CN209591074U - 一种低功耗远距离无线二氧化碳传感变送器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低功耗远距离无线二氧化碳传感变送器，包括二氧化碳参数检测端和与其无线连接的二氧化碳参数接收端，二氧化碳参数检测端的多个二氧化碳传感器与信号调理电路连接，信号调理电路、A/D转换电路、第一单片机处理器、无线发送模块依次连接；二氧化碳参数接收端的无线接收模块与无线发送模块无线连接，无线接收模块、第二单片机处理器、二级信号调理电路、两线制V/I变换电路依次连接。本实用新型的二氧化碳参数检测端和二氧化碳参数接收端之间无线通信，省去了大量的布线环节，通讯距离长，适用范围很广，有效解决了二氧化碳气体检测区域比较广泛、监测点比较随机的问题，避免了布线成本高、不方便的问题。

Description

一种低功耗远距离无线二氧化碳传感变送器

技术领域：

本实用新型涉及变送器技术领域，尤其涉及一种低功耗远距离无线二氧化碳传感变送器。

背景技术：

工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等，都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。工业上最广泛采用的是用4～20mA电流来传输模拟量。但是对于有些传感器监测参数，比如二氧化碳气体传感检测，由于监测区域比较广泛，监测点比较随机，不便于采用布线的方式将检测信号传输到几百米外的控制室或显示设备上，布线工程量大、成本较高，但是现有技术没有一种很好的二氧化碳气体传感检测变送器解决方案。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种低功耗远距离无线二氧化碳传感变送器，以解决现有技术的不足。

本实用新型由如下技术方案实施：一种低功耗远距离无线二氧化碳传感变送器，包括二氧化碳参数检测端和与二氧化碳参数检测端无线连接的二氧化碳参数接收端，所述二氧化碳参数检测端包括多个二氧化碳传感器、信号调理电路、A/D转换电路、第一单片机处理器、第一存储器、无线发送模块、第一电源模块，所述多个二氧化碳传感器与信号调理电路连接，所述信号调理电路、A/D转换电路、第一单片机处理器、无线发送模块依次连接，所述第一单片机处理器还与第一存储器、第一电源模块连接；所述二氧化碳参数接收端包括无线接收模块、第二单片机处理器、二级信号调理电路、两线制V/I变换电路、第二存储器、第二电源模块，所述无线发送模块与无线接收模块无线连接，所述无线接收模块、第二单片机处理器、二级信号调理电路、两线制V/I变换电路依次连接，所述第二单片机处理器与第二存储器、第二电源模块连接。

优选的，所述二氧化碳传感器型号为MH-711A。

优选的，所述A/D转换电路为型号AD770506的16位AD转换器。

优选的，所述第一单片机处理器、第二单片机处理器为MSP430单片机。

优选的，所述无线发送模块、无线接收模块型号Si4432的433MHz无线模块。

优选的，所述二级信号调理电路为AD623仪表放大器

本实用新型的优点：

本实用新型的二氧化碳参数检测端和二氧化碳参数接收端之间无线通信，省去了大量的布线环节，有效通讯距离800到1000米，适用范围很广，有效解决了二氧化碳气体检测区域比较广泛、监测点比较随机的问题，避免了布线成本高、不方便的问题。

附图说明：

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的二氧化碳参数检测端原理框图。

图2为本实用新型的二氧化碳参数接收端原理框图。

图3为本实用新型的两线制V/I变换电路电路原理图。

图4为本实用新型的信号调理电路电路原理图。

具体实施方式：

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-4所示，一种低功耗远距离无线二氧化碳传感变送器，包括二氧化碳参数检测端和与二氧化碳参数检测端无线连接的二氧化碳参数接收端，二氧化碳参数检测端包括多个二氧化碳传感器1、信号调理电路2、A/D转换电路3、第一单片机处理器4、第一存储器5、无线发送模块6、第一电源模块7，多个二氧化碳传感器1与信号调理电路2连接，信号调理电路2、A/D转换电路3、第一单片机处理器4、无线发送模块6依次连接，第一单片机处理器4还与第一存储器5、第一电源模块7连接；二氧化碳参数接收端包括无线接收模块8、第二单片机处理器9、二级信号调理电路10、两线制V/I变换电路11、第二存储器12、第二电源模块13，无线发送模块6与无线接收模块8无线连接，无线接收模块8、第二单片机处理器9、二级信号调理电路10、两线制V/I变换电路11依次连接，第二单片机处理器9与第二存储器12、第二电源模块13连接。

其中，二氧化碳传感器1型号为MH-711A。二氧化碳气体传感器MH-711A是一款通用型智能红外气体传感器，运用非色散红外(NDIR)原理对空气中存在的二氧化碳进行探测，具有很好的选择性，无氧气依赖性，性能稳定、寿命长；内置温度补偿。该传感器是将成熟的红外吸收气体检测技术与微型机械加工、精良电路设计紧密结合而制作出的小巧型高性能传感器。

A/D转换电路3为型号AD770506的16位AD转换器。第一单片机处理器4、第二单片机处理器9为MSP430单片机，具有低功耗的优势。

无线发送模块6、无线接收模块8型号Si4432的433MHz无线模块。I4432无线模块是由采用Silicon Laboratories的Si4432器件做成，SI4432是一款高度集成的无线ISM频段收发芯片。他具有极高的接收灵敏度(-121dBm),再加上业界领先的+20dBm的输出功率，素有“穿墙王”之称。本模块采用SI4432-B2版本的IC设计，性能稳定可靠，不死机。有效通讯距离800到1000米，低速率下可以到1800米。无铅设计，产品容易通过RHOS检测；谐波很小，容易通过电磁干扰检测，很适用于复杂场景下的传感数据传送。

