CN104978844A - 无线工业液位变送器 - Google Patents

Abstract

一种无线工业液位变送器，包括液位传感器、数据处理装置以及无线通信装置，还包括：太阳能板，适于将太阳能转换为电能；稳压电路，适于对所述太阳能板输出的电压进行稳压处理以获得稳定电压；充电电池，适于接受所述稳定电压的充电；控制电路，适于在所述充电电池的输出电压低于基准电压时控制干电池向所述液位传感器、所述数据处理装置以及所述无线通信装置供电，在所述充电电池的输出电压不低于基准电压时控制所述充电电池向所述液位传感器、所述数据处理装置以及所述无线通信装置供电。本发明提供的无线工业液位变送器，能够实现稳定供电、延长充电电池的使用寿命。

Description

无线工业液位变送器

技术领域

本发明涉及无线变送器技术领域，特别涉及一种无线工业液位变送器。

背景技术

工业无线网络技术是继现场总线之后的又一个热点技术，是降低自动化成本、提高自动化系统应用范围的最有潜力的技术。将无线网络技术引入并应用在工业现场，解决了工业现场布线困难、安装维护成本高等问题，在一些特殊环境下有效地弥补了有线网络的不足，进一步完善了工业控制网络的通信性能。传统的工业无线网络节点采用一次电池供电，一次电池因能量有限而不能满足工业无线网络节点长期工作的需要，因而需要定期更换。而在实际应用中，工业无线网络节点具有数量多、分布区域广、部署环境复杂等特点，对于人员不能直接到达的某些区域（如战场、动物群体、材料内部等），一次电池不可能经常更换。因此，收集自然环境中的能量并转换为电能，实现工业无线网络节点的自供电，成为目前的研究热点之一。

图1是现有的一种无线液位变送器的结构示意图，所述无线液位变送器包括液位传感器11、数据处理装置12、无线通信装置13、太阳能板14、稳压电路15以及充电电池16。具体地，所述液位传感器11适于将被测环境的液位转换为模拟电压信号；所述数据处理装置12适于将所述模拟电压信号转换为适于无线传输的无线数据；所述无线通信装置13适于将所述无线数据传输至远处的监控中心；所述太阳能板14适于将太阳能转换为电能；所述稳压电路15适于对所述太阳能板14输出的电压进行稳压处理以获得稳定电压；所述充电电池16适于接受所述稳定电压的充电，并向所述液位传感器11、所述数据处理装置12以及所述无线通信装置13供电。

在太阳能不足、充电和放电同时进行的情况下，所述充电电池16提供的电压非常不稳，电压变化幅度很大，难以保证所述液位传感器11、所述数据处理装置12以及所述无线通信装置13的正常工作。并且，所述充电电池16的充电次数有限，频繁的充放电导致所述充电电池16的使用寿命缩短。

发明内容

本发明所要解决的是无线液位变送器供电电压不稳、供电不持久的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种无线工业液位变送器，包括液位传感器、数据处理装置以及无线通信装置，还包括：太阳能板、稳压电路、充电电池、干电池以及控制电路；所述太阳能板适于将太阳能转换为电能；所述稳压电路与所述太阳能板连接，适于对所述太阳能板输出的电压进行稳压处理以获得稳定电压；所述充电电池与所述稳压电路连接，适于接受所述稳定电压的充电；所述控制电路与所述充电电池和所述干电池连接，适于在所述充电电池的输出电压低于基准电压时控制所述干电池向所述液位传感器、所述数据处理装置以及所述无线通信装置供电，在所述充电电池的输出电压不低于基准电压时控制所述充电电池向所述液位传感器、所述数据处理装置以及所述无线通信装置供电。

通过设置所述控制电路，控制所述充电电池和所述干电池轮流向所述液位传感器、所述数据处理装置以及所述无线通信装置供电，避免在太阳能不足、所述充电电池的输出电压较低时所述充电电池在充电的同时进行放电，从而延长所述充电电池的使用寿命，并由所述干电池提供稳定的电压。

可选的，所述充电电池为锂电池。

可选的，所述基准电压低于所述充电电池的充电电压。

可选的，所述控制电路包括：电压比较器、第一开关以及第二开关；

所述电压比较器适于在所述充电电池的输出电压低于基准电压时产生第一控制信号，在所述充电电池的输出电压不低于基准电压时产生第二控制信号；

所述第一开关的一端适于接收所述充电电池的输出电压，所述第一开关的另一端连接所述第二开关的一端、所述液位传感器的电源端、所述数据处理装置的电源端以及所述无线通信装置的电源端，所述第一开关的控制端连接所述第二开关的控制端并适于接收所述第一控制信号或者所述第二控制信号，所述第二开关的另一端适于接收所述干电池的输出电压；

