CN208953186U - 空呼智能蓝牙压力表 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及空呼智能蓝牙压力表，包括微控制器，以及与微控制器分别连接的压力温度二合一传感器、状态指示灯、电池及电源电路、蓝牙射频天线、调试接口、晶振模块，微控制器为蓝牙mcu二合一处理器，电池及电源电路包括与微控制器连接的DCDC电源模块、与DCDC电源模块连接的电池、与电池连接的电量检测单元，电量检测单元与微控制器连接。本装置可独立运行，可终端接入，有效保障消防人员生命安全。

Description

空呼智能蓝牙压力表

技术领域

本专利申请涉及一种基于蓝牙通信的空呼智能压力表，作为空气呼救器的配套通信设备，也可独立运行，属于消防配套设备技术领域。

背景技术

空气呼吸器是消防人员应急情况下必备的保障自身安全的设备，一般空气呼吸器自带压力表，用于指示剩余空气余量。现有空呼气瓶压力表主要是指针式压力表，它是利用机械压力传感器受力，带动刻度盘指针线性指示气瓶压力值，可根据指针指示气瓶剩余气体容量。；机械压力表结构简单，压力指示稳定可靠，是传统空气呼吸器必备的压力测量设备；但是随着现今智能物联网技术的发展，单一的压力测量并不能更好的满足和保障消防人员的人身安全，缺点主要如下：

1.传统机械压力表不具备灯光闪烁报警功能；

2.传统机械压力表不具备数据与其他终端互通接入功能；

3.传统机械压力表精度等级低，最高等级仅为1.6级；

4.功能简单，仅提供机械压力指示功能；

因此，需要设计一种符合现代需要、智能化程度更高的空气呼吸器压力表。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是针对传统的机械压力表的缺点，新增创新功能，提供一种超低功耗平均功耗≦7mW，静态功耗小于等于50uA,可连续工作180H,用户使用可一年更换一次电池，设备可独立运行，可终端接入，机械尺寸与传统机械表结构相似，免工具拆卸更换电池，除更换电池无需额外学习，集合多种智能传感器于一体的消防设备用空呼智能蓝牙压力表。

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种空呼智能蓝牙压力表，包括微控制器，以及与微控制器分别连接的压力温度二合一传感器、状态指示灯、电池及电源电路、蓝牙射频天线、调试接口、晶振模块，微控制器为蓝牙mcu二合一处理器，电池及电源电路包括与微控制器连接的DCDC电源模块、与DCDC电源模块连接的电池、与电池连接的电量检测单元，电量检测单元与微控制器连接。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：蓝牙mcu二合一处理器型号为nRF52832。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：压力温度二合一传感器包括插座上的1脚、2脚、3脚、4脚分别接有P6、P7、P8、P9为贴片焊接，插座的2脚接数据线I2C_SDA、3脚接时钟线I2C_SCL、4脚接地；PV3V3点并联电阻R12、R13后分别与插座J3的2脚、3脚连接后对应引出TP19点、TP18测试点；R12、R13的阻值均为4.7KΩ，P6、P7、P8、P9为测试点；插座J3的1脚、2脚、3脚、4脚分别接PV3V3，微控制器的11脚，微控制12脚，接地。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：状态指示灯为LED状态指示灯，数量为2个，状态指示灯包括设置在插座CON3，插座的1脚接VDD、2脚串联电阻R14后接指示灯LED_RED、3脚串联电阻R15后接指示灯LED_BLUE，R14、R15阻值均为300Ω；插座J5的2脚、3脚分别接微控制器的43脚和15脚。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：DCDC电源模块采用同步升降一体式LTC3531ES6-3.3型号的DCDC转换器，DCDC电源模块的1脚和6脚之间串联有电感L3，Vin脚和SHDN脚连接后并联有接地电容C9和C10，Vin脚作为VBAT脚引出TP16点；Vout脚和GND脚之间并联有电容C11和C12，GND脚接地，Vout脚作为VDD点引出TP15点；电感L3感值为10μH，电容C9、C10、C11、C12容值分别为10μF、100nF、47μF、100nF；DCDC电源模块的Vin脚为5脚，SHDN脚为4脚，Vout脚为3脚，GND脚为2脚；

