CN208795402U - 一种分体式管压采集仪 - Google Patents

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刘威
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Abstract

本实用新型涉及一种分体式管压采集仪,包括采集仪主机和压力采集器,采集仪主机设有主控电路,主控电路包括第一微处理器、电源接口电路、第一通信接口电路、第二通信接口电路和数据存储电路,第一通信接口电路连接有第一无线通信模块,第二通信接口电路连接有第二无线通信模块;压力采集器设有压力采集电路,压力采集电路包括第二微处理器、电池接口电路、第三通信接口电路和压力传感器接口电路,电池接口电路连接有供电电池,第三通信接口电路连接有第三无线通信模块,压力传感器接口电路连接有压力传感器模块。其具有体积小、安全性高、防爆性能好、实用性强的优点,可提高安装和维护的便利性,并能降低设备成本。

Description

一种分体式管压采集仪
技术领域
本实用新型涉及一种压力采集装置,具体涉及一种分体式的管道压力采集装置。
背景技术
为保证燃气管网的安全运行,需要对燃气管道中的压力进行检测,以便将压力控制在安全范围内。目前本领域通常采用管压采集仪检测燃气管道中的压力。管压采集仪由压力采集器和主机构成,其通过安装于管道上的压力采集器检测压力,并将检测数据通过信号线传送到主机,由主机存储检测数据并按设定的周期将检测数据上传到服务器或上位机。现有的管压采集仪虽可实现检测管道压力的基本功能,但其在实际应用中还存在着诸多问题,有待进一步改进或安善,主要表现在以下方面:1、其压力采集器和主机是通过有线连接的,布线较为繁琐,且不便于维护;2、其主机采用的是外接电源,且受布线限制主机需与压力采集器一起安装在燃气管网的防爆区域内,安全性较差;3、受线缆连接点的影响,其主机外壳需进行防爆增厚处理,体积较大,影响了安装的灵活性和空间利用率;4、其压力采集器和主机是一对一的有线连接方式,对于相同的检测点需要较多的主机,设备成本较高。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种分体式管压采集仪,其具有体积小、安全性高、防爆性能好、实用性强的优点,可提高安装和维护的便利性,并能降低设备成本。
为解决现有技术中存在的上述问题,本实用新型提供的一种分体式管压采集仪,包括通过无线连接的采集仪主机和压力采集器,所述采集仪主机设有主控电路,主控电路包括第一微处理器以及分别与第一微处理器连接的电源接口电路、第一通信接口电路、第二通信接口电路和数据存储电路,第一通信接口电路连接有第一无线通信模块,第二通信接口电路连接有第二无线通信模块;所述压力采集器设有压力采集电路,压力采集电路包括第二微处理器以及分别与第二微处理器连接的电池接口电路、第三通信接口电路和压力传感器接口电路,电池接口电路连接有供电电池,第三通信接口电路连接有第三无线通信模块,压力传感器接口电路连接有压力传感器模块;其中,第一通信接口电路和第三通信接口电路为短距离无线通信接口电路,第一无线通信模块和第三无线通信模块为短距离无线通信模块,第二通信接口电路为远距离无线通信接口电路,第二无线通信模块为远距离无线通信模块。
进一步的,本实用新型一种分体式管压采集仪,其中,所述第一微处理器包括型号为STM32F103C6的单片机U1,单片机U1的OSC_IN管脚和OSC_OUT管脚连接有时钟电路,单片机U1的VBAT管脚连接有时钟电池;所述电源接口电路包括Header3型的接插件P1,接插件P1的端子2和端子3接地,接插件P1的端子1串联二极管D1和保险丝F1后连接有第一供电电路和第二供电电路,第一供电电路为第一微处理器、第一通信接口电路和数据存储电路供电,第二供电电路为第二通信接口电路供电。
进一步的,本实用新型一种分体式管压采集仪,其中,所述第一供电电路包括型号为MC34063的调压芯片U2,调压芯片U2的管脚1、管脚7和管脚8相互连接并串联电阻R1后与电源接口电路连接,调压芯片U2的管脚6与电源接口电路连接,调压芯片U2的管脚6与并联的电容C1和电容C2的公共端连接,电容C1和电容C2的另一公共端接地,调压芯片U2的管脚4接地,调压芯片U2的管脚3串联电容C3后接地,调压芯片U2的管脚5串联电阻R2后接地,调压芯片U2的管脚5串联电阻R3和电容C4后接地,调压芯片U2的管脚2串联反向设置的二极管D2后接地,调压芯片U2的管脚2串联电感L1和电容C5后接地,电阻R3和电容C4之间的连线取一点与电感L1和电容C5之间的连线连接,电感L1和电容C5之间的连线取一点作为第一供电电路的输出端;第一供电电路还包括电压检测电路,所述电压检测电路包括串联的电阻R4和电阻R5,电阻R4的另一端与调压芯片U2的管脚6连接,电阻R5的另一端接地,电阻R4和电阻R5之间的连线取一点与单片机U1的PB1/ADC_IN9/TIM3_CH4管脚连接。