所述第一控制信号控制所述第一开关截止、控制所述第二开关导通，所述第二控制信号控制所述第一开关导通、控制所述第二开关截止。

可选的，所述第一开关包括：第一NMOS管、第一PMOS管以及第一反相器；

所述第一NMOS管的漏极连接所述第一PMOS管的源极并作为所述第一开关的一端，所述第一NMOS管的源极连接所述第一PMOS管的漏极并作为所述第一开关的另一端，所述第一NMOS管的栅极连接所述第一反相器的输入端并作为所述第一开关的控制端，所述第一反相器的输出端连接所述第一PMOS管的栅极。

可选的，所述第二开关包括：第二NMOS管、第二PMOS管以及第二反相器；

所述第二PMOS管的漏极连接所述第二NMOS管的源极并作为所述第二开关的一端，所述第二PMOS管的源极连接所述第二NMOS管的漏极并作为所述第二开关的另一端，所述第二PMOS管的栅极连接所述第二反相器的输入端并作为所述第二开关的控制端，所述第二反相器的输出端连接所述第二NMOS管的栅极。

可选的，所述无线通信装置为ZigBee收发装置、WIFI收发装置、蓝牙收发装置或者2.4G收发装置。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的无线工业液位变送器，不仅由太阳能充电的充电电池进行供电，还设置了干电池供电。在太阳能不足、充电电池的输出电压较低时，由干电池进行供电，避免充电电池在充电的同时进行放电，从而延长充电电池的使用寿命，保证液位传感器、数据处理装置以及无线通信装置的供电电压稳定。

附图说明

图1是现有的一种无线液位变送器的结构示意图；

图2是本发明实施例的无线工业液位变送器的结构示意图；

图3是本发明实施例的控制电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

图2是本发明实施例的无线工业液位变送器的结构示意图，所述无线工业液位变送器包括液位传感器21、数据处理装置22、无线通信装置23、太阳能板24、稳压电路25、充电电池26、干电池27以及控制电路28。

具体地，所述液位传感器21适于将被测环境的液位转换为模拟电压信号，所述数据处理装置22适于将所述模拟电压信号转换为适于无线传输的无线数据，所述无线通信装置23适于将所述无线数据传输至远处的监控中心。根据所设置的无线通信方式，所述无线通信装置23可以为ZigBee收发装置、WIFI收发装置、蓝牙收发装置或者2.4G收发装置等，本发明对此不作限定。需要说明的是，所述液位传感器21、所述数据处理装置22以及所述无线通信装置23均采用现有的结构，本发明对此不作过多说明。

所述太阳能板14适于将太阳能转换为电能。由于所述太阳能板14产生的电流与光线强弱有关，所述太阳能板14输出的电压不稳定，因而设置与所述太阳能板14连接的稳压电路15对所述太阳能板14输出的电压进行稳压处理以获得稳定电压。所述充电电池26与所述稳压电路25连接，适于接受所述稳定电压的充电。在本实施例中，所述充电电池26为锂电池。

所述控制电路28与所述充电电池26和所述干电池27连接，适于将所述充电电池26的输出电压与基准电压进行比较，在所述充电电池26的输出电压低于基准电压时控制所述干电池27向所述液位传感器21、所述数据处理装置22以及所述无线通信装置23供电，在所述充电电池26的输出电压不低于基准电压时控制所述充电电池26向所述液位传感器21、所述数据处理装置22以及所述无线通信装置23供电。所述基准电压可根据实际需求进行设置，只要低于所述充电电池26的充电电压即可。

在所述充电电池26的输出电压低于基准电压时，所述控制电路28控制所述干电池27向所述液位传感器21、所述数据处理装置22以及所述无线通信装置23供电。所述干电池27提供的电压稳定，能够保证所述液位传感器21、所述数据处理装置22以及所述无线通信装置23正常工作。并且，避免了所述充电电池26一边充电一边放电，延长所述充电电池26的使用寿命。

图2是本发明实施例的所述控制电路28的结构示意图，所述控制电路28包括电压比较器31、第一开关S1以及第二开关S2。

所述电压比较器31适于对所述充电电池26和基准电压Vref进行比较，在所述充电电池26的输出电压低于基准电压Vref时产生第一控制信号，在所述充电电池26的输出电压不低于基准电压Vref时产生第二控制信号。所述第一开关S1的一端适于接收所述充电电池26的输出电压，即所述第一开关S1的一端连接所述充电电池26的输出端，所述第一开关S1的另一端连接所述第二开关S2的一端、所述液位传感器21的电源端、所述数据处理装置22的电源端以及所述无线通信装置23的电源端，所述第一开关S1的控制端连接所述第二开关S2的控制端并适于接收所述第一控制信号或者所述第二控制信号，即所述第一开关S1的控制端连接所述第二开关S2的控制端和所述电压比较器31的输出端，所述第二开关S2的另一端适于接收所述干电池27的输出电压，即所述第二开关S2的另一端连接所述干电池27的输出端。所述第一控制信号控制所述第一开关S1截止、控制所述第二开关S2导通，所述第二控制信号控制所述第一开关S1导通、控制所述第二开关S2截止。需要说明的是，图3所示的电路结构为所述控制电路28的一种具体实施例，在其他实施例中，所述控制电路28也可以采用其他结构。

