CN220896799U - 一种基于5g的远传仪表 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无线传感器技术领域，公开了一种基于5G的远传仪表，包括主控模块、传感模块、通信模块和隔离模块；所述传感模块输入端与外部传感器相连接，以接收外部数据，所述传感模块输出端与所述主控模块相连接，以传递数据，所述隔离模块设置在所述主控模块与所述通信模块之间，以对所述主控模块与所述通信模块之间进行隔离，解决多路多方式供电时电路电压不稳，以及电路中其它模块会对5G通信模块产生干扰的技术问题。

Description

一种基于5G的远传仪表

技术领域

本实用新型涉及无线传感器技术领域，具体涉及一种基于5G的远传仪表。

背景技术

当今，随着5G技术的不断提升，传感器行业具有十分重要的市场前景，传感器有多种类型，如准确测量自然环境温度、环境湿度标准值和过渡温湿度传感器、检测浓烟的气体传感器、检测工人入侵的红外传感器等，传感器可以用于实时采集自然环境中的各种因素，并自动提交给特定的软件系统，但是，如果传感器采集的信息内容无法上传到服务平台，这种数据信息的功效将大大降低，随着5G技术的不断发展趋势，如何将5G技术和传感器进行有效融合是需要不断进行探索的技术问题。

在将5G技术和传感器进行有效融合时，由于5G通讯功耗较大，如何对电路输出稳定的电压，在实现多路多方式供电的同时保障电路的通电安全，且在5G通信模块传输信号时，如何隔绝电路中其它模块对5G通信模块产生的干扰，是现如今基于5G的远传仪表需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于5G的远传仪表，用于解决基于5G的远传仪表在通电使用时，如何对电路内各模块单元输出稳定的电压，在实现多路多方式供电的同时保障电路的通电安全，且在5G通信模块传输信号时，电路中其它模块会对5G通信模块产生干扰的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种基于5G的远传仪表，包括主控模块、传感模块、通信模块和隔离模块；所述传感模块输入端与外部传感器相连接，以接收外部数据，所述传感模块输出端与所述主控模块相连接，以传递数据，所述隔离模块设置在所述主控模块与所述通信模块之间，以对所述主控模块与所述通信模块之间进行隔离。

进一步的，还包括多路输入电源模块，所述多路输入电源模块输出端分别与所述主控模块、传感模块和通信模块相连接，以提供电源；

所述多路输入电源模块包括电源切换电路和稳压电路，所述电源切换电路输入端分别与多路电源相连接，以切换输入电源；所述电源切换电路输出端与所述稳压电路相连接，所述稳压电路用于稳定所述电源切换电路的输出电压。

进一步的，所述电源切换电路包括场效应管，所述场效应管用于切换输入电源；所述场效应管栅极和漏极之间串联有电阻和二极管。

进一步的，所述稳压电路包括系统稳压电路和5G通信模块稳压电路；所述系统稳压电路输出端与所述主控模块和传感模块相连接，所述系统稳压电路用于稳定输入所述主控模块和传感模块的电压，所述5G通信模块稳压电路输出端与所述通信模块相连接，所述5G通信模块稳压电路用于稳定输入所述通信模块的电压。

进一步的，所述系统稳压电路内串联设置有升压芯片和降压芯片，所述升压芯片设置在所述系统稳压电路输入端与所述降压芯片之间，所述系统稳压电路通过所述升压芯片和降压芯片将电路的输出电压稳定在设定电压值。

进一步的，所述5G通信模块稳压电路内串联设置有升压芯片和电容，所述升压芯片设置在所述5G通信模块稳压电路与所述电容之间，所述5G通信模块稳压电路通过所述升压芯片将电压升高到5G模组工作需要的电压范围，所述电容用于储能和滤波。

进一步的，所述隔离模块内设有光耦，所述隔离模块通过所述光耦对所述主控模块与所述通信模块之间的通信进行隔离，防止所述主控模块与所述通信模块之间产生相互干扰。

进一步的，所述传感模块包括多组数据采集模块，各组所述数据采集模块并联设置，各组所述数据采集模块内均串联有自恢复保险丝和电阻，所述自恢复保险丝和所述电阻用于限制电路中输出的最大电流量，保护外部传感器的安全。

进一步的，还包括显示屏和控制器，所述显示屏和控制器分别与所述主控模块输出端相连接。

进一步的，还包括壳体，所述主控模块、传感模块、通信模块和隔离模块设置在所述壳体内，所述显示屏和控制器设置在所述壳体上，所述壳体外侧设有输入接口和输出接口，所述接口用于连接外部传感器和多路电源，所述输出接口用于连接天线。