电量检测单元包括与VBAT脚连接的电阻R1、与电阻R1串联的电阻R2，电阻R2一端接地、另一端作为ADC_BAT点引出，电阻R1、R2阻值均为100KΩ；

电池为锂亚硫酰氯电池，锂亚硫酰氯电池连接到VBAT脚上。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：蓝牙射频天线为2.4G陶瓷蓝牙射频天线，蓝牙射频天线包括与DEC3脚串联的电容C16、与ANT脚串联的电感L4,电容C16接地,电感L4接输入信号，C16为100pF，L4为3.9nH。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：调试接口包括与DEC2脚串联的调试电容C17、与ANT脚串联的调试电容C13、与电感L4串联的调试电容C14，C17、C13、C14为调试电容。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：晶振模块为石英晶体振荡器，石英晶体振荡器包括晶体管的发射极所连接的电抗性元件X1、X2，X1中作为OUT端的1脚串联电容C2后接地，作为IN端的2脚串联电容C3后接地，C2、C3均为12pF；X1的1脚、2脚分别接微控制器的2脚、3脚；

X2中作为OUT端的3脚串联电容C7后接地，作为IN端的1脚串联电容C8后接地,C7、C8均为12pF；X2的3脚、1脚分别接微控制器的34脚、35脚；

X1、X2的振荡频率分别为32.768KHz、32MHz。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：蓝牙mcu二合一处理器型号为nRF52832。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：状态指示灯为LED状态指示灯，数量为2-4个。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：电池为锂亚硫酰氯电池容量型，型号为ER14335。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：DCDC电源模块采用超低功耗同步升降一体DCDC转换器，型号为LTC3531-3.3。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：蓝牙射频天线为2.4G陶瓷蓝牙射频天线。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：晶振模块为石英晶体振荡器。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：免工具拆卸。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：压力达到指定门限值自动开关机无需人为操作。具体方法是：压力温度二合一传感器采集压力值数据，压力值数据传送至微控制器，微控制器将采集到的压力值与指定的压力门限值比较，当压力值小于或大于指定的压力门限值时，微控制器发出关机或者开机指令，控制关闭或打开蓝牙功能和其他耗电系统。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：根据实时压力数据动态计算呼吸剩余时间。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：可设置4种容量气瓶规格。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的有益效果是：本装置提供与空气呼救器配合使用的无线通信装置，也可独立安装使用，可独立运行，可终端接入，机械尺寸与传统机械表结构相似，集合多种智能传感器于一体，作为空气呼救器配套使用的无线通信设备，针对消防人员的使用习惯，本装置外观尺寸与传统机械压力表在外观视觉上几乎完全相同，外观仅比传统机械压力表多2-4个状态指示灯和后盖电池槽，除更换电池功能外无需另外学习，简单易上手；

采用高精度低温漂微熔数字式压力温度二合一传感器，压力精度等级最高能达到0.5级,温度误差±1℃；

能通过蓝牙直接接入蓝牙监控设备，将空气呼吸器气瓶压力数据上传至后台服务器供后场监控平台实时监控，保障消防人员生命安全。

采用两节容量型锂亚电池，续航时间长，可连续工作超过180小时。

附图说明

图1为本实用新型电路连接示意图；

图2为本实用新型微控制器电路图；

图3为本实用新型DCDC电源模块电路图；

图4为本实用新型压力温度二合一传感器电路图；

图5为本实用新型LED状态指示灯电路图；

图6为本实用新型电量检测单元电路图；

图7为本实用新型蓝牙射频天线电路图；

图8为本实用新型晶振模块X1的电路图；

图9为本实用新型晶振模块X2的电路图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步详细说明。

本实用新型公开了一种空呼智能蓝牙压力表，参见图1-图9，包括微控制器，以及与微控制器分别连接的压力温度二合一传感器、状态指示灯、电池及电源电路、蓝牙射频天线、调试接口、晶振模块，微控制器为蓝牙mcu二合一处理器，电池及电源电路包括与微控制器连接的DCDC电源模块、与DCDC电源模块连接的电池、与电池连接的电量检测单元，电量检测单元与微控制器连接，电量检测单元通过ADC采集锂亚硫酰氯电池电压，并通过蓝牙将电量信息传输至空气呼救器等蓝牙监测设备。

蓝牙mcu二合一处理器型号为超低功耗蓝牙处理器nRF52832。该芯片主要功能将采集到的电池电量数据、压力传感器数据和温度传感器数据通过蓝牙传输至呼救器或其他蓝牙监测设备进行数据分析以紧急情况及时告警。nrf52832优点如下：

