CN212903702U

CN212903702U - 一种基于NB-IoT传输的无线压力变送器

Info

Publication number: CN212903702U
Application number: CN202022017576.2U
Authority: CN
Inventors: 魏相山; 丛培丝
Original assignee: Shandong Binrun Instrument Co ltd
Current assignee: Shandong Binrun Instrument Co ltd
Priority date: 2020-09-16
Filing date: 2020-09-16
Publication date: 2021-04-06
Anticipated expiration: 2030-09-16

Abstract

本发明涉及压力变送器领域，具体为一种基于NB‑IoT传输的无线压力变送器。所述主控电路板还设有外设电源管理模块，所述微控制器和蓄电池连接，所述外设电源管理模块的输入端与蓄电池电气连接，输出端和压力传感器、显示器、通信模块电气连接；所述微控制器和外设电源管理模块电气连接。在压力传感器、显示器、通行模块需要工作的时候接通电源，待机的时候断开电源，进而实现大大降低功耗的有益效果，进而可以提高设备的使用寿命。

Description

一种基于NB-IoT传输的无线压力变送器

技术领域

本发明涉及压力变送器领域，具体为一种基于NB-IoT传输的无线压力变送器。

背景技术

压力变送器作为一种将压力转换成气动/电动信号进行控制和远传的设备，广泛地应用在供/排水、热力、石油、化工、气站、泵站等工业现场测量和控制。例如：石油管道具有管径大、压力高以及传输送量大等特点，在油气输送的过程中，利用压力变送器，有效地监测输油管道的压力，进一步预防油气管道泄漏事故的发生，确保油气管道运行安全。对于一些特殊的场合，尤其是油田的压力检测中，油田分布广泛、甚至有些无人区还会有油田的分布，为了便于数据的采集，以便在检测到压力超出范围之后，尽快的泄压和维护需要将压力数据传输给维护人员。对于数据的无线传输以及压力信号的采集，现有技术中已有不少的解决方案，但是目前功耗都较大，普通的设备运行时间较短，因此不利于设备的维护、同时会提高运行维护成本。因此设计一种功耗较低的一种基于NB-IoT传输的无线压力变送器成为一种迫切的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供了具有降低功耗的一种基于NB-IoT传输的无线压力变送器。

本发明要解决的技术问题的技术方案是：一种基于NB-IoT传输的无线压力变送器，包括设有前盖和后盖的壳体，所述壳体内部设有主控电路板、蓄电池和压力传感器，所述前盖上嵌设有显示器，所述显示器、蓄电池、压力传感器和主控电路板电气连接，所述主控电路板上设有微控制器，其特征在于：所述主控电路板还设有外设电源管理模块，所述微控制器和蓄电池连接，所述外设电源管理模块的输入端与蓄电池电气连接，输出端和压力传感器、显示器、通信模块电气连接；所述微控制器和外设电源管理模块电气连接。

更好的，所述外设电源管理模块包括升降压电源模块和外设工作开关，所述外设工作开关为电控开关，所述外设工作开关的控制端和微控制器电气连接。

更好的，所述外设工作开关串联在升降压电源模块与蓄电池之间。

更好的，所述外设工作开关与升降压电源模块的输出端电气连接。

更好的，所述通信模块为NB-IoT模块，所述NB-IoT模块与微控制器模块电气连接，还包括SIM卡模块，所述SIM卡模块与NB-IoT模块电气连接，所述NB-IoT模块模块的数据收发端和微控制器的数据输入输出接口连接。

更好的，所述压力传感器电源信号的输出信号共用接地端，输出信号的正极与AD转换模块的模拟信号输入端的正极电气连接，AD转换模块的模拟信号输入端的负极接地；还包括AD转换模块，所述压力传感器的输出端经调理电路和AD转换模块的模拟输入端电气连接；所述AD转换模块的数字信号输出端、控制端和微控制器电气连接。

