CN211651879U - 一种分布式低功耗无线测温探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分布式低功耗无线测温探测器，包括：所述电源电路的输出端分别与无线模块、处理器和测温电路相连；所述无线模块与所述处理器双向通信连接；所述处理器与所述测温电路双向通信连接，所述处理器连接有唤醒定时模块，用于根据唤醒定时模块预设的定时时间分别控制所述处理器、所述无线模块和所述测温电路进入休眠或唤醒状态；所述测温电路连接有测温传感器，所述测温电路与所述测温传感器双向通信。本实用新型结构简单，可实现低功耗，并提高探测器的使用寿命。

Description

一种分布式低功耗无线测温探测器

技术领域

本实用新型涉及无线测温传感器技术领域，尤其涉及一种分布式低功耗无线测温探测器。

背景技术

目前现有的无线测完探测器一般分为有源和无源两种，其中有源探测器指探测器本身自带供电，一般采用电池供电，探测器间隔工作周期一般在60s以上；无源探测器采用指探测器本身不带供电模块，一般采用CT线圈取电、温差取电技术和红外技术及声表面波方式获取温度。

但是，现有的探测器存在以下缺陷：有源探测器的使用时间较短，功耗大，故障率高，导致更换维护成本高，对于不便于停电的变电系统开关柜内测温系统十分不便，频繁更换的代价较大；有源测温探测器没有取电麻烦，但是该类型探测器价格较高，制造成本高，个别类型的探测器体积较大不适合安装在狭小的柜内空间，或者如RFID射频技术测温需要辅助的射频发射源，接收的探测器造价更是高昂。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种分布式低功耗无线测温探测器，实现低功耗并提高探测器的使用寿命。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种分布式低功耗无线测温探测器，包括：

电源电路，所述电源电路的输出端分别与无线模块、处理器和测温电路相连；

无线模块，所述无线模块与所述处理器双向通信连接；

处理器，所述处理器与所述测温电路双向通信连接，所述处理器连接有唤醒定时模块，用于根据唤醒定时模块预设的定时时间分别控制所述处理器、所述无线模块和所述测温电路进入休眠或唤醒状态；

测温电路，所述测温电路连接有测温传感器，所述测温电路与所述测温传感器双向通信。

进一步地，所述电源电路包括电池、短路保护电路、滤波电路、缓冲电路，所述电池的输出端依次与所述短路保护电路、滤波电路、缓冲电路相连，所述缓冲电路的输出端输出电压，为所述无线模块、所述处理器和所述测温电路提供电能。

进一步地，所述无线模块包括滤波电路、储能电路、射频电路和天线电路，所述滤波电路依次经过所述储能电路、射频电路与所述天线电路相连。

进一步地，所述测温电路包括低通滤波电路、采样电路和功耗控制电路，所述低通滤波电路、所述功耗控制电路均与所述处理器双向通信连接；所述低通滤波电路与所述采样电路双向通信连接，所述采样电路、所述功耗控制电路均与所述测温传感器双向通信连接。

进一步地，所述处理器采用PIC16F系列MCU芯片。

进一步地，所述无线电路采用ISM频段射频芯片。

进一步地，所述测温传感器采用负温度系数的热敏电阻器。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

所述唤醒定时模块与所述处理器相连，所述处理器与所述无线模块、所述测温电路相连，所述唤醒定位模块通过控制所述处理器、所述无线模块和所述测温电路的唤醒或休眠状态，将探测器的功耗降低，提高探测器的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的测温探测器系统框架图；

图2为本实用新型的电源电路的示意图；

图3为本实用新型的无线模块的示意图；

图4为本实用新型的测温电路的示意图；

图5为本实用新型的测温电路的原理图；

图6为本实用新型测温探测器的工作流程图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

一种分布式低功耗无线测温探测器，如图1～5所示，包括：

电源电路，电源电路为测温探测器提供工作电源，所述电源电路包括电池、短路保护电路、滤波电路和缓冲电路；所述电池的输出端依次与所述短路保护电路、滤波电路、缓冲电路相连；所述缓冲电路的输出端既为所述电源电路的输出端，所述电源电路的输出端分别与所述无线模块、处理器和测温电路相连，为系统工作提供电能。

其中所述短路保护电路用于避免因为电路短路而导致电池过热出现损毁或者自燃，滤波电路用于滤除系统中高频信号和干扰信号，提高电池供电的效率，缓存电路用于保护电池，防止探测器射频电路工作时汲取大电流，导致电池使用寿命减短，同时保证供电系统电压稳定不影响探测器正常运行，缓冲电路至关重要，是探测器使用寿命长的重要保护电路。在本实施例中，所述电池采用3.6V聚合高能电池。

所述无线模块与所述处理器双向通信连接，用于无线传输数据，完成分布式采集功能；所述无线模块包括滤波电路、储能电路、射频电路和天线电路，所述滤波电路依次经过所述储能电路、射频电路与所述天线电路相连；其中，滤波电路用于滤除高频干扰对系统其它器件的影响，增加系统可靠性，储能电路用于射频模块发射和接收数据瞬间需要大电流供能，起到稳定系统电压保护电池寿命作用，射频电路用于处理发送和接收无线数据，天线电路提供无线数据传输通道，保护天线接口起到保护探测器安全作用。而在本实施例中，所述无线电路采用CC1101极低功耗，ISM频段专用射频芯片。