本实用新型实现的有益效果主要为：

（1）本实用新型在主控模块与通信模块之间通过设置隔离模块，以对主控模块与通信模块进行隔离，避免所述主控模块与所述通信模块之间产生相互干扰，以保护主控模块和通信模块之间的安全。

（2）在使用时，为提高传感器的适用场景，通常传感器会设置多路多方式进行电源输入，如采用电池组或外接电源进行电源输入，多路多方式输入电源往往会导致电路的电压不稳，对电路内各模块单元造成损坏的问题，因此，本实用新型在电路内设置多路输入电源模块，通过对多路电源进行自动切换，可适应不同的输入电源，同时，多路输入电源模块可对输入电源进行电压控制，使电路内的电压保持在各模块单元工作需要的电压范围，从而保证电路的通电安全。

附图说明

图1为本实用新型实施例中基于5G的远传仪表的功能模块图；

图2为本实用新型实施例中基于5G的远传仪表中电源切换电路的电路示意图；

图3为本实用新型实施例中基于5G的远传仪表中系统电源转换电路的电路示意图；

图4为本实用新型实施例中基于5G的远传仪表中5G通信模块稳压电路的电路示意图；

图5为本实用新型实施例中基于5G的远传仪表中隔离模块的电路示意图；

图6为本实用新型实施例中基于5G的远传仪表中传感模块的电路示意图；

图7为本实用新型实施例中基于5G的远传仪表中显示屏的电路示意图；

图8为本实用新型实施例中基于5G的远传仪表整体结构示意图。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本实用新型进行进一步详细描述。

一种基于5G的远传仪表，用于解决基于5G的远传仪表在通电使用时，如何对电路内各模块单元输出稳定的电压，在实现多路多方式供电的同时保障电路的通电安全，且在5G通信模块传输信号时，电路中其它模块会对5G通信模块产生干扰的技术问题。

如图1所示，一种基于5G的远传仪表包括主控模块、传感模块、通信模块和隔离模块；所述传感模块输入端与外部传感器相连接，以接收外部数据，所述传感模块输出端与所述主控模块相连接，以传递数据，所述隔离模块设置在所述主控模块与所述通信模块之间，以对所述主控模块与所述通信模块之间进行隔离。

具体的，所述传感模块输入端与外部传感器相连接，外部传感器可为温度、湿度、或压力等功能传感器，远传仪表设置有采样周期，外部传感器定期将外部环境采集到的数据通过传感模块输入端传递到传感模块内，传感模块与主控模块连接，传感模块将数据传递给主控模块，主控模块可对采集的数据进行分析，并将分析过的数据通过通信模块定时上传到服务器，为避免通信模块与主控模块之间产生相互干扰，在通信模块与主控模块之间设置隔离模块，以对主控模块与通讯模块之间进行通信隔离，避免主控模块与通讯模块之间产生相互干扰，保障电路内各模块正常运行与数据的正常传输。

进一步的，还包括多路输入电源模块，所述多路输入电源模块输出端分别与所述主控模块、传感模块和通信模块相连接，以提供电源。

所述多路输入电源模块包括电源切换电路和稳压电路，所述电源切换电路输入端分别与多路电源相连接，以切换输入电源；所述电源切换电路输出端与所述稳压电路相连接，所述稳压电路用于稳定所述电源切换电路的输出电压。

在本实施例中，如图1、2所示，电路中多路输入电源设置有两个输入端（在其他实施例中，可根据需要设置多个输入端），分别包括第一电源输入端和第二电源输入端，第一电源输入端为电池组，具体的，在本实施例中电池组采用一次性锂-亚硫酰氯ER34615电池组，本电池为可插拔，不可充电电池，电池电压3.6V（在其他实施例中，可采用其他型号电池组，以实现电源输入功能），第二电源输入端为外部电源输入接头，具体的，在本实施例中外部电源输入接头为12G-3P防爆航空接头，用于5V外部电源输入端口（在其他实施例中，可采用其他型号外部电源输入接头，以实现电源输入功能）。由于电池组和外部电源输入接头的输入电压不同，导致电路的电压不稳，对电路内各模块单元造成损坏的问题，本实用新型在电路内设置电源切换电路，以对多路输入电源进行自动切换，可适应不同的输入电源，同时，稳压电路可对输入电源进行电压控制，使电路内的电压保持在各模块单元工作需要的电压范围，从而保证电路的通电安全。