所述第一开关S1和所述第二开关S2可以为模拟开关，例如，包括传输门的模拟开关。具体地，所述第一开关包括第一NMOS管、第一PMOS管以及第一反相器。所述第一NMOS管的漏极连接所述第一PMOS管的源极并作为所述第一开关的一端，所述第一NMOS管的源极连接所述第一PMOS管的漏极并作为所述第一开关的另一端，所述第一NMOS管的栅极连接所述第一反相器的输入端并作为所述第一开关的控制端，所述第一反相器的输出端连接所述第一PMOS管的栅极。所述第二开关包括第二NMOS管、第二PMOS管以及第二反相器。所述第二PMOS管的漏极连接所述第二NMOS管的源极并作为所述第二开关的一端，所述第二PMOS管的源极连接所述第二NMOS管的漏极并作为所述第二开关的另一端，所述第二PMOS管的栅极连接所述第二反相器的输入端并作为所述第二开关的控制端，所述第二反相器的输出端连接所述第二NMOS管的栅极。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无线工业液位变送器，包括液位传感器、数据处理装置以及无线通信装置，其特征在于，还包括：太阳能板、稳压电路、充电电池、干电池以及控制电路；

所述太阳能板适于将太阳能转换为电能；

所述稳压电路与所述太阳能板连接，适于对所述太阳能板输出的电压进行稳压处理以获得稳定电压；

所述充电电池与所述稳压电路连接，适于接受所述稳定电压的充电；

所述控制电路与所述充电电池和所述干电池连接，适于在所述充电电池的输出电压低于基准电压时控制所述干电池向所述液位传感器、所述数据处理装置以及所述无线通信装置供电，在所述充电电池的输出电压不低于基准电压时控制所述充电电池向所述液位传感器、所述数据处理装置以及所述无线通信装置供电。

2.根据权利要求1所述的无线工业液位变送器，其特征在于，所述充电电池为锂电池。

3.根据权利要求1所述的无线工业液位变送器，其特征在于，所述基准电压低于所述充电电池的充电电压。

4.根据权利要求1所述的无线工业液位变送器，其特征在于，所述控制电路包括：电压比较器、第一开关以及第二开关；

所述电压比较器适于在所述充电电池的输出电压低于基准电压时产生第一控制信号，在所述充电电池的输出电压不低于基准电压时产生第二控制信号；

所述第一开关的一端适于接收所述充电电池的输出电压，所述第一开关的另一端连接所述第二开关的一端、所述液位传感器的电源端、所述数据处理装置的电源端以及所述无线通信装置的电源端，所述第一开关的控制端连接所述第二开关的控制端并适于接收所述第一控制信号或者所述第二控制信号，所述第二开关的另一端适于接收所述干电池的输出电压；

所述第一控制信号控制所述第一开关截止、控制所述第二开关导通，所述第二控制信号控制所述第一开关导通、控制所述第二开关截止。

5.根据权利要求4所述的无线工业液位变送器，其特征在于，所述第一开关包括：第一NMOS管、第一PMOS管以及第一反相器；

所述第一NMOS管的漏极连接所述第一PMOS管的源极并作为所述第一开关的一端，所述第一NMOS管的源极连接所述第一PMOS管的漏极并作为所述第一开关的另一端，所述第一NMOS管的栅极连接所述第一反相器的输入端并作为所述第一开关的控制端，所述第一反相器的输出端连接所述第一PMOS管的栅极。

6.根据权利要求4所述的无线工业液位变送器，其特征在于，所述第二开关包括：第二NMOS管、第二PMOS管以及第二反相器；

所述第二PMOS管的漏极连接所述第二NMOS管的源极并作为所述第二开关的一端，所述第二PMOS管的源极连接所述第二NMOS管的漏极并作为所述第二开关的另一端，所述第二PMOS管的栅极连接所述第二反相器的输入端并作为所述第二开关的控制端，所述第二反相器的输出端连接所述第二NMOS管的栅极。

7.根据权利要求1所述的无线工业液位变送器，其特征在于，所述无线通信装置为ZigBee收发装置、WIFI收发装置、蓝牙收发装置或者2.4G收发装置。