进一步的,本实用新型一种分体式管压采集仪,其中,所述第二供电电路包括型号为LM22676-ADJ的调压芯片U3,调压芯片U3的VIN管脚串联电感L2后与电源接口电路连接,调压芯片U3的SW管脚串联电感L3和电容C6后接地,电感L3和电容C6之间的连线取一点作为第二供电电路的输出端;调压芯片U3的VIN管脚与并联的电容C7、电容C8和电容C9的公共端连接,电容C6、电容C8和电容C9的另一公共端接地,调压芯片U3的VIN管脚串联电阻R6后与EN管脚连接,L3和电容C6之间的连线取一点串联电阻R7后与调压芯片U3的FB管脚连接,调压芯片U3的FB管脚串联电阻R8后接地,调压芯片U3的BOOT管脚串联电容C10和反向设置的二极管D3后接地,电容C10和二极管D3之间的连线取一点与调压芯片U3的SW管脚连接,调压芯片U3的GND管脚接地;第二供电电路还包括第一开关电路,所述第一开关电路包括三极管Q1、电阻R9和电阻R10,三极管Q1的基极串联电阻R9后与单片机U1的PB0/ADC_IN8/TIM3_CH3管脚连接,三极管Q1的集电极与调压芯片U3的EN管脚连接,三极管Q1的发射极接地,电阻R10的两端对应与三极管Q1的基极和发射极连接。
进一步的,本实用新型一种分体式管压采集仪,其中,所述第一通信接口电路包括型号为MHDR1X8的排母P2,所述排母P2的端子1与第一供电电路的输出端连接,排母P2的端子2、端子3、端子4、端子5、端子6和端子7对应与单片机U1的PA8/TIM1_CH1/MCO管脚、PB12/SPI2_NSS/TIM1_BKIN管脚、PB13/SPI2_SCK/TIM1_CH1N管脚、PB15/SPI2_MOSI/TIM1_CH3N管脚、PB14/SPI2_MISO/TIM1_CH2N管脚和PA11/CANRX/USBDM/TIM1_CH4管脚连接,排母P2的端子8接地;所述第二通信接口电路包括Header4型的接插件P3,接插件P3的端子1与第二供电电路的输出端连接,接插件P3的端子2和端子3对应与单片机U1的PA2/USART2_TX/ADC_IN2/TIM2_CH3管脚和PA3/USART2_RX/ADC_IN3/TIM2_CH4连接,接插件P3的端子4接地。
进一步的,本实用新型一种分体式管压采集仪,其中,所述数据存储电路包括型号为AT45DBD41的存储芯片U4,所述存储芯片U4的SI管脚与单片机U1的PA7/SPI1_MOSI/ADC_IN7/TIM3_CH2管脚连接,存储芯片U4的SCK管脚与单片机U1的PA5/SPI1_SCK/ADC_IN5管脚连接,存储芯片U4的/CS管脚与单片机U1的PA4/SPI1_NSS/ADC_IN4管脚连接,存储芯片U4的SD管脚与单片机U1的PA6/SPI1_MISO/ADC_IN6/TIM3_CH1管脚连接,存储芯片U4的/PESET管脚与并联的电阻R11、电阻R12、电阻R13和电阻R14的公共端连接,电阻R11的另一端与存储芯片U4的SI管脚连接,电阻R12的另一端与存储芯片U4的SCK管脚连接,电阻R13的另一端与存储芯片U4的/CS管脚连接,电阻R14的另一端与存储芯片U4的SD管脚连接,存储芯片U4的/PESET管脚与第一供电电路的输出端连接,存储芯片U4的VCC管脚和/WP管脚相互连接并与第一供电电路的输出端连接,存储芯片U4的/WP管脚串联电容C11后接地。
进一步的,本实用新型一种分体式管压采集仪,其中,所述第二微处理器包括型号为MSP43OF149的单片机U5,单片机U5的XIN管脚和XOUT/TCLK管脚对应连接一晶振的两端;所述电池接口电路包括Header2型的接插件P4和接插件S1,接插件P4为电池接口,接插件S1为电源开关,接插件P4的端子2接地,接插件P4的端子1与接插件S1的端子2连接,接插件S1的端子1连接保险丝F2后作为电池接口电路的输出端;电池接口电路的输出端连接有第二开关电路,所述第二开关电路包括POMS管Q2、电阻R15和电阻R16,POMS管Q2的栅极串联电阻R15后连接单片机U5的P1.4/SMCLK管脚,POMS管Q2的源极与电池接口电路连接,POMS管Q2的漏极与压力传感器接口电路连接,电阻R16的两端对应与POMS管Q2的源极和栅极连接。
