CN114828472B - 一种小型化液压泵无线通讯介入装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于液压泵无线通讯领域，公开了一种小型化液压泵无线通讯介入装置，包括通讯传输组件、FPGA芯片、总线组件、射频组件、电源系统、对外接口和用于安装上述部件的装置壳体，电源系统连接并给FPGA芯片、射频组件和通讯传输组件供电；通讯传输组件通过对外接口连接小型化液压泵的传感器，通讯传输组件将传感器信号发送给总线组件，总线组件将传感器信号转换后发送给FPGA芯片；FPGA芯片将接收到的信号转换为基站所需的标准化信号类型，并通过射频组件发送。本发明利用无线射频模组实现液压泵的无线通讯，无线通讯技术的传输稳定性特点可以保障液压泵传输信息的可靠性，并且确保了小型化的空间使用需求。
Description
技术领域
本发明属于液压泵无线通讯领域，涉及一种液压泵通讯装置，具体涉及一种小型化液压泵无线通讯介入装置。
背景技术
无线通讯技术是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通讯方式，如WIFI通讯技术、5G通讯技术、蓝牙通讯技术等均属于无线通讯技术的扩展。根据无线通讯传输媒介可以将无线通讯分为基于微波通信和基于卫星通信，其中微波通讯通过建立中转基站实现无线信息交互；卫星通讯是利用通信卫星作为中转站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通讯联系。随着无线通讯技术的发展与成熟，无线通讯技术逐渐取代传统有线通讯成为设备通讯主流模式。传统的液压泵数据信息通过线缆进行数据通讯连接，但存在一些问题：
1、现有的液压泵通讯采用繁重的线缆进行通讯，增加了整体冗余重量。
2、现有的液压泵通讯线缆布线繁杂且整体体积占比较大，未考虑集成化布局，空间利用率较低。
3、现有的液压泵通讯方式因受布局环境影响易受到强电干扰，且设备间信息交互程度较低。
发明内容
本发明的目的：为了解决上述问题，本发明提供了一种小型化液压泵无线通讯介入装置，采用无线通讯方式取代原有的有线通讯方式可以较大的提升液压泵通讯系统的集成度并降低线缆无效重量。同时伴随着无线通讯技术的研发深入，复杂环境下的传输可靠性与传输时延性得到了显著地改善，为液压泵的无线通讯研究提供了更优的解决方案。
本发明的技术方案如下：
一种小型化液压泵无线通讯介入装置，包括通讯传输组件、FPGA芯片、总线组件、射频组件、电源系统、对外接口和用于安装上述部件的装置壳体，电源系统连接并给FPGA芯片、射频组件和通讯传输组件供电；通讯传输组件通过对外接口连接小型化液压泵的传感器，通讯传输组件将传感器信号发送给总线组件，总线组件将传感器信号转换后发送给FPGA芯片；FPGA芯片将接收到的信号转换为基站所需的标准化信号类型，并通过射频组件发送。
进一步的，射频组件包括内置贴片式FPC天线，内置贴片式FPC天线设在壳体内用于无线信号发送。
进一步的，装置壳体采用终端设备锐边工艺进行加工并对壳体进行金属件导电氧化处理，并进行三防涂漆处理。因为本装置是用于小型化液压泵，使用空间有限，因此无线终端也必须小型化，因此使用内贴天线，为了保证内贴电线的传输效果，因此对壳体进行金属件导电氧化处理。
进一步的，电源系统包括若干种同步降压型转换器,将电压降低后对装置和装置内的所有电子元件供电。
进一步的，同步降压型DC/DC转换器利用相关电子元件进行引脚串联实现供电电压从5V降至3.3V；并通过引脚串联将供电电压从5V降至4V。
进一步的，总线组件包括串口通讯系统，串口通讯系统采用电平电压转换器和放大器将传感器信号转换为RS422总线信号。
进一步的，总线组件的串口通讯系统还通过电平电压转换器与放大器串联将RS422数据转化为串口通讯数据。
进一步的，总线组件包括串口通讯系统，串口通讯系统采用电平电压转换器、IC收发器和隔离电源模块将传感器信号转换为CAN总线信号。
进一步的，总线组件的串口通讯系统还通过电平电压转换器和IC收发器将CAN类型数据转化为串口通讯数据，利用隔离电源模块将电源供电转化为CAN数据元件电压。
进一步的，FPGA芯片是嵌入式FPGA芯片。
本发明的有益效果：
1)利用无线射频模组实现液压泵的无线通讯，无线通讯技术的传输稳定性特点可以保障液压泵传输信息的可靠性；
2)本发明通过采用无线通讯集成化的方式将控制功能汇总至同一电路板中，与传统的分布式布局相比，降低了对底层设计的要求。且集成化布局采用标准电子元器件，可维修性更高。此外采用无线通讯介入装置进行无线通讯降低了液压泵对通讯线缆的依赖性，大幅度缩减了通讯电缆的使用情况，降低了系统开发成本；