所述处理器与所述测温电路双向通信连接，所述处理器连接有唤醒定时模块，用于根据唤醒定时模块预设的定时时间分别控制所述处理器、所述无线模块和所述测温电路进入休眠或唤醒状态。其中可根据实际情况在所述唤醒定时模块预先录入定时时间，则探测器工作时间的间隔则按照预设时间进行，可保证测温探测器有较长的使用寿命和温度监测的实时性；若将定时时间设置久一点，可保证探测器的工作寿命更长。而在本实施例中，所述处理器采用PIC16F系列MCU芯片。

所述测温电路通过有线或无线网络与测温传感器相连，所述测温电路用于采集所述测温传感器所检测的温度数据，同时也可控制所述测温传感器的工作状态。所述测温电路包括低通滤波电路、采样电路和功耗控制电路，测温传感器分别经过功耗控制电路后与处理器相连，同时，测温传感器经过采样电路与低通滤波电路后再与处理器相连，组成温度采集通道。

其中，本实施例中所述测温电路中使用的测温传感器为NTC负温度系数热敏电阻器，该电阻器用于检测温度使用，表现为温度升高时，NTC电阻值减少，温度降低时，NTC电阻值增加，通过对比NTC真值表即可得到相应的温度值，滤波电路用于滤除系统干扰信号，采样电路用于配接NTC，将电阻信号转换为电压信号方便处理器模数转换模块采样，功耗控制电路用于控制测温电路功耗，将其功耗控制到最低，保证电池使用寿命。

如图5所示，探测器处于正常工作时，IO_CTR端电压为0V，此时温度传感器NTC电阻Rt的阻值反应的是当前环境的温度值，通过电压分压原理计算出此时温度与电压的关系为Vadc_in＝VCC*RL/(Rt+RL)，其中，Vadc_in为ADC_IN处电压值，VCC为系统供电电压，RL为分压电阻，即ADC_IN出电压值反映了Rt温度传感器的温度值；当探测器进入休眠状态时，此时要求整体探测器功耗最低，而无线模块执行完休眠指令后进入休眠低功耗状态，处理器MCU亦进入休眠状态，测温电路同样需要进入休眠状态才能使得探测器整体的功耗最低。根据图6的简单设计，在处理器进入休眠状态前，设置处理器的采样通道ADC_IN处于高阻态状态，IO_CTR同样设置为高阻态状态，此时测温电路将进入最低功耗状态，ADC_IN处电压和IO_CTR处电压等于VCC电压，使得该电路不会有电流泄露，测温电路功耗最低，几近于无，以此满足探测器低功耗要求。

本实施的无线测温探测器的工作原理如下：

如图6所示，首先对无线模块的工作状态进行检测，判断无线模块是否处于正常开启状态；若否，则对系统参数进行初始化设置；若是，则开启温度采样电路进行测温工序。

测温工序通过测温电路采集温度传感器环境的温度，将温度传感器的电阻信号转换为电压信号供处理器处理，其后采样电路关闭；所述处理器若接收到了传送的温度值，将温度值打包成数据帧通过射频电路发送至主机上；其后，根据唤醒定时模块预先设置好的定时时间，控制射频电路进入休眠状态、处理器进行休眠状态，以减少功耗；当到了定时时间后，所述处理器自动唤醒，重新判断所述无线模块的工作状态并控制所述温度采样电路重新开启，进行重复的测温工序，避免所述无线模块、处理器长期处于开启状态，增加功耗。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种分布式低功耗无线测温探测器，其特征在于，包括：

电源电路，所述电源电路的输出端分别与无线模块、处理器和测温电路相连；

无线模块，所述无线模块与所述处理器双向通信连接；

处理器，所述处理器与所述测温电路双向通信连接，所述处理器连接有唤醒定时模块，用于根据唤醒定时模块预设的定时时间分别控制所述处理器、所述无线模块和所述测温电路进入休眠或唤醒状态；

测温电路，所述测温电路连接有测温传感器，所述测温电路与所述测温传感器双向通信。

2.根据权利要求1所述的分布式低功耗无线测温探测器，其特征在于，所述电源电路包括电池、短路保护电路、滤波电路、缓冲电路，所述电池的输出端依次与所述短路保护电路、滤波电路、缓冲电路相连，所述缓冲电路的输出端输出电压，为所述无线模块、所述处理器和所述测温电路提供电能。

3.根据权利要求1所述的分布式低功耗无线测温探测器，其特征在于，所述无线模块包括滤波电路、储能电路、射频电路和天线电路，所述滤波电路依次经过所述储能电路、射频电路与所述天线电路相连。

4.根据权利要求1所述的分布式低功耗无线测温探测器，其特征在于，所述测温电路包括低通滤波电路、采样电路和功耗控制电路，所述低通滤波电路、所述功耗控制电路均与所述处理器双向通信连接；所述低通滤波电路与所述采样电路双向通信连接，所述采样电路、所述功耗控制电路均与所述测温传感器双向通信连接。

5.根据权利要求1所述的分布式低功耗无线测温探测器，其特征在于，所述处理器采用PIC16F系列MCU芯片。

6.根据权利要求1所述的分布式低功耗无线测温探测器，其特征在于，所述测温传感器采用负温度系数的热敏电阻器。

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