更好的，所述蓄电池采用高密度34615亚锂电池。

更好的，所述微控制器采用型号为STM8L152的低功耗处理器。

更好的，所述电控开关为继电器。

更好的，所述电控开关为开关管。

本发明的有益效果为：

有效降低设备运行的功耗，延长设备使用的期限。

附图说明

图1是本发明一种实施例的微控制器的示意图

图2是本发明一种实施例的NB-IoT模块电路示意图

图3是本发明一种实施例的AD转换模块示意图

图4是本发明一种实施例的示意图

图中：

220、外设工作开关；210、升降压电源模块；830、显示器；820、压力传感器；810、蓄电池；200、外设电源管理模块；500、NB-IoT模块；100、微控制器；

具体实施方式

为使本发明的技术方案和有益效果更加清楚，下面对本发明的实施方式做进一步的详细解释。

一种基于NB-IoT传输的无线压力变送器，在现有技术中，压力变送器一般包括设有前盖和后盖的壳体，所述壳体内部设有主控电路板、蓄电池810和压力传感器820，所述前盖上嵌设有显示器830，所述显示器830、蓄电池810、压力传感器820和主控电路板电气连接，压力传感器820采集的压力信号传输到主控电路板上，主控电路板上设有微控制器100，微控制器100将采集的压力信号转换为数字信号，然后传输到显示器830上显示，或者通过通信模块将数据上传到维护人员的手中。

本实施例中微控制器100采用型号为STM8L152的低功耗处理器。整机低功耗运行时外设电路断电，只保留微控制器100自身运行，节省电源支出，达到更长待机目的。如图1所示，为本实施例中微控制器100的示意图，其IO接口分别与各外设的数据接口连接。微控制器100可以采用稳压器为其提供电源，以保证其稳定运行，稳压器的输入端和蓄电池810电气连接。

为了实现更好的降低功耗，本实用新型中的主控电路板上还设有外设电源管理模块200。外设电源管理模块主要用于压力采集装置的供电，还可以为其他外设提供电源，如通信模块、显示模块、传感器模块等。

外设电源管理模块200用以实现电压的转换，同时在其他设备需要工作时给相应的设备提供电源。

本实用新型中，蓄电池810采用的是高密度34615亚锂电池。其电压在3.6伏左右，而设备运行时，电压需要3伏左右，因此通过该外设电源管理模块200实现电压的变换，外设电源管理模块200采用降压模块，如果蓄电池的电压低于设备运行的电压，则外设电源管理模块200可以采用升压模块，进而实现蓄电池810电压与设备电压的匹配。升压模块以及降压模块通过采购可得，在此对其技术原理不在赘述。本实施例中，所述外设电源管理模块200包括升降压电源模块210。

升降压电源模块210用以实现的电压的转换。还需要设置外设工作开关220用以实现给设备供电的控制。所述外设工作开关220为电控开关，可以采用继电器或者开关管作为电控开关。所述外设工作开关220的控制端和微控制器100电气连接。

可以通同一供电断电的方式实现，此时所述外设工作开关220串联在升降压电源模块210与蓄电池810之间。外部设备如显示器、传感器、通信模块需要工作时升降压电源模块210接通电源开始工作。该种方式下，待机的情况下，外设电源管理模块200没有电流流过，其自身的损耗会大大降低，同时会降低设备的整体温度，进一步提高使用寿命。

或所述外设工作开关220设置在升降压电源模块210输出端，可以根据外设的数量设置外设工作开关220的数量，即每一个外设配置一个外部外设工作开关。此时在待机的状态下，可以单个外部设备运行，如需要显示数据时，启动显示器的外设工作开关220，显示器工作。

本发明中，可以设定相应的控制程序控制设备的运行，并控制外设工作开关220的导通和断开。如需要显示数据时，启动显示器的电源、需要发送信息时，启动通信模块的电源。通讯模块可以在数值越限时启动上传，进而可以大大降低通信模块实时待机的功耗。

