者霍尔传感器方式对压力传感器电源开关进行控制

显示单元，用于当前压力值、电池电量等信息的显示；

RS485通信处理电路，用于压力数据通过外部总线方式发送；

无线收发单元，用于数据通过无线方式发送；

内部电池单元，用于给压力传感器的电源供应，布置在传感器壳体内部；

智能电源切换、转换、管理单元，用于实现不同供电电源的转换处理和传感器省电方式的电源管理；

外部供电单元，用于实现对传感器采用外部供电的电源方式。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述的压力传感器采用了国外最先进的微功耗压力传感器，使整个传感器采用电池供电、适应高低温环境、大量程和高精度成为可能。

3.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述的压力传感器数据通信可通过无线通信方式将数据向上一级采集器发送数据，也可以通过485总线的方式将数据向上一级发送。

4.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述的传感器数据检测可以实现连续采集、压力变化达到设定值采集、按设定时间定时采集三种数据采集方式。

5.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述的压力传感器可以通过无线和有线两种方式对传感器的工作方式和参数进行设定。

6.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述的压力传感器自带液晶显示屏，用于当前压力值、电池电量和无线信号强度的显示。

7.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述的压力传感器电源开关可以通过按键、霍尔传感器实现。

8.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述的压力传感器采用内部电池供电可以保证倾角传感器长时间稳定工作。

9.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述的压力传感器电源切换、转化单元可以自动完成内部电池供电和外部电源供电的自动切换，可以将外部非标准电压转化为传感器所需的标准电压。

10.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述的压力传感器在压力变化达到设定值和定时采集工作方式时，通过电源管理使绝大部分元器件的深度休眠，实现了压力传感器功耗的有效降低。