1.先进的单芯片2.4GHz多协议片上系统；

2.32位ARM Cortex-M4F内核；

3.宽电压1.7V-5.5V供电；

4.蓝牙5.0支持；

5.NFC集成；

6.超低功耗。

压力温度二合一传感器包括插座上的1脚、2脚、3脚、4脚分别接有P6、P7、P8、P9为贴片焊接，插座的2脚接数据线I2C_SDA、3脚接时钟线I2C_SCL、4脚接地；PV3V3点并联电阻R12、R13后分别与插座J3的2脚、3脚连接后对应引出TP19点、TP18测试点；R12、R13的阻值均为4.7KΩ，P6、P7、P8、P9为测试点；插座J3的1脚、2脚、3脚、4脚分别接PV3V3，微控制器的11脚，微控制12脚，接地。

压力温度二合一传感器，该模块准确感知空气瓶压力及温度信息，并将压力和温度物理量转变为电信号，再将电信号转化为数字信号传输至蓝牙处理器。优点如下：

1.采用玻璃微熔技术成型封装；

2.可靠性高，超小尺寸，广泛替代扩散硅压力传感器；

3.采用不锈钢单件一体式结构；

4.耐高温，耐震动；

5.压力测量精度高；

6.集成温度传感器；

7.采用I2C数字接口。

状态指示灯为LED状态指示灯，数量为2个，状态指示灯包括设置在插座CON3上的跳线J5，跳线J5的1脚接VDD、2脚串联电阻R14后接指示灯LED_RED、3脚串联电阻R15后接指示灯LED_BLUE，R14、R15阻值均为300Ω；跳线J5的2脚、3脚分别接微控制器的43脚和42脚。

状态指示灯，用于为消防人员指示电量信息及气瓶剩余容量告警信息，通过LED状态指示灯实时指示智能压力表的工作状态及电源供电状态。

DCDC电源模块采用超低功耗同步升降一体DCDC转换器，型号为LTC3531-3.3。

DCDC电源模块的1脚和6脚之间串联有电感L3，Vin脚和SHDN脚连接后并联有接地电容C9和C10，Vin脚作为VBAT脚引出TP16点；Vout脚和GND脚之间并联有电容C11和C12，GND脚接地，Vout脚作为VDD点引出TP15点；电感L3感值为10μH，电容C9、C10、C11、C12容值分别为10μF、100nF、47μF、100nF；DCDC电源模块的Vin脚为5脚，SHDN脚为4脚，Vout脚为3脚，GND脚为2脚；

电量检测单元包括与VBAT脚连接的电阻R1、与电阻R1串联的电阻R2，电阻R2一端接地、另一端作为ADC_BAT点引出，电阻R1、R2阻值均为100KΩ；

电池为锂亚硫酰氯电池，锂亚硫酰氯电池连接到VBAT脚上。

电源模块，该模块将锂亚硫酰氯电池电压降压或升压到稳定的电源电压，为单片机系统及传感器系统提供稳定直流电源。优点如下：

1.采用同步升降一体DCDC转换器；

2.效率最高达90％；

3.静态功耗低仅为16uA；

4.具有输出短路保护；

5.封装体积小。

蓝牙射频天线为2.4G陶瓷蓝牙射频天线，性能稳定，辐射距离长。蓝牙射频天线包括与DEC3脚串联的电容C16、与ANT脚串联的电感L4,电容C16接地,电感L4接输入信号，C16为100pF，L4为3.9nH。

调试接口包括与DEC2脚串联的调试电容C17、与ANT脚串联的调试电容C13、与电感L4串联的调试电容C14，C17、C13、C14为调试电容。

晶振模块为石英晶体振荡器，频点稳定，封装体积小。石英晶体振荡器包括晶体管的发射极所连接的电抗性元件X1、X2，X1中作为OUT端的1脚串联电容C2后接地，作为IN端的2脚串联电容C3后接地，C2、C3均为12pF；X1的1脚、2脚分别接微控制器的2脚、3脚；