3)小型化液压泵无线通讯介入装置采用独立电源系统，与机电设备电源系统供电互不干涉，实现液压泵的稳定运转；
4)本发明通过采用内置贴片式FPC天线，配合进行过金属件导电氧化处理的壳体，在适用于小型化液压泵的有限空间使用环境下，不仅保证了满足空间要求，还保证了无线传输效果。
附图说明
图1是小型化液压泵无线通讯介入装置实物示意图；
图2是小型化液压泵无线通讯介入装置分系统连接示意图；
图3是小型化液压泵无线通讯介入装置无线数据传输数据流示意图。
具体实施方式
本部分是本发明的实施例，用于解释和说明本发明的技术方案。
一种小型化液压泵无线通讯介入装置，包括通讯传输组件、FPGA芯片、总线组件、射频组件、电源系统、对外接口和用于安装上述部件的装置壳体，电源系统连接并给FPGA芯片、射频组件和通讯传输组件供电；通讯传输组件通过对外接口连接小型化液压泵的传感器，通讯传输组件将传感器信号发送给总线组件，总线组件将传感器信号转换后发送给FPGA芯片；FPGA芯片将接收到的信号转换为基站所需的标准化信号类型，并通过射频组件发送。
射频组件包括内置贴片式FPC天线，内置贴片式FPC天线设在壳体内用于无线信号发送。
装置壳体采用终端设备锐边工艺进行加工并对壳体进行金属件导电氧化处理，并进行三防涂漆处理。因为本装置是用于小型化液压泵，使用空间有限，因此无线终端也必须小型化，因此使用内贴天线，为了保证内贴电线的传输效果，因此对壳体进行金属件导电氧化处理。
电源系统包括若干种同步降压型转换器,将电压降低后对装置和装置内的所有电子元件供电。
同步降压型DC/DC转换器采用若干电子元件进行引脚串联实现供电电压从5V降至3.3V；并通过引脚串联将供电电压从5V降至4V。
总线组件包括串口通讯系统，串口通讯系统采用电平电压转换器和放大器将传感器信号转换为RS422总线信号。
总线组件的串口通讯系统还通过电平电压转换器与放大器串联将RS422数据转化为串口通讯数据。
总线组件包括串口通讯系统，串口通讯系统采用电平电压转换器、IC收发器和隔离电源模块将传感器信号转换为CAN总线信号。
总线组件的串口通讯系统还通过电平电压转换器和IC收发器将CAN类型数据转化为串口通讯数据，利用隔离电源模块将电源供电转化为CAN数据元件电压。
FPGA芯片是嵌入式FPGA芯片。
下面通过附图进一步说明本发明的另一个实施例。
本发明将原有液压泵有线通讯更改为无线通讯，将所有无线通讯功能集成到同一硬件PCB板中，并在主处理芯片中嵌入相应的软件控制程序，使液压泵具有无线通讯的功能，更好地适配未来液压泵等机电设备智能化、轻质化的发展需求。
如图1和图2所示，本发明的一种小型化液压泵无线通讯介入装置包括：通讯介入装置壳体、电源系统、串口通讯系统、数据调度系统、USB总线通讯系统、射频接收系统、信号接收天线、硬件通讯接口系统；
通讯介入装置壳体内部进行分区布局安置各个子系统电子元件。
PCB原理板搭载电源系统、串口通讯系统、数据调度系统、总线通讯系统、射频接收系统、硬件通讯接口系统。
数据调度系统通过PCB布线与电源系统、串口通讯系统、USB总线通讯系统、射频接收系统相关联。并通过采用双面PCB布线的方式实现最小化处理。
电源系统将外部接入5V电源分别降压至4V与3.3V电压发送至所需电子元件电压引脚端。采用相关压降电子元件实现系统供电与硬件电路板上电子元件供电，并利用电子元件进行引脚串联实现供电电压从5V降至3.3V；所述电子元件通过引脚串联将供电电压从5V降至4V。
电子元件PCB布局采用符合相关设计标准的PCB准则进行排线布局，并采用统一焊锡的方式进行电子元件安置，所有电子元件进行双面PCB制板布线
射频接系统与部分电源系统共同组成无线接入模块；所述FPGA处理芯片与内存与闪存组件共同组成数据调度模块；所述电源模块与数据调度模块及无线接入模块共同组成无线通讯介入装置硬件电路构成。信号接收天线采用内置贴片式FPC天线进行无线信号接收，通讯介入装置壳体采用终端设备锐边工艺进行加工并对壳体进行金属件导电氧化处理，并进行三防涂漆处理。因为本装置是用于小型化液压泵，使用空间有限，因此无线终端也必须小型化，因此使用内贴天线，为了保证内贴电线的传输效果，因此对壳体进行金属件导电氧化处理。
硬件电路PCB板与通讯接口及贴片天线封装至通讯介入装置壳体中共同构成整体小型化液压泵无线通讯介入装置，硬件通讯接口系统中航空插头通过DB9型接口与PCB板进行焊接使接口与PCB内部电路进行交联。
