CN204833669U - 一种基于ZigBee的气体检测传输模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于ZigBee的气体检测传输模块，包括依次连接的信号采集单元、控制处理单元、ZigBee无线传输单元以及与上述各单元连接的电源处理单元；信号采集单元包括气体检测传感器和运算放大器，将气体信号转化为模拟电压信号，经过运算放大器放大后，传输给控制处理单元；控制处理单元用于将模拟电压信号转化为数字信号，并传输给ZigBee无线传输单元，同时控制ZigBee无线传输单元工作；ZigBee无线传输单元用于将数字信号通过天线传输给远端接收机；电源处理单元通过外接电源向模块提供工作所需的电源。具有检测结果准确、待机功耗低、尺寸小、防掉电等特点；可广泛地应用于隧道施工、仓库存储及部分公共场所。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种气体检测装置，具体指一种基于ZigBee的气体检测传输模块。
背景技术
隧道中存在的有毒有害气体一直是施工中的主要危险源，如果施工不当极易发生重大安全事故。而隧道中有毒有害气体主要有甲烷、一氧化碳、硫化氢、氮气和数量不等的重烃以及微量的稀有气体等。根据化学性质我们将这些有毒有害气体分为可燃气体与有毒气体两大类。隧道中的可燃性气体主要成分为甲烷（CH4）和一些挥发性有机化合物（VOC），主要危害是气体易燃烧引起爆炸，从而对财产以及人的生命造成不可挽回的损失。值得一提的是甲烷（CH4）也可属于窒息性气体，虽其本身对机体无明显的毒害，但其造成的组织细胞缺氧，即由于吸入气体中氧浓度过低所致的缺氧性窒息。因此，施工前或施工中及时、准确地进行有毒有害气体检测，是减少事故发生的重要保障。现有的有毒有害气体检测装置不能进行远距离的无线信号传送，操作人员均需要现场进行数据的采集、处理，因现场环境危险、复杂，存在较大的人员安全隐患。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型提供了一种待机功耗低、尺寸小、防掉电、基于ZigBee的有毒有害气体检测传输模块。
本实用新型采取以下技术方案：
一种基于ZigBee的气体检测传输模块，包括依次连接的信号采集单元、控制处理单元、ZigBee无线传输单元以及与上述各单元连接的电源处理单元；
所述信号采集单元包括气体检测传感器和运算放大器，由气体检测传感器采集气体信号并转化为模拟电压信号，经过运算放大器放大后，传输给控制处理单元；
所述控制处理单元将模拟电压信号转化为数字信号，并传输给ZigBee无线传输单元，同时控制ZigBee无线传输单元工作；
所述ZigBee无线传输单元用于将数字信号通过天线传输给远端接收机；
所述电源处理单元通过外接电源向模块提供工作所需的电源，包括充电管理电路、稳压电路、低压指示和欠压保护电路。
进一步地，所述信号采集单元包含了3个气体检测传感器，可同时检测多种气体。
进一步地，所述信号采集单元的运算放大器采用差动式调理电路来抑制共模干扰。
进一步地，所述控制处理单元采用TIMSP430系列单片机，以降低待机功耗。
进一步地所述ZigBee无线传输单元采用PIFA天线将信号传输给远端接收机，以减小模块尺寸。
本实用新型的有益效果是：基于ZigBee可实现数据的远端传输，保证了操作人员的人生安全，能够检测多种有毒有害气体，具有检测结果准确、待机功耗低、尺寸小、防掉电等特点；可广泛地应用于隧道施工、仓库存储及部分公共场所。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图；
图2为本实用新型的电路拓扑图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本实用新型及其效果作进一步阐述。
如图1所示，一种基于ZigBee的气体检测传输模块，包括依次连接的信号采集单元、控制处理单元、ZigBee无线传输单元以及与上述各单元连接的电源处理单元；
所述信号采集单元包括气体检测传感器和运算放大器，由气体检测传感器采集气体信号并转化为模拟电压信号，经过运算放大器放大后，传输给控制处理单元；气体检测传感器设置有3个，实现同时检测多种有毒有害气体；运算放大器采用差动式调理电路来抑制共模干扰，有效提高了信号采集的精度。
所述控制处理单元用于将模拟电压信号转化为数字信号，并传输给ZigBee无线传输单元，同时控制ZigBee无线传输单元工作；控制处理单元包含一个16位msp430控制电路，并采用TIMSP430系列的单片机，能有效降低设备的待机功耗。
所述ZigBee无线传输单元主要是基于RadioPulse的MG2450搭建，能够将数字信号通过PIFA天线传输给远端接收机；PIFA天线的选用能有效减小模块的尺寸，提高模块的集成度。
所述电源处理单元通过外接电源向模块提供工作所需的电源，包括充电管理电路、稳压电路、低压指示和欠压保护电路，能够有效应对设备短时掉电状况。
工作过程为：当外接电源时，电源处理单元将输入的5V直流电给锂电池充电的同时，也给后接的稳压电路供电，再由稳压电路给模块的各个单元供电；当外接电源断电时，低压指示和欠压保护电路工作，直接由锂电池给后接稳压电路供电，再由稳压电路分别供给信号采集单元、控制处理单元和ZigBee无线传输单元。信号采集单元由气体检测传感器将采集到的气体信号转化为模拟电压信号，模拟电压信号经过低噪声运算放大器进行放大后，传输给后续的控制处理单元。控制处理单元将传递来的模拟电压信号转化为数字信号，传递给ZigBee无线传输单元，同时控制ZigBee无线传输单元工作。ZigBee无线传输单元主要是基于RadioPulse的MG2450搭建，工作在2.4G频段，能将2.4G信号通过天线传递给远端接收机。
以上实施例仅是示例性的，并不会局限本实用新型，应当指出对于本领域的技术人员来说，在本实用新型所提供的技术启示下，所做出的其它等同变型和改进，均应视为本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于ZigBee的气体检测传输模块，其特征在于：包括依次连接的信号采集单元、控制处理单元、ZigBee无线传输单元以及与上述各单元连接的电源处理单元；
所述信号采集单元包括气体检测传感器和运算放大器，由气体检测传感器采集气体信号并转化为模拟电压信号，经过运算放大器放大后，传输给控制处理单元；
所述控制处理单元将模拟电压信号转化为数字信号，并传输给ZigBee无线传输单元，同时控制ZigBee无线传输单元工作；
所述ZigBee无线传输单元用于将数字信号通过天线传输给远端接收机；
所述电源处理单元通过外接电源向模块提供工作所需的电源，包括充电管理电路、稳压电路、低压指示和欠压保护电路。
2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的气体检测传输模块，其特征在于：所述信号采集单元包含3个气体检测传感器，可同时检测多种气体。
3.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的气体检测传输模块，其特征在于：所述信号采集单元的运算放大器采用差动式调理电路来抑制共模干扰。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种基于ZigBee的气体检测传输模块，其特征在于：所述控制处理单元采用TIMSP430系列单片机。
5.根据权利要求1-3任一所述的一种基于ZigBee的气体检测传输模块，其特征在于：所述ZigBee无线传输单元采用PIFA天线将信号传输给远端接收机。
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| CN (1) | CN204833669U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105891115A (zh) * | 2016-06-02 | 2016-08-24 | 盐城工学院 | 一种基于ZigBee的烟气成分监测装置及方法 |
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- 2015-08-07 CN CN201520586576.0U patent/CN204833669U/zh active Active
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