CN203055127U - 一种基于无线物联网的微功耗压力变送器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是有关于一种基于无线物联网的微功耗压力变送器，该基于无线物联网的微功耗压力变送器包括主控制器以及与主控制器连接的压力传感器、数据传送模块、电源、LCD模块、A/D转换模块和模拟滤波电路，其中，数据传送模块采用无线数据传送模块。本实用新型一种基于无线物联网的微功耗压力变送器具有稳定性高、数据传输可靠、微功耗、可通讯、数据后处理方便、数据采集精度高的优点。

Description

一种基于无线物联网的微功耗压力变送器

技术领域

本实用新型涉及物联网中的智能变送器领域，特别是涉及一种基于无线物联网的微功耗压力变送器。

背景技术

目前，物联网的前端采集设备大多采用有线多点压力采集系统，这种传统的多点采集系统需要用导线与每个压力采集节点连接，其通过压力传感器采集现场的压力，再将采集到的跟随压力变化的电阻变化信号经过处理电路变成电压信号，电压信号经过滤波被传送给主控制器的模拟数字转换电路，通过主控制器CPU将电压信息转变成数字信息，这个数字化的压力信息通过现场总线传输给接收中心，也可以通过LCD显示，该技术成熟，制作成本相对较低，但是施工时，普通仪表需要现场布线及维护成本比较高，可靠性、安全性较差。

由此可见，上述有线多点压力采集系统在使用上存在不便和缺陷，而压力变送器正朝着高精度、低功耗、多功能、总线标准化、与计算机及网络的互联性、高可靠性及安全性等高科技的方向迅速发展，如何创设一种能直接在目标地点进行现场数据采集，数据后处理方便、数据采集精度高、数据传输可靠，并且具有无线通信能力，低功耗、稳定性高的基于无线物联网的微功耗压力变送器，实属当前重要研发课题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于无线物联网的微功耗压力变送器，使其具备稳定性高、数据传输可靠、低功耗、可通讯、方便数据后处理、数据采集精度高的特点，从而克服有线多点压力采集系统需现场布线，施工维护成本高，可靠性、安全性差等问题。

为解决上述技术问题，本实用新型一种基于无线物联网的微功耗压力变送器，包括主控制器以及与主控制器连接的压力传感器、数据传送模块、电源、LCD模块、A/D转换模块和模拟滤波电路，其中，数据传送模块采用无线数据传送模块。

进一步地，所述数据传送模块为ZIGBEE收发器。

所述收发器天线的外部设有防腐蚀绝缘套。

所述的电源采用锂电池供电。

所述的无线数据传送模块采用zigbee无线通讯或者通过无线HART协议，通讯频率为2.4GMHz，通讯距离为300m。

所述压力传感器采用扩散硅压力传感器。

所述主控制器采用MSP430芯片。

所述的压力传感器还连接有K型热电偶采集电路。

所述LCD模块采用自定义段式LCD。

所述按键由处于LCD模块正面的两个磁开关组成。

采用以上设计后，本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本实用新型采用微功耗技术，具有低工作电流和微小的休眠状态电流，节省用电量，延长电池使用寿命，传感器电路在不采集数据时关闭，无线模块在不通讯时处于休眠模式，上述措施都是为了节省用电量，延长电池的使用寿命；

2、本实用新型采用无线传输技术，可进行移动测量，采集现场无需任何布线，传感器可以放置在任意位置，方便实用；

3、解决有线测量带来的可靠性、安全性等问题。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型基于无线物联网的微功耗压力变送器的组成示意图。

图2是本实用新型基于无线物联网的微功耗压力变送器电路组成示意图。

图3是本实用新型的主控MCU的电路原理图。

图4是本实用新型的压力传感器模拟滤波原理图。

图5是本实用新型的采用K型热电偶的温度采集原理图。

图6是本实用新型数据传送模块原理图。

图7是本实用新型的LCD模块及按键接口原理图。

图8是本实用新型的软件系统流程图。

具体实施方式

请参阅图1、图2所示，本实用新型基于无线物联网的微功耗压力变送器硬件装置结构，主要包括主控制器以及与主控制器连接的压力传感器、数据传送模块、电源、LCD模块、A/D转换模块和模拟滤波电路，其中，数据传送模块采用无线数据传送模块。

请配合参阅图3所示，主控制器采用MSP430芯片完成采集、运算、通讯、按键处理等全部控制功能。处理器工作采用间歇方式，大部分时间处于休眠状态，极少的工作时间全速运行，减少了功耗。