进一步的，如图2所示，所述电源切换电路包括场效应管，所述场效应管用于切换输入电源；所述场效应管栅极和漏极之间串联有电阻和二极管。

在本实施例中，如图2所示，使用场效应管DP3415实现电源输入自动切换，在电路内还串联有电阻R1和二极管D1，电源切换电路中二极管D1不少于一个，各二极管D1串联设置，各二极管D1用于防止电流反向流入外接电；电阻R1为限流电阻，通过限制流过电路的最大电流以保证电路的安全，同时，电源切换电路中还设置有光耦，在本实施例中，采用光耦ISP817CSM，光耦ISP817CSM起到隔离5V输入和MCU的GPIO端口的作用。

进一步的，所述稳压电路包括系统稳压电路和5G通信模块稳压电路；所述系统稳压电路输出端与所述主控模块和传感模块相连接，所述系统稳压电路用于稳定输入所述主控模块和传感模块的电压，所述5G通信模块稳压电路输出端与所述通信模块相连接，所述5G通信模块稳压电路用于稳定输入所述通信模块的电压。

进一步的，如图3所示，所述系统稳压电路内串联设置有升压芯片和降压芯片，所述升压芯片设置在所述系统稳压电路输入端与所述降压芯片之间，所述系统稳压电路通过所述升压芯片和降压芯片将电路的输出电压稳定在设定电压值。

在本实施例中，如图3所示，使用升压芯片ETA1061V50S2G，升压芯片ETA1061V50S2G可把对电压升到5V左右，在升压芯片ETA1061V50S2G输出端设置降压芯片ETA5055V330DS2F，把电路的输出电压稳定在3.3V，从而使电路成为宽输入系统电源电路，有效的避免了因为电压波动导致输出电压不稳。系统电源转换电路内还串联设有电阻R2和二极管D2，二极管D2可防止电源反向输出，破坏外部电路，电阻R2可防止电流输入较大破坏后端电路。

进一步的，如图4所示，所述5G通信模块稳压电路内串联设置有升压芯片和电容，所述升压芯片设置在所述5G通信模块稳压电路与所述电容之间，所述5G通信模块稳压电路通过所述升压芯片将电压升高到5G模组工作需要的电压范围，所述电容用于储能和滤波。

在本实施例中，如图4所示，使用升压芯片ETA1090D3M，升压芯片ETA1090D3M可以将电压升高到5G模组工作需要的电压范围；使用电容RHC1550-3PT，在电路中起到储能和滤波的作用，同时，5G通信模块稳压电路内还串联设有电阻R3和二极管D3，电阻R3用于限制流过电路的最大电流，二极管D3设置在电容与升压芯片之间ETA1090D3M，用于防止后端的电容放电，电流反向流动损坏升压芯片；升压芯片输出端串联有自恢复保险丝F1和一次性保险丝F2，自恢复保险丝F1作为第二级电流限制器，防止升压芯片输出电流过大损坏后方电路，当电路中的电流过大时，通过一次性保险丝F2熔断来保护通讯模组不被破坏；电容RHC1550-3PT输出端设有NCE3065K场效应管，用于控制电池电容和5G通信模块稳压电路的开关。

进一步的，如图5所示，所述隔离模块内设有光耦，所述隔离模块通过所述光耦对所述主控模块与所述通信模块之间的通信进行隔离，防止所述主控模块与所述通信模块之间产生相互干扰。

具体的，在本实施例中，使用两个光耦6N136S，光耦6N136S作为主控模块和通信模块之间串口通信的隔离器，阻止了两个模块之间相互造成伤害；同时，隔离模块内还设有若干电阻，各电阻用于限制电路中的电流。

进一步的，如图6所示，所述传感模块包括多组数据采集模块，各组所述数据采集模块并联设置，各组所述数据采集模块内均串联有自恢复保险丝和电阻，所述自恢复保险丝和所述电阻用于限制电路中输出的最大电流量，保护外部传感器的安全。

具体的，在本实施例中，所述传感模块包括两组压力数字式传感器接头，分别为J9，J13，同时，传感模块还预留有其余接头，如J10、J11、J12、J14，各组压力数字式传感器接头均用于连接外部传感器，包括温度或湿度等功能传感器。各组数据采集模块内均串联有自恢复保险丝和电阻，在本实施例中，J9接头设有自恢复保险丝F1和电阻R1，J13接头设有自恢复保险丝F5和电阻R5，自恢复保险丝用于限制电路中输出的最大电流量，电阻为限流电阻，用于进一步限制，自恢复保险丝和电阻对外部传感器进行双重保护，防止对外部传感器造成损坏。

