CN105471463A - USB可充电的ZigBee网络无线气压传感器 - Google Patents

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胡齐龙
陈健
周琦
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    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
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    • H04B2001/3894Waterproofing of transmission device

Abstract

本发明一种USB可充电的ZigBee网络无线气压传感器,包括ZigBee无线通讯模块、充电模块、模拟气压传感器,充电模块包括充电控制芯片和接口电路,模拟气压传感器检测到气压变化产生模拟输出信号传输至ZigBee无线通讯模块,ZigBee无线通讯模块输出的信号经天线发送至ZigBee无线网络,充电模块中的充电控制芯片通过接口电路与外部电源连接,且充电控制芯片与锂电池连接,锂电池通过升压转换电路为模拟气压传感器供电,且升压转换电路通过电压转换电路为ZigBee无线通讯模块供电。本发明解决了传感器使用现场由于电池续航能力差、需频繁拆装传感器以更换充电电池的麻烦,实现传感器现场通过USB接口充电的功能。大幅提高传感器带电连续使用时间。

Description

USB可充电的Z i gBee网络无线气压传感器
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种USB可充电的ZigBee网络无线气压传感器,属于ZigBee网络无线气压传感器的创新技术。
背景技术
[0002]传统的气压测量装置一般采用机械式气压表直接测量或者单一的传感器测量,由人工现场读数完成数据采集,机械式气压表测量虽然简单,但需要花费大量劳动力且实时性较差,在数据采集过程中还容易出现人为错误;当现场有大量的气压(如气囊船舶下水施工技术中有大量的气囊)需要测量时,每读完一次所有气压数据需要大量的时间。而基于ZigBee网络模式的无线气压传感器网络则可测量多个测量点的气压并通过ZigBee协调器将各气压点的气压数据收集在一起,再通过PC界面显示,也可以通过网络协议转换器将其送入云端并通过手机、平板电脑等查看气压数据。
[0003] ZigBee技术是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术。在要求数据采集或监控的网点多、传输数据量不大但设备成本低、数据传输安全性高、设备体积小、地形复杂需要较大的网络覆盖等条件下,ZigBee技术可以充分发挥它的优势。而且ZigBee联盟制定了一个全球开放的标准,适用于设计可靠的、成本效益型、低功耗无线网络监测及其控制产品。
[0004] ZigBee技术组成的无线传感网络为中短距离、低速率无线传感器网络。射频传输成本低,各节点只需要很少的能量;功耗低,适于电池长期供电;可实现一点对多点,两点间对等通信;具有快速组网自动配置、自动恢复功能;任意个传感器之间可相互协调实现数据通信。可适用于工业控制、现代化农业监控、数字家庭、智能楼宇监控、环境监测等领域。
[0005] 基于ZigBee网络的气压传感器由锂离子电池驱动。由于电池容量有限,一次充电传感器只能工作有限的时间,故现有传感器在使用现场由于电池续航能力差,存在需频繁拆装传感器以更换充电电池的麻烦。随着USB充电技术的不断发展和日趋成熟,传统工业检测技术传感器节点电源的续航能力有限这一问题也迎刃而解。USB充电技术目前广泛的应用于手机、相机、电动剃须刀等各种电子产品领域,由于USB接口支持设备的即插即用和热插拔,能同时完成数据传输和设备供电,因此越来越多的设备采用USB接口供电,其应用领域几乎涵盖整个电子行业。
发明内容
[0006]本发明的目的在于提供一种USB可充电的ZigBee网络无线气压传感器,本发明解决了传感器使用现场由于电池续航能力差、需频繁拆装传感器以更换充电电池的麻烦,实现了气压传感器现场通过Micro USB接口充电的功能,大幅提高了传感器带电连续使用时间。
[0007]本发明的技术方案是:本发明的USB可充电的ZigBee网络无线气压传感器,包括有ZigBee无线通讯模块、充电模块、模拟气压传感器,其中充电模块包括有充电控制芯片和接口电路,模拟气压传感器检测到气压变化产生模拟输出信号传输至ZigBee无线通讯模块,ZigBee无线通讯模块输出的信号经天线发送至ZigBee无线网络,充电模块中的充电控制芯片通过接口电路与外部电源连接,且充电控制芯片与锂电池连接,锂电池通过升压转换电路为模拟气压传感器供电,且升压转换电路通过电压转换电路为ZigBee无线通讯模块供电。
[0008]本发明采用的技术方案与其他技术相比,除了传感器有防水防尘的优点,能够在室外使用之外,本发明还有效地解决了传感器使用现场由于电池续航能力差、需频繁拆装传感器以更换充电电池的麻烦,实现了气压传感器现场通过Micro USB接口充电的功能,大幅提高了传感器带电连续使用时间;本发明解决了传感器终端节点需要不断更换电池的麻烦,通过在现场使用USB充电宝对传感器充电能够确保节点长时间工作不掉电;此外,本发明无论电池或是充电电源出现故障,能通过指示灯及时反映问题及原因,并能保护中央控制芯片不被高电压电流损坏。本发明可应用于船舶下水施工用气囊气压监测、现场工业控制、轮胎压力监测、环境监测、医疗等领域。
附图说明
[0009]图1为本发明的原理框图。
具体实施方式
[0010] 实施例:
本发明的原理框图如图1所示,本发明的USB可充电的ZigBee网络无线气压传感器,包括有ZigBee无线通讯模块、充电模块、模拟气压传感器,其中充电模块包括有充电控制芯片和接口电路,模拟气压传感器检测到气压变化产生模拟输出信号传输至ZigBee无线通讯模块,ZigBee无线通讯模块输出的信号经天线发送至ZigBee无线网络,充电模块中的充电控制芯片通过接口电路与外部电源连接,且充电控制芯片与锂电池连接,锂电池通过升压转换电路为模拟气压传感器供电,且升压转换电路通过电压转换电路为ZigBee无线通讯模块供电。
[0011]本实施例中,上述ZigBee无线通讯模块包括射频前端放大电路及射频通信电路,射频通信电路包括有微处理器及RF收发器,模拟气压传感器检测到气压变化产生模拟输出信号通过A/D转换端口传输至微处理器,微处理器输出的信号由RF收发器及射频放大电路经天线发送至ZigBee无线网络。上述升压转换电路通过电压转换电路为射频通信电路和射频前端放大电路供电。
[0012 ]此外,上述微处理器连接有指示模块。本实施例中,述指示模块是LED状态指示灯。
[0013]另外,上述充电控制芯片设有电源管理单元。本实施例中,上述微控制器是8051CPU内核。述模拟气压传感器是MPX5700。
[0014] 本实施例中,上述充电控制芯片是线性充电控制芯片。接口电路是Micro USB接
□ ο
[0015]本发明的工作原理是:如图1所示,当锂电池的电量不足时,使用外部适配器通过Micro USB接口对锂电池进行充电,充电时,外部适配器接通外部电源,通过Micro USB接口连接充电控制芯片,充电控制芯片经过判断后决定是否对锂电池充电,若适配器提供的电压状态符合充电标准,充电控制芯片向锂电池按设定的充电电流进行充电,锂电池充满之后,充电控制芯片自动终止充电模式。当系统进入正常工作过程,接通锂电池后,先经升压转换电路将3.7V电压变为标准5V电压,一路5V电压经3.3V电压转换电路后变为3.3V电压供电至射频通信电路和射频前端放大电路正常工作;另一路5V电压供电至模拟气压传感器正常工作。
[0016]上面结合附图原理框图对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施例,在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内,还可以对其做出种种变化。