进一步的,本实用新型一种分体式管压采集仪,其中,所述压力传感器接口电路包括Header3型的接插件P5,接插件P5的端子1与POMS管Q2的漏极连接,接插件P5的端子2与单片机U5的P6.1/A1管脚连接,接插件P5的端子3接地;所述压力传感器模块包括硅基片和设置在硅基片上的平衡电桥,平衡电桥由电阻R17、电阻R18、电阻R19和电阻R20构成并连接有信号放大电路和AD转换电路。
进一步的,本实用新型一种分体式管压采集仪,其中,所述第三通信接口电路包括型号为MHDR1X8的排母P6,排母P6的端子1与电池接口电路连接,排母P6的端子2、端子3、端子4、端子5、端子6和端子7对应与单片机U5的P2.7/TA0管脚、P2.6/ADC12CLK管脚、P2.5/Rosc管脚、P2.4/CA1/TA2管脚、P2.3/CA0/TA1管脚和P2.2/CAOUT/TA0管脚连接,排母P6的端子8接地。
进一步的,本实用新型一种分体式管压采集仪,其中,所述压力采集电路还包括温度检测电路和编程接口电路,所述所述温度检测电路包括型号为LM50CIM3X的温度传感器U6,温度传感器U6的DQ管脚与单片机U5的P6.5/A5管脚连接,温度传感器U6的DQ管脚串联电容C12后接地,温度传感器U6的VCC管脚与POMS管Q2的漏极连接,温度传感器U6的GND管脚接地;所述编程接口电路包括JATAG接口,JATAG接口的端子端子1、端子2、端子3、端子4和端子6对应与单片机U5的TDO/TDI管脚、TDI管脚、TMS管脚、TCK管脚和RST/NMI管脚连接,JATAG接口的端子5接地。
本实用新型一种分体式管压采集仪与现有技术相比,具有以下优点:本实用新型通过设置通过无线连接的采集仪主机和压力采集器,让采集仪主机的主控电路设置第一微处理器以及分别与第一微处理器连接的电源接口电路、第一通信接口电路、第二通信接口电路和数据存储电路,并使第一通信接口电路连接第一无线通信模块,使第二通信接口电路连接第二无线通信模块。让压力采集器的压力采集电路设置第二微处理器以及分别与第二微处理器连接的电池接口电路、第三通信接口电路和压力传感器接口电路,并使电池接口电路连接供电电池,使第三通信接口电路连接第三无线通信模块,使压力传感器接口电路连接有压力传感器模块。其中,第一通信接口电路和第三通信接口电路为短距离无线通信接口电路,第一无线通信模块和第三无线通信模块为短距离无线通信模块,第二通信接口电路为远距离无线通信接口电路,第二无线通信模块为远距离无线通信模块。由此就构成了一种体积小、安全性高、防爆性能好、实用性强的分体式管压采集仪。在实际应用中,压力采集器安装于燃气管网防爆区域内的管道上,采集仪主机设置在燃气管网防爆区域外。由压力采集器检测管道内的压力,并将压力检测数据通过第三无线通信模块传输给采集仪主机。采集仪主机通过第一无线通信模块接收压力检测数据,并将压力检测数据存储于数据存储电路中;同时,采集仪主机根据设定的间隔时间,定期将存储于数据存储电路中的压力检测数据通过第二无线通信模块上传到服务器或上位机。本实用新型通过让主控电路设置第一通信接口电路和第一无线通信模块,让压力采集电路设置第三通信接口电路和第三无线通信模块,使两者通过无线连接进行通信,相比于现有的管压采集仪,不但省去了布线的繁琐工序,降低了安装难度,且可将采集仪主机移出燃气管网的防爆区域,提高了安全性。同时,本实用新型可实现一台采集仪主机通过无线连接多个压力采集器,对于相同的检测点可大量减少采集仪主机的使用数量,能有效降低设备成本。
下面结合附图所示具体实施方式对本实用新型一种分体式管压采集仪作进一步详细说明:
附图说明
图1为本实用新型一种分体式管压采集仪的主控电路的总体结构示意图;
图2为本实用新型一种分体式管压采集仪的第一微处理器的示意图;
图3为本实用新型一种分体式管压采集仪的电源接口电路的示意图;
图4为本实用新型一种分体式管压采集仪的第一供电电路的示意图;
图5为本实用新型一种分体式管压采集仪的第二供电电路的示意图;
图6为本实用新型一种分体式管压采集仪的第一开关电路的示意图;
图7为本实用新型一种分体式管压采集仪的第一通信接口电路的示意图;
图8为本实用新型一种分体式管压采集仪的第二通信接口电路的示意图;