参考图3所示，基于上述所设计的一种小型化液压泵无线通讯介入装置，提供无线通讯数据流传输流程。根据液压泵的作动协议通讯格式通过无线装置中的数据调度模块将RS422类型数据格式转化为UART类型格式，并通过FPGA芯片将UART信号转化为标准USB信号，利用USB总线通讯系统将标准USB信号转化为USB信号，通过射频模组将USB信号转化为无线信号发送并通过无线基站进行数据传输。
其中，串口通讯系统，采用MAX3491电子元件与TXS0102DCTR电子元件实现无线通讯介入装置的RS422数据通讯；采用CAN通讯电子元件实现无线通讯介入装置的CAN类型数据通讯；采用网端元件实现无线通讯介入装置以太网接口通讯。利用串口通讯电路实现串口信息转换；RS422通讯电子元件通过元件引脚串联进行RS422数据转化为串口通讯数据；CAN通讯电子元件通过引脚串联实现CAN类型数据转化，利用电压转换电子元件将电源5V供电转化为CAN数据元件电压。
数据调度系统，利用Linux操作系统内嵌FPGA处理芯片实现无线通讯信息的处理，采用配套的镁光DDR3内存及FLASH元件实现信息存储，并将转换后的液压泵传输信息进行处理。
USB总线通讯系统，采用USB3320C电子元件以及mini_usb模块将FPGA系统传输的USB信号转化为标准USB信号进行传输。
Claims (9)
1.一种小型化液压泵无线通讯介入装置，其特征在于，包括通讯传输组件、FPGA芯片、总线组件、射频组件、电源系统、对外接口和用于安装上述部件的装置壳体，电源系统连接并给FPGA芯片、射频组件和通讯传输组件供电；通讯传输组件通过对外接口连接小型化液压泵的传感器，通讯传输组件将传感器信号发送给总线组件，总线组件将传感器信号转换后发送给FPGA芯片；FPGA芯片将接收到的信号转换为基站所需的标准化信号类型，并通过射频组件发送；
总线组件包括串口通讯系统，串口通讯系统采用电平电压转换器和放大器将传感器信号转换为系统通讯总线信号；
装置壳体内部进行分区布局安置各个子系统电子元件，PCB原理板搭载电源系统、串口通讯系统、数据调度系统、总线组件、射频接收系统、硬件通讯接口系统；数据调度系统通过PCB布线与电源系统、串口通讯系统、USB总线通讯系统、射频接收系统相关联；并通过采用双面PCB布线的方式实现最小化处理；
射频接系统与部分电源系统共同组成无线接入模块；所述FPGA芯片与内存与闪存组件共同组成数据调度模块；所述电源系统与数据调度模块及无线接入模块共同组成无线通讯介入装置硬件电路构成；
硬件电路PCB板与通讯接口及贴片天线封装至通讯介入装置壳体中共同构成整体小型化液压泵无线通讯介入装置，硬件通讯接口系统中航空插头通过DB9型接口与PCB板进行焊接使接口与PCB内部电路进行交联。
2.根据权利要求1所述的一种小型化液压泵无线通讯介入装置，其特征在于，射频组件包括内置贴片式FPC天线，内置贴片式FPC天线设在壳体内用于无线信号发送。
3.根据权利要求2所述的一种小型化液压泵无线通讯介入装置，其特征在于，装置壳体采用终端设备锐边工艺进行加工并对壳体进行金属件导电氧化处理，并进行三防涂漆处理；因为本装置是用于小型化液压泵，使用空间有限，因此无线终端也必须小型化，因此使用内贴天线，为了保证内贴电线的传输效果，因此对壳体进行金属件导电氧化处理。
4.根据权利要求1所述的一种小型化液压泵无线通讯介入装置，其特征在于，电源系统包括若干种同步降压转换器,将电压降低后对装置和装置内的所有电子元件供电。
5.根据权利要求4所述的一种小型化液压泵无线通讯介入装置，其特征在于，同步降压型DC/DC转换器利用电子元件进行引脚串联实现供电电压从5V降至3.3V；并通过引脚串联将供电电压从5V降至4V。
6.根据权利要求1所述的一种小型化液压泵无线通讯介入装置，其特征在于，总线组件的串口通讯系统还通过电平电压转换器与放大器串联将系统通讯数据转化为串口通讯数据。
7.根据权利要求1所述的一种小型化液压泵无线通讯介入装置，其特征在于，总线组件包括串口通讯系统，串口通讯系统采用电平电压转换器、IC收发器和隔离电源模块将传感器信号转换为其他总线信号。
8.根据权利要求7所述的一种小型化液压泵无线通讯介入装置，其特征在于，总线组件的串口通讯系统还通过电平电压转换器和IC收发器将CAN类型数据转化为串口通讯数据，利用隔离电源模块将电源供电转化为CAN数据元件电压。
9.根据权利要求1所述的一种小型化液压泵无线通讯介入装置，其特征在于，FPGA芯片是嵌入式FPGA芯片。
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