如果是变化率较为平稳的压力采集环境，可以设置间隔采集的方式，间隔特定的时间采集一次数据，每次采集数据的时候才进行供电，进而也可以实现功耗的降低。

本实施例通过SIM卡模块将数据上传。所述SIM卡模块与NB-IoT模块500电气连接，所述NB-IoT模块500模块的数据收发端和微控制器100的数据输入输出接口连接。如图2所示，SIM卡模块的数据端i/o、时钟端clk、复位端rst分别与NB-IoT模块500的SIMdata引脚、SIMclk引脚、SIMrst引脚连接，用以实现数据的传输。

NB-IoT模块500的UART0-RX引脚、UART0-TX引脚、RSTB引脚分别和微控制器100的41、42和44引脚电气连接，用以将采集的数字信号传输到NB-IoT模块500。

所述压力传感器820电源信号的输出信号共用接地端，输出信号的正极与AD转换模块的模拟信号输入端的正极电气连接，AD转换模块的模拟信号输入端的负极接地。本实施例还包括AD转换模块。所述压力传感器的输出端经调理电路和AD转换模块的模拟输入端电气连接；所述AD转换模块的数字信号输出端、控制端和微控制器100电气连接。如图3所示，压力传感器820的模拟信号输出端S-INPUT与AD转换芯片的第一模拟量输入引脚的正极连接，第一模拟量输入引脚的负极接地。在S-INPUT与地之间并接有电容C29、C31和C30以及二极管。二极管用以实现保护功能，在遭遇雷击等情况时，二极管可以实现泄压，进而实现对AD转换模块的保护。

综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的范围，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡依本发明的要求范围所述的形状、构造、特征及精神所谓的均等变化与修饰，均应包括与本发明的权利要求范围内。

Claims

1.一种基于NB-IoT传输的无线压力变送器，包括设有前盖和后盖的壳体，所述壳体内部设有主控电路板、蓄电池(810)和压力传感器(820)，所述前盖上嵌设有显示器(830)，所述显示器(830)、蓄电池(810)、压力传感器(820)和主控电路板电气连接，所述主控电路板上设有微控制器(100)，其特征在于：

所述主控电路板还设有外设电源管理模块(200)，

所述微控制器(100)和蓄电池(810)连接，所述外设电源管理模块(200)的输入端与蓄电池(810)电气连接，输出端和压力传感器、显示器、通信模块电气连接；所述微控制器和外设电源管理模块(200)电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT传输的无线压力变送器，其特征在于：

所述外设电源管理模块(200)包括升降压电源模块(210)和外设工作开关(220)，所述外设工作开关(220)为电控开关，所述外设工作开关(220)的控制端和微控制器(100)电气连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于NB-IoT传输的无线压力变送器，其特征在于：

所述外设工作开关(220)串联在升降压电源模块(210)与蓄电池(810)之间。

4.根据权利要求2所述的一种基于NB-IoT传输的无线压力变送器，其特征在于：

所述外设工作开关(220)与升降压电源模块(210)的输出端电气连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于NB-IoT传输的无线压力变送器，其特征在于：

所述通信模块为NB-IoT模块(500)，所述NB-IoT模块(500)与微控制器(100)电气连接，

还包括SIM卡模块，所述SIM卡模块与NB-IoT模块(500)电气连接，所述NB-IoT模块(500)模块的数据收发端和微控制器(100)的数据输入输出接口连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT传输的无线压力变送器，其特征在于：

所述压力传感器(820)电源信号的输出信号共用接地端，输出信号的正极与AD转换模块的模拟信号输入端的正极电气连接，AD转换模块的模拟信号输入端的负极接地；

还包括AD转换模块，所述压力传感器的输出端经调理电路和AD转换模块的模拟输入端电气连接；所述AD转换模块的数字信号输出端、控制端和微控制器(100)电气连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT传输的无线压力变送器，其特征在于：

所述蓄电池(810)采用高密度34615亚锂电池。

8.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT传输的无线压力变送器，其特征在于：

所述微控制器(100)采用型号为STM8L152的低功耗处理器。

9.根据权利要求2所述的一种基于NB-IoT传输的无线压力变送器，其特征在于：

所述电控开关为继电器。

10.根据权利要求2所述的一种基于NB-IoT传输的无线压力变送器，其特征在于：

所述电控开关为开关管。