图9为本实用新型一种分体式管压采集仪的数据存储电路的示意图;
图10为本实用新型一种分体式管压采集仪的压力采集电路的示意图;
图11为本实用新型一种分体式管压采集仪的第二微处理器的示意图;
图12为本实用新型一种分体式管压采集仪的电池接口电路的示意图;
图13为本实用新型一种分体式管压采集仪的第二开关电路的示意图;
图14为本实用新型一种分体式管压采集仪的压力传感器接口电路的示意图;
图15为本实用新型一种分体式管压采集仪的压力传感器模块的示意图;
图16为本实用新型一种分体式管压采集仪的第三通信接口电路的示意图;
图17为本实用新型一种分体式管压采集仪的温度检测电路的示意图;
图18为本实用新型一种分体式管压采集仪的编程接口电路的示意图。
具体实施方式
首先需要说明的,本实用新型中所述的上、下、前、后、左、右等方位词只是根据附图进行的描述,以便于理解,并非对本实用新型的技术方案以及请求保护范围进行的限制。
如图1和图10所示本实用新型一种分体式管压采集仪的具体实施方式,包括通过无线连接的采集仪主机和压力采集器。在采集仪主机的壳体中设置主控电路,让主控电路设置第一微处理器以及分别与第一微处理器连接的电源接口电路、第一通信接口电路、第二通信接口电路和数据存储电路,并使第一通信接口电路连接第一无线通信模块,使第二通信接口电路连接第二无线通信模块。在压力采集器的壳体中设置压力采集电路,让压力采集电路设置第二微处理器以及分别与第二微处理器连接的电池接口电路、第三通信接口电路和压力传感器接口电路,并使电池接口电路连接供电电池,使第三通信接口电路连接第三无线通信模块,使压力传感器接口电路连接压力传感器模块。其中,第一通信接口电路和第三通信接口电路采用短距离无线通信接口电路,第一无线通信模块和第三无线通信模块采用短距离无线通信模块,第二通信接口电路采用远距离无线通信接口电路,第二无线通信模块采用远距离无线通信模块。
通过以上设置就构成了一种体积小、安全性高、防爆性能好、实用性强的分体式管压采集仪。在实际应用中,压力采集器由电池供电,其安装在燃气管网防爆区域内的管道上,采集仪主机由外接电源供电,其设置在燃气管网防爆区域外。由压力采集器检测管道内的压力,并将压力检测数据通过第三无线通信模块传输给采集仪主机。采集仪主机通过第一无线通信模块接收压力检测数据,并将压力检测数据存储于数据存储电路中;同时,采集仪主机根据设定的间隔时间,定期将存储于数据存储电路中的压力检测数据通过第二无线通信模块上传到服务器或上位机。本实用新型通过让主控电路设置第一通信接口电路和第一无线通信模块,让压力采集电路设置第三通信接口电路和第三无线通信模块,使两者通过无线连接进行通信,相比于现有的管压采集仪,不但省去了布线的繁琐工序,降低了安装难度,且可将采集仪主机移出燃气管网的防爆区域,提高了安全性。同时,本实用新型可实现一台采集仪主机通过无线连接多个压力采集器,对于相同的检测点可大量减少采集仪主机的使用数量,能有效降低设备成本。
作为具体实施方式,如图2所示,本实用新型中的第一微处理器采用了型号为STM32F103C6的单片机U1,其具有能耗低、性能稳定的特点。其中,单片机U1的OSC_IN管脚和OSC_OUT管脚连接有时钟电路,单片机U1的VBAT管脚连接有时钟电池。需要说明的是,第一微处理器不限于采用型号为STM32F103C6的单片机,还可以采用同等功能的其他微处理器,同样可实现本实用新型的技术目的。如图3所示,本实用新型中的电源接口电路采用了Header3型的接插件P1,接插件P1的端子2和端子3接地,接插件P1的端子1串联二极管D1和保险丝F1后作为电源接口电路的输出端并分别连接第一供电电路和第二供电电路,其中,第一供电电路为第一微处理器、第一通信接口电路和数据存储电路供电,第二供电电路为第二通信接口电路供电。在实际应用中,通过让接插件P1连接外部电源,即可通过第一供电电路和第二供电电路供电。外部电源可采取蓄电池、市电等多种形式。