二级信号调理电路10为AD623仪表放大器，是低功耗精密差动放大器。AD623通过提供极好的随增益增大而增大的交流共模抑制比(ACCMRR)而保持最小的误差。线路噪声及谐波将由于CMRR在高达200HZ时仍保持恒定。它有较宽的共模输入范围，可以放大具有低于地电平150mv共模电压信号。它在双电源(2.5至6V)仍能提供优良性能。低功耗，宽电源电压范围，满电源幅度输出，使AD623成为电池供电的理想选择。

两线制V/I变换电路如图3所示，假设二级调理电路输出电压为Vo，则流过R1的电流I1＝Vo/R1运放输入端不可能吸收电流，则I1全部流过R2，那么B点电压VB＝-I1*R2＝-Vo*R2/R1，取R1＝R2时，有VB＝-Vo电源负和整个变送器电路之间只有Rs、R2两个电阻，因此所有的电流都流过Rs和R2。R2上端是虚地(0V)，Rs上端是GND。因此R2、Rs两端电压完全一样,都等于VB。相当于Rs与R2并联作为电流采样电阻。因此电路总电流：Is＝Vo/(Rs//R2)如果取R2>>Rs，Is＝Vo/Rs。因此，图3中取Rs＝100欧，当二级调理电路输出0.4～2V的时候，总耗电电流4～20mA。若不能满足R2>>Rs也没关系，Rs与R2并联(Rs//R2)是个固定值,Is与Vo仍然是线性关系，误差比例系数在校准时可以消除。

综上，本实用新型通过二氧化碳参数检测端的多个二氧化碳传感器采集的数据，经过信号调理电路2、A/D转换电路3、第一单片机处理器4依次处理后，通过无线发送模块6发送到二氧化碳参数接收端的无线接收模块8。为避免前端传感检测电路对放大电路影响，提高放大电路稳定性，信号调理电路2的放大电路前加上基于运算放大器U2的电压跟随器。放大电路采用基于运算放大器U3的反相放大电路，电压放大倍数为Av＝-R4/R3。运算放大器U2、U3采用集成运放芯片OP1177，具有低噪音、高输人阻抗等特点。

再通过第二单片机处理器9、二级信号调理电路10、两线制V/I变换电路11的依次处理，最后变送输出。二氧化碳参数检测端和二氧化碳参数接收端之间无线通信，省去了大量的布线环节，有效通讯距离800到1000米，适用范围很广，有效解决了二氧化碳气体检测区域比较广泛、监测点比较随机的问题，避免了布线成本高、不方便的问题。

比如，本实用新型就可以应用在农业大棚中，本实用新型的二氧化碳参数检测端安装在大棚支架上的不同区域，二氧化碳参数接收端安装在集中监测区域，并且二氧化碳参数接收端连接显示屏用于显示监测的二氧化碳参数值。各个区域的二氧化碳参数检测端就可以将无线检测的二氧化碳参数数据无线发送到二氧化碳参数接收端，避免了布线难度大、不方便的问题，且监测范围大。另外，其他工业生产需要监测二氧化碳的场所均可以采用本发明的方案。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种低功耗远距离无线二氧化碳传感变送器，其特征在于，包括二氧化碳参数检测端和与二氧化碳参数检测端无线连接的二氧化碳参数接收端，所述二氧化碳参数检测端包括多个二氧化碳传感器(1)、信号调理电路(2)、A/D转换电路(3)、第一单片机处理器(4)、第一存储器(5)、无线发送模块(6)、第一电源模块(7)，所述多个二氧化碳传感器(1)与信号调理电路(2)连接，所述信号调理电路(2)、A/D转换电路(3)、第一单片机处理器(4)、无线发送模块(6)依次连接，所述第一单片机处理器(4)还与第一存储器(5)、第一电源模块(7)连接；所述二氧化碳参数接收端包括无线接收模块(8)、第二单片机处理器(9)、二级信号调理电路(10)、两线制V/I变换电路(11)、第二存储器(12)、第二电源模块(13)，所述无线发送模块(6)与无线接收模块(8)无线连接，所述无线接收模块(8)、第二单片机处理器(9)、二级信号调理电路(10)、两线制V/I变换电路(11)依次连接，所述第二单片机处理器(9)与第二存储器(12)、第二电源模块(13)连接。

2.根据权利要求1所述的一种低功耗远距离无线二氧化碳传感变送器，其特征在于，所述二氧化碳传感器(1)型号为MH-711A。

3.根据权利要求1所述的一种低功耗远距离无线二氧化碳传感变送器，其特征在于，所述A/D转换电路(3)为型号AD770506的16位AD转换器。

4.根据权利要求1所述的一种低功耗远距离无线二氧化碳传感变送器，其特征在于，所述第一单片机处理器(4)、第二单片机处理器(9)为MSP430单片机。

5.根据权利要求1所述的一种低功耗远距离无线二氧化碳传感变送器，其特征在于：所述无线发送模块(6)、无线接收模块(8)型号Si4432的433MHz无线模块。

6.根据权利要求1所述的一种低功耗远距离无线二氧化碳传感变送器，其特征在于：所述二级信号调理电路(10)为AD623仪表放大器。