Claims (10)

1.一种USB可充电的ZigBee网络无线气压传感器,其特征在于包括有ZigBee无线通讯模块、充电模块、模拟气压传感器,其中充电模块包括有充电控制芯片和接口电路,模拟气压传感器检测到气压变化产生模拟输出信号传输至ZigBee无线通讯模块,ZigBee无线通讯模块输出的信号经天线发送至ZigBee无线网络,充电模块中的充电控制芯片通过接口电路与外部电源连接,且充电控制芯片与锂电池连接,锂电池通过升压转换电路为模拟气压传感器供电,且升压转换电路通过电压转换电路为ZigBee无线通讯模块供电。
2.根据权利要求1所述的USB可充电的ZigBee网络无线气压传感器,其特征在于上述ZigBee无线通讯模块包括射频前端放大电路及射频通信电路,射频通信电路包括有微处理器及RF收发器,模拟气压传感器检测到气压变化产生模拟输出信号通过A/D转换端口传输至微处理器,微处理器输出的信号由RF收发器及射频放大电路经天线发送至ZigBee无线网络。
3.根据权利要求2所述的USB可充电的ZigBee网络无线气压传感器,其特征在于上述升压转换电路通过电压转换电路为射频通信电路和射频前端放大电路供电。
4.根据权利要求2所述的USB可充电的ZigBee网络无线气压传感器,其特征在于上述微处理器连接有指示模块。
5.根据权利要求4所述的USB可充电的ZigBee网络无线气压传感器,其特征在于上述指示模块是LED状态指示灯。
6.根据权利要求1所述的USB可充电的ZigBee网络无线气压传感器,其特征在于上述充电控制芯片设有电源管理单元。
7.根据权利要求2所述的USB可充电的ZigBee网络无线气压传感器,其特征在于上述微控制器是8051CPU内核。
8.根据权利要求1至7任一项所述的USB可充电的ZigBee网络无线气压传感器,其特征在于上述模拟气压传感器是MPX5700。
9.根据权利要求8所述的USB可充电的ZigBee网络无线气压传感器,其特征在于上述接口电路是Micro USB接口。
10.根据权利要求9所述的USB可充电的ZigBee网络无线气压传感器,其特征在于上述充电控制芯片是线性充电控制芯片。
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