如图4所示,本具体实施方式让第一供电电路采用了型号为MC34063的调压芯片U2。其中,调压芯片U2的管脚1、管脚7和管脚8相互连接并串联电阻R1后与电源接口电路连接。调压芯片U2的管脚6与电源接口电路连接,调压芯片U2的管脚6与并联的电容C1和电容C2的公共端连接,电容C1和电容C2的另一公共端接地。调压芯片U2的管脚4接地。调压芯片U2的管脚3串联电容C3后接地。调压芯片U2的管脚5串联电阻R2后接地,调压芯片U2的管脚5串联电阻R3和电容C4后接地。调压芯片U2的管脚2串联反向设置的二极管D2后接地,调压芯片U2的管脚2串联电感L1和电容C5后接地。电阻R3和电容C4之间的连线取一点与电感L1和电容C5之间的连线连接。电感L1和电容C5之间的连线取一点作为第一供电电路的输出端。第一供电电路还设置了电压检测电路,以便于控制。电压检测电路包括串联的电阻R4和电阻R5,电阻R4的另一端与调压芯片U2的管脚6连接,电阻R5的另一端接地,电阻R4和电阻R5之间的连线取一点与单片机U1的PB1/ADC_IN9/TIM3_CH4管脚连接。
如图5所示,本具体实施方式让第二供电电路采用了型号为LM22676-ADJ的调压芯片U3。其中,调压芯片U3的VIN管脚串联电感L2后与电源接口电路连接。调压芯片U3的SW管脚串联电感L3和电容C6后接地。电感L3和电容C6之间的连线取一点作为第二供电电路的输出端。调压芯片U3的VIN管脚与并联的电容C7、电容C8和电容C9的公共端连接,电容C6、电容C8和电容C9的另一公共端接地。调压芯片U3的VIN管脚串联电阻R6后与EN管脚连接。L3和电容C6之间的连线取一点串联电阻R7后与调压芯片U3的FB管脚连接。调压芯片U3的FB管脚串联电阻R8后接地。调压芯片U3的BOOT管脚串联电容C10和反向设置的二极管D3后接地。电容C10和二极管D3之间的连线取一点与调压芯片U3的SW管脚连接。调压芯片U3的GND管脚接地。如图6所示,第二供电电路还设置了第一开关电路,以便于对第二供电电路的输出电压进行控制,进而控制第二通信接口电路的通断电状态。第一开关电路包括三极管Q1、电阻R9和电阻R10,其中,三极管Q1的基极串联电阻R9后与单片机U1的PB0/ADC_IN8/TIM3_CH3管脚连接,三极管Q1的集电极与调压芯片U3的EN管脚连接,三极管Q1的发射极接地,电阻R10的两端对应与三极管Q1的基极和发射极连接。本实用新型通过第一开关电路控制第二通信接口电路的通断电,在实际用中,可根据需要让第二通信接口电路按设定的间隔时间运行和通信,并在不运行时使其断电,能有效降低能耗。
如图7所示,本具体实施方式让第一通信接口电路采用了型号为MHDR1X8的排母P2。其中,排母P2的端子1与第一供电电路的输出端连接,排母P2的端子2、子3、端子4、端子5、端子6和端子7对应与单片机U1的PA8/TIM1_CH1/MCO管脚、PB12/SPI2_NSS/TIM1_BKIN管脚、PB13/SPI2_SCK/TIM1_CH1N管脚、PB15/SPI2_MOSI/TIM1_CH3N管脚、PB14/SPI2_MISO/TIM1_CH2N管脚和PA11/CANRX/USBDM/TIM1_CH4管脚连接,排母P2的端子8接地。需要说明的是,本具体实施方式让第一通信接口电路采用了RF无线通信方式,第一无线通信模块采用的是RF无线通信模块,但并不限于此,还可采用WIFI无线、红外无线等其他形式,只要能实现短距离无线通信均可。如图8所示,第二通信接口电路采用了Header4型的接插件P3,其中,接插件P3的端子1与第二供电电路的输出端连接,接插件P3的端子2和端子3对应与单片机U1的PA2/USART2_TX/ADC_IN2/TIM2_CH3管脚和PA3/USART2_RX/ADC_IN3/TIM2_CH4连接,接插件P3的端子4接地。需要指出的是,本具体实施方式让第二通信接口电路采用了DTU无线通信方式,第二无线通信模块采用的是DTU无线通信模块,但并不限于此,还可以采用其他远距离无线通信方式。
如图9所示,本具体实施方式让数据存储电路包括型号为AT45DBD41的存储芯片U4。其中,存储芯片U4的SI管脚与单片机U1的PA7/SPI1_MOSI/ADC_IN7/TIM3_CH2管脚连接。存储芯片U4的SCK管脚与单片机U1的PA5/SPI1_SCK/ADC_IN5管脚连接。存储芯片U4的/CS管脚与单片机U1的PA4/SPI1_NSS/ADC_IN4管脚连接。存储芯片U4的SD管脚与单片机U1的PA6/SPI1_MISO/ADC_IN6/TIM3_CH1管脚连接。存储芯片U4的/PESET管脚与并联的电阻R11、电阻R12、电阻R13和电阻R14的公共端连接,电阻R11的另一端与存储芯片U4的SI管脚连接,电阻R12的另一端与存储芯片U4的SCK管脚连接,电阻R13的另一端与存储芯片U4的/CS管脚连接,电阻R14的另一端与存储芯片U4的SD管脚连接。存储芯片U4的/PESET管脚与第一供电电路的输出端连接。存储芯片U4的VCC管脚和/WP管脚相互连接并与第一供电电路的输出端连接。存储芯片U4的/WP管脚串联电容C11后接地。通过数据存储电路可存储压力检测数据。