请配合参阅图4所示，压力传感器优选扩散硅压力传感器，测量精度高，测量范围为0～60MPa。压力传感器采集现场的参数，再将采集到的压力电阻信号-电压信号进行低通滤波后输送至A/D转换器的输入端，A/D转换器位于主控制器内部，通过主控制器的A/D转换器将压力信息转变成无线数字信号传送给接收中心。

请配合参阅图5所示，本实用新型加入了热电偶的采集电路，同时在芯片内进行补偿，对压力传感器进行温度的补偿，进一步提高压力的精度。

请配合参阅图6所示，数据传送模块采用无线数据传送模块，优选低成本、高度集成的Zigbee收发模块，专为低功耗无线应用而设计，只有需要发送数据时工作，其他时间关闭，减少了功耗。也可采用无线HART协议，通讯频率为2.4GMHz，通讯距离为300m，这两种协议的物理层的协议都是IEEE802.15.4。此外，还可在天线的外部设置防腐蚀绝缘套。

请配合参阅图7所示，LCD模块采用自定义的段式LCD，内部带有驱动电路，显示内容在上面带有类似于模拟显示的表头，下面有数字显示，可以显示压力参数、电池容量、无线信号强度、报警信息。LCD模块在正常使用过程中关闭显示，以节省功耗。在此过程中，具有低工作电流和极小的休眠状态电流，这种低电流特性应用于长寿命电池供电的系统是很理想的。

电源采用电池供电，一般采用大容量高性能锂电池供电，寿命1～2年，无需外接电源供电。

按键由位于LCD模块正面的两个磁开关组成，辅助按键的多种组合实现不同的功能。

请配合参阅图8所示，工作时，压力传感器的输出信号进行补偿调整后输送至A/D转换器的输入端,经A/D转换器转换成数字信号输送至主控制器,由主控制器将A/D转换器输出的数字信号与其内存中写有的不可更改的编号或代码一起打包输送至无线收发电路并通过与无线收发电路相连的射频天线以无线方式发送至接收中心，并通过LCD显示数据和结果。

本实用新型基于无线物联网的微功耗压力变送器将控制对象的压力参数变成数字信号，并对接收端发送无线信号，对系统实行检测、调节和控制。可直接与一般工业热电阻、热电偶连接，与现场传感元件构成一体化结构。基于无线物联网的微功耗压力变送器器在工业自动化控制系统处于感知来自现场的物理参数的前端仪器，并把参数传输给后端的采集控制系统，通过采集控制系统, 将采集到压力信息转变成无线数字信号送给上位计算机及信息管理网络，以便在远程控制端，及时查看系统的工作状况，能够及时处理异常工作问题。仪表处于控制系统的前端，仪表的稳定及可靠性在整个控制系统中起到重要的作用。

本实用基于无线物联网的微功耗压力变送器可实现远程实时监控，无线传输，无需现场布线，省去普通仪表需要现场布线的麻烦，既节省了人力，又节省了施工的成本。该基于无线物联网的微功耗压力变送器特别适用于现场无法供电且又需要数据进行实时传输的油田、油井、供暖等输出管道和水井压力的巡回检测。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于无线物联网的微功耗压力变送器，其特征在于包括主控制器以及与主控制器连接的压力传感器、数据传送模块、电源、LCD模块、A/D转换模块和模拟滤波电路，其中，数据传送模块采用无线数据传送模块。 

2.根据权利要求1所述的基于无线物联网的微功耗压力变送器，其特征在于：所述数据传送模块为ZIGBEE 收发器。

3.根据权利要求2所述的基于无线物联网的微功耗压力变送器，其特征在于：所述ZIGBEE收发器的天线的外部设有防腐蚀绝缘套。

4.根据权利要求1所述的基于无线物联网的微功耗压力变送器，其特征在于：所述的电源采用锂电池供电。

5.根据权利要求1所述的基于无线物联网的微功耗压力变送器，其特征在于：所述的无线数据传送模块采用zigbee无线通讯或者通过无线HART协议，通讯频率为2.4GHz，通讯距离为300m。

6.根据权利要求1所述的基于无线物联网的微功耗压力变送器，其特征在于：所述压力传感器采用扩散硅压力传感器。

7.根据权利要求1所述的基于无线物联网的微功耗压力变送器，其特征在于：所述主控制器采用MSP430芯片。

8.根据权利要求1所述的基于无线物联网的微功耗压力变送器，其特征在于：所述的压力传感器还连接有K型热电偶采集电路。

9.根据权利要求1所述的基于无线物联网的微功耗压力变送器，其特征在于：所述LCD模块采用自定义段式LCD。 

10.根据权利要求1所述的基于无线物联网的微功耗压力变送器，其特征在于：所述LCD模块正面设有两个磁开关。 

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