X2中作为OUT端的3脚串联电容C7后接地，作为IN端的1脚串联电容C8后接地,C7、C8均为12pF；X2的3脚、1脚分别接微控制器的34脚、35脚；

X1、X2的振荡频率分别为32.768KHz、32MHz。

本装置工作过程，电源电路通过锂亚电池供电后,微控制器将采集到的温度、压力传感器数据等通过蓝牙通信发送到呼救器或其他蓝牙监控设备，供呼救器或其他设备分析并由呼救器实时作出相应安全告警及行动决策。

Claims (8)

1.一种空呼智能蓝牙压力表，其特征在于：包括微控制器，以及与微控制器分别连接的压力温度二合一传感器、状态指示灯、电池及电源电路、蓝牙射频天线、调试接口、晶振模块，微控制器为蓝牙mcu二合一处理器，电池及电源电路包括与微控制器连接的DCDC电源模块、与DCDC电源模块连接的电池、与电池连接的电量检测单元，电量检测单元与微控制器连接。

2.根据权利要求1所述的空呼智能蓝牙压力表，其特征在于：蓝牙mcu二合一处理器型号为nRF52832。

3.根据权利要求1所述的空呼智能蓝牙压力表，其特征在于：压力温度二合一传感器包括插座上的1脚、2脚、3脚、4脚分别接有P6、P7、P8、P9为贴片焊接，插座的2脚接数据线I2C_SDA、3脚接时钟线I2C_SCL、4脚接地；PV3V3点并联电阻R12、R13后分别与插座J3的2脚、3脚连接后对应引出TP19点、TP18测试点；R12、R13的阻值均为4.7KΩ，P6、P7、P8、P9为测试点；插座J3的1脚、2脚、3脚、4脚分别接PV3V3，微控制器的11脚，微控制12脚，接地。

4.根据权利要求1所述的空呼智能蓝牙压力表，其特征在于：状态指示灯为LED状态指示灯，数量为2个，状态指示灯包括设置在插座CON3，插座的1脚接VDD、2脚串联电阻R14后接指示灯LED_RED、3脚串联电阻R15后接指示灯LED_BLUE，R14、R15阻值均为300Ω；插座J5的2脚、3脚分别接微控制器的43脚和15脚。

5.根据权利要求1所述的空呼智能蓝牙压力表，其特征在于：

DCDC电源模块采用超低功耗同步升降一体DCDC转换器，DCDC电源模块的1脚和6脚之间串联有电感L3，Vin脚和SHDN脚连接后并联有接地电容C9和C10，Vin脚作为VBAT脚引出TP16测试点；Vout脚和GND脚之间并联有电容C11和C12，GND脚接地，Vout脚作为VDD点引出TP15测试点；电感L3感值为10μH，电容C9、C10、C11、C12容值分别为10μF、100nF、47μF、100nF；DCDC电源模块的Vin脚为5脚，SHDN脚为4脚，Vout脚为3脚，GND脚为2脚；

电量检测单元包括与VBAT脚连接的电阻R1、与电阻R1串联的电阻R2，电阻R2一端接地、另一端作为ADC_BAT点引出，电阻R1、R2阻值均为100KΩ；

电池为锂亚硫酰氯电池，锂亚硫酰氯电池连接到VBAT脚上。

6.根据权利要求1所述的空呼智能蓝牙压力表，其特征在于：蓝牙射频天线为2.4G陶瓷蓝牙射频天线，蓝牙射频天线包括与DEC3脚串联的电容C16、与ANT脚串联的电感L4,电容C16接地,电感L4接输入信号，C16为100pF，L4为3.9nH。

7.根据权利要求1所述的空呼智能蓝牙压力表，其特征在于：调试接口包括与DEC2脚串联的调试电容C17、与ANT脚串联的调试电容C13、与电感L4串联的调试电容C14，C17、C13、C14为调试电容。

8.根据权利要求1-7任一项所述的空呼智能蓝牙压力表，其特征在于：晶振模块为石英晶体振荡器，石英晶体振荡器包括晶体管的发射极所连接的电抗性元件X1、X2，X1中作为OUT端的1脚串联电容C2后接地，作为IN端的2脚串联电容C3后接地，C2、C3均为12pF；X1的1脚、2脚分别接微控制器的2脚、3脚；

X2中作为OUT端的3脚串联电容C7后接地，作为IN端的1脚串联电容C8后接地,C7、C8均为12pF；X2的3脚、1脚分别接微控制器的34脚、35脚；

X1、X2的振荡频率分别为32.768KHz、32MHz。