作为具体实施方式,如图11所示,本具体实施方式让第二微处理器采用了型号为MSP43OF149的单片机U5,并使单片机U5的XIN管脚和XOUT/TCLK管脚对应连接一晶振的两端,其能耗低、性能稳定的的优点。需要说明的是,第二微处理器不限于采用型号为MSP43OF149的单片机,还可以采用同等功能的其他型号的微处理器,同样可实现本实用新型的技术目的。如图12所示,本具体实施方式让电池接口电路设置了Header2型的接插件P4和接插件S1,其中,接插件P4为电池接口,接插件S1为电源开关。将接插件P4的端子2接地,将接插件P4的端子1与接插件S1的端子2连接,并使接插件S1的端子1连接保险丝F2后作为电池接口电路的输出端。如图13所示,在电池接口电路的输出端设置第二开关电路,以便控制压力传感器接口电路的通断电状态,在实际应用中,根据需要让压力传感器接口电路按设定的间隔时间运行,并在不运行时使其断电,可有效降低能耗。第二开关电路具体包括POMS管Q2、电阻R15和电阻R16,其中,POMS管Q2的栅极串联电阻R15后连接单片机U5的P1.4/SMCLK管脚,POMS管Q2的源极与电池接口电路连接,POMS管Q2的漏极与压力传感器接口电路连接,电阻R16的两端对应与POMS管Q2的源极和栅极连接。
如图14所示,本具体实施方式让压力传感器接口电路采用了Header3型的接插件P5,其中,接插件P5的端子1与POMS管Q2的漏极连接,接插件P5的端子2与单片机U5的P6.1/A1管脚连接,接插件P5的端子3接地。如图15所示,压力传感器模块采用了包括硅基片和平衡电桥的结构形式,其中,平衡电桥的电阻R17、电阻R18、电阻R19和电阻R20通过光刻硅基片形成,并使平衡电桥连接信号放大电路和AD转换电路,以便将压力检测信号放大并转换为数字信号。如图16所示,本具体实施方式让第三通信接口电路采用了型号为MHDR1X8的排母P6,其中,排母P6的端子1与电池接口电路连接,排母P6的端子2、端子3、端子4、端子5、端子6和端子7对应与单片机U5的P2.7/TA0管脚、P2.6/ADC12CLK管脚、P2.5/Rosc管脚、P2.4/CA1/TA2管脚、P2.3/CA0/TA1管脚和P2.2/CAOUT/TA0管脚连接,排母P6的端子8接地。需要说明的是,本具体实施方式让第三通信接口电路采用了RF无线通信方式,第三无线通信模块采用的是RF无线通信模块,但并不限于此,还可采用WIFI无线、红外无线等其他形式,只要能实现短距离无线通信均可。同时,还应保证第三无线通信模块与第一无线通信模块可短距无线通信。
如图17和图18所示,本具体实施方式让压力采集电路设置了温度检测电路和编程接口电路。通过温度检测电路可检测管道中的气体温度,增强了功能性和实用性;通过编程接口电路连接外部编程模块,可根据需要向第二微处理器下载适用的运行程序。温度检测电路采用了型号为LM50CIM3X的温度传感器U6,其中,温度传感器U6的DQ管脚与单片机U5的P6.5/A5管脚连接,温度传感器U6的DQ管脚串联电容C12后接地,温度传感器U6的VCC管脚与POMS管Q2的漏极连接,温度传感器U6的GND管脚接地。通过第二开关电路控制温度检测电路的通断电状态,在实际应用中,可根据需要让压力传感器接口电路按设定的间隔时间运行,并在不运行时使其断电,能有效降低能耗。编程接口电路设置了JATAG接口,其中,JATAG接口的端子端子1、端子2、端子3、端子4和端子6对应与单片机U5的TDO/TDI管脚、TDI管脚、TMS管脚、TCK管脚和RST/NMI管脚连接,JATAG接口的端子5接地。
在实际应用中,主控电路还设有第一指示灯电路和第一复位电路,通过第一指示灯电路可标示采集仪主机的工作状态,通过第一复位电路可使采集仪主机恢复初始状态。压力采集电路还设有第二指示灯电路和第二复位电路,通过第二指示灯电路可标示压力采集器的工作状态,通过第二复位电路可使压力采集器恢复初始状态。
以上实施例仅是对本实用新型的优选实施方式进行的描述,并非对本实用新型请求保护范围进行限定,在不脱离本实用新型设计精神的前提下,本领域工程技术人员依据本实用新型的技术方案做出的各种形式的变形,均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种分体式管压采集仪,其特征在于,包括通过无线连接的采集仪主机和压力采集器,所述采集仪主机设有主控电路,主控电路包括第一微处理器以及分别与第一微处理器连接的电源接口电路、第一通信接口电路、第二通信接口电路和数据存储电路,第一通信接口电路连接有第一无线通信模块,第二通信接口电路连接有第二无线通信模块;所述压力采集器设有压力采集电路,压力采集电路包括第二微处理器以及分别与第二微处理器连接的电池接口电路、第三通信接口电路和压力传感器接口电路,电池接口电路连接有供电电池,第三通信接口电路连接有第三无线通信模块,压力传感器接口电路连接有压力传感器模块;其中,第一通信接口电路和第三通信接口电路为短距离无线通信接口电路,第一无线通信模块和第三无线通信模块为短距离无线通信模块,第二通信接口电路为远距离无线通信接口电路,第二无线通信模块为远距离无线通信模块。
2.按照权利要求1所述的一种分体式管压采集仪,其特征在于,所述第一微处理器包括型号为STM32F103C6的单片机U1,单片机U1的OSC_IN管脚和OSC_OUT管脚连接有时钟电路,单片机U1的VBAT管脚连接有时钟电池;所述电源接口电路包括Header3型的接插件P1,接插件P1的端子2和端子3接地,接插件P1的端子1串联二极管D1和保险丝F1后连接有第一供电电路和第二供电电路,第一供电电路为第一微处理器、第一通信接口电路和数据存储电路供电,第二供电电路为第二通信接口电路供电。
3.按照权利要求2所述的一种分体式管压采集仪,其特征在于,所述第一供电电路包括型号为MC34063的调压芯片U2,调压芯片U2的管脚1、管脚7和管脚8相互连接并串联电阻R1后与电源接口电路连接,调压芯片U2的管脚6与电源接口电路连接,调压芯片U2的管脚6与并联的电容C1和电容C2的公共端连接,电容C1和电容C2的另一公共端接地,调压芯片U2的管脚4接地,调压芯片U2的管脚3串联电容C3后接地,调压芯片U2的管脚5串联电阻R2后接地,调压芯片U2的管脚5串联电阻R3和电容C4后接地,调压芯片U2的管脚2串联反向设置的二极管D2后接地,调压芯片U2的管脚2串联电感L1和电容C5后接地,电阻R3和电容C4之间的连线取一点与电感L1和电容C5之间的连线连接,电感L1和电容C5之间的连线取一点作为第一供电电路的输出端;第一供电电路还包括电压检测电路,所述电压检测电路包括串联的电阻R4和电阻R5,电阻R4的另一端与调压芯片U2的管脚6连接,电阻R5的另一端接地,电阻R4和电阻R5之间的连线取一点与单片机U1的PB1/ADC_IN9/TIM3_CH4管脚连接。
4.按照权利要求3所述的一种分体式管压采集仪,其特征在于,所述第二供电电路包括型号为LM22676-ADJ的调压芯片U3,调压芯片U3的VIN管脚串联电感L2后与电源接口电路连接,调压芯片U3的SW管脚串联电感L3和电容C6后接地,电感L3和电容C6之间的连线取一点作为第二供电电路的输出端;调压芯片U3的VIN管脚与并联的电容C7、电容C8和电容C9的公共端连接,电容C6、电容C8和电容C9的另一公共端接地,调压芯片U3的VIN管脚串联电阻R6后与EN管脚连接,L3和电容C6之间的连线取一点串联电阻R7后与调压芯片U3的FB管脚连接,调压芯片U3的FB管脚串联电阻R8后接地,调压芯片U3的BOOT管脚串联电容C10和反向设置的二极管D3后接地,电容C10和二极管D3之间的连线取一点与调压芯片U3的SW管脚连接,调压芯片U3的GND管脚接地;第二供电电路还包括第一开关电路,所述第一开关电路包括三极管Q1、电阻R9和电阻R10,三极管Q1的基极串联电阻R9后与单片机U1的PB0/ADC_IN8/TIM3_CH3管脚连接,三极管Q1的集电极与调压芯片U3的EN管脚连接,三极管Q1的发射极接地,电阻R10的两端对应与三极管Q1的基极和发射极连接。
5.按照权利要求4所述的一种分体式管压采集仪,其特征在于,所述第一通信接口电路包括型号为MHDR1X8的排母P2,所述排母P2的端子1与第一供电电路的输出端连接,排母P2的端子2、端子3、端子4、端子5、端子6和端子7对应与单片机U1的PA8/TIM1_CH1/MCO管脚、PB12/SPI2_NSS/TIM1_BKIN管脚、PB13/SPI2_SCK/TIM1_CH1N管脚、PB15/SPI2_MOSI/TIM1_CH3N管脚、PB14/SPI2_MISO/TIM1_CH2N管脚和PA11/CANRX/USBDM/TIM1_CH4管脚连接,排母P2的端子8接地;所述第二通信接口电路包括Header4型的接插件P3,接插件P3的端子1与第二供电电路的输出端连接,接插件P3的端子2和端子3对应与单片机U1的PA2/USART2_TX/ADC_IN2/TIM2_CH3管脚和PA3/USART2_RX/ADC_IN3/TIM2_CH4连接,接插件P3的端子4接地。
6.按照权利要求5所述的一种分体式管压采集仪,其特征在于,所述数据存储电路包括型号为AT45DBD41的存储芯片U4,所述存储芯片U4的SI管脚与单片机U1的PA7/SPI1_MOSI/ADC_IN7/TIM3_CH2管脚连接,存储芯片U4的SCK管脚与单片机U1的PA5/SPI1_SCK/ADC_IN5管脚连接,存储芯片U4的/CS管脚与单片机U1的PA4/SPI1_NSS/ADC_IN4管脚连接,存储芯片U4的SD管脚与单片机U1的PA6/SPI1_MISO/ADC_IN6/TIM3_CH1管脚连接,存储芯片U4的/PESET管脚与并联的电阻R11、电阻R12、电阻R13和电阻R14的公共端连接,电阻R11的另一端与存储芯片U4的SI管脚连接,电阻R12的另一端与存储芯片U4的SCK管脚连接,电阻R13的另一端与存储芯片U4的/CS管脚连接,电阻R14的另一端与存储芯片U4的SD管脚连接,存储芯片U4的/PESET管脚与第一供电电路的输出端连接,存储芯片U4的VCC管脚和/WP管脚相互连接并与第一供电电路的输出端连接,存储芯片U4的/WP管脚串联电容C11后接地。
7.按照权利要求1所述的一种分体式管压采集仪,其特征在于,所述第二微处理器包括型号为MSP43OF149的单片机U5,单片机U5的XIN管脚和XOUT/TCLK管脚对应连接一晶振的两端;所述电池接口电路包括Header2型的接插件P4和接插件S1,接插件P4为电池接口,接插件S1为电源开关,接插件P4的端子2接地,接插件P4的端子1与接插件S1的端子2连接,接插件S1的端子1连接保险丝F2后作为电池接口电路的输出端;电池接口电路的输出端连接有第二开关电路,所述第二开关电路包括POMS管Q2、电阻R15和电阻R16,POMS管Q2的栅极串联电阻R15后连接单片机U5的P1.4/SMCLK管脚,POMS管Q2的源极与电池接口电路连接,POMS管Q2的漏极与压力传感器接口电路连接,电阻R16的两端对应与POMS管Q2的源极和栅极连接。
8.按照权利要求7所述的一种分体式管压采集仪,其特征在于,所述压力传感器接口电路包括Header3型的接插件P5,接插件P5的端子1与POMS管Q2的漏极连接,接插件P5的端子2与单片机U5的P6.1/A1管脚连接,接插件P5的端子3接地;所述压力传感器模块包括硅基片和设置在硅基片上的平衡电桥,平衡电桥由电阻R17、电阻R18、电阻R19和电阻R20构成并连接有信号放大电路和AD转换电路。
9.按照权利要求8所述的一种分体式管压采集仪,其特征在于,所述第三通信接口电路包括型号为MHDR1X8的排母P6,排母P6的端子1与电池接口电路连接,排母P6的端子2、端子3、端子4、端子5、端子6和端子7对应与单片机U5的P2.7/TA0管脚、P2.6/ADC12CLK管脚、P2.5/Rosc管脚、P2.4/CA1/TA2管脚、P2.3/CA0/TA1管脚和P2.2/CAOUT/TA0管脚连接,排母P6的端子8接地。
10.按照权利要求9所述的一种分体式管压采集仪,其特征在于,所述压力采集电路还包括温度检测电路和编程接口电路,所述温度检测电路包括型号为LM50CIM3X的温度传感器U6,温度传感器U6的DQ管脚与单片机U5的P6.5/A5管脚连接,温度传感器U6的DQ管脚串联电容C12后接地,温度传感器U6的VCC管脚与POMS管Q2的漏极连接,温度传感器U6的GND管脚接地;所述编程接口电路包括JATAG接口,JATAG接口的端子端子1、端子2、端子3、端子4和端子6对应与单片机U5的TDO/TDI管脚、TDI管脚、TMS管脚、TCK管脚和RST/NMI管脚连接,JATAG接口的端子5接地。
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CN111207862A (zh) * 2020-01-09 2020-05-29 四川省建筑科学研究院有限公司 一种应用于桥梁超载与侧翻预警的高精度压力测量方法

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