进一步的，参阅图1所示，还包括显示屏和控制器，所述显示屏和控制器分别与所述主控模块输出端相连接。

具体的，在本实施例中，主控模块对采集的数据进行分析，分析后的数据可通过显示屏进行显示，使用人员可通过显示屏读取传感器采集到的各项数据，所述控制器上设有若干个按键，所述控制器通过各所述按键操控数据，并设置专网信息；具体的，在本实施例中，各按键分别包括“上”、“下”、“左”、“右”、“确定”、“退出”等功能（在其他实施例中，还可设置其他功能按键），使用人员可通过控制器上的各功能按钮操控显示屏上的各项数据。

具体的，如图7所示，所述显示屏内设有电阻R11和三极管S8550，所述电阻R11用于控制显示屏亮度，所述三极管S8550用于控制所述显示屏的显示与灭屏。

进一步的，参阅图8所示，还包括壳体，所述主控模块、传感模块、通信模块和隔离模块设置在所述壳体内，所述显示屏和控制器设置在所述壳体上，所述壳体外侧设有输入接口和输出接口，所述接口用于连接外部传感器和多路电源，所述输出接口用于连接天线。

在本实施例中，基于5G的远传仪表通过壳体外侧的输入接口进行电源接入，当外部电源停电时，可用备用电池组进行电源输入，同时通过外部传感器进行数据的采集，采集到的数据经过壳体内部各功能模块分析传递，最后在显示屏上进行显示，同时，使用人员还可通过壳体上的控制器对数据进行操控，并可通过控制器设置专网信息。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于5G的远传仪表，其特征在于：包括主控模块、传感模块、通信模块和隔离模块；所述传感模块输入端与外部传感器相连接，以接收外部数据，所述传感模块输出端与所述主控模块相连接，以传递数据，所述隔离模块设置在所述主控模块与所述通信模块之间，以对所述主控模块与所述通信模块之间进行隔离。

2.根据权利要求1所述的基于5G的远传仪表，其特征在于：还包括多路输入电源模块，所述多路输入电源模块输出端分别与所述主控模块、传感模块和通信模块相连接，以提供电源；

所述多路输入电源模块包括电源切换电路和稳压电路，所述电源切换电路输入端分别与多路电源相连接，以切换输入电源；所述电源切换电路输出端与所述稳压电路相连接，所述稳压电路用于稳定所述电源切换电路的输出电压。

3.根据权利要求2所述的基于5G的远传仪表，其特征在于：所述电源切换电路包括场效应管，所述场效应管用于切换输入电源；所述场效应管栅极和漏极之间串联有电阻和二极管。

4.根据权利要求2所述的基于5G的远传仪表，其特征在于：所述稳压电路包括系统稳压电路和5G通信模块稳压电路；所述系统稳压电路输出端与所述主控模块和传感模块相连接，所述系统稳压电路用于稳定输入所述主控模块和传感模块的电压，所述5G通信模块稳压电路输出端与所述通信模块相连接，所述5G通信模块稳压电路用于稳定输入所述通信模块的电压。

5.根据权利要求4所述的基于5G的远传仪表，其特征在于：所述系统稳压电路内串联设置有升压芯片和降压芯片，所述升压芯片设置在所述系统稳压电路输入端与所述降压芯片之间，所述系统稳压电路通过所述升压芯片和降压芯片将电路的输出电压稳定在设定电压值。

6.根据权利要求4所述的基于5G的远传仪表，其特征在于：所述5G通信模块稳压电路内串联设置有升压芯片和电容，所述升压芯片设置在所述5G通信模块稳压电路与所述电容之间，所述5G通信模块稳压电路通过所述升压芯片将电压升高到5G模组工作需要的电压范围，所述电容用于储能和滤波。

7.根据权利要求1所述的基于5G的远传仪表，其特征在于：所述隔离模块内设有光耦，所述隔离模块通过所述光耦对所述主控模块与所述通信模块之间的通信进行隔离，防止所述主控模块与所述通信模块之间产生相互干扰。

8.根据权利要求1所述的基于5G的远传仪表，其特征在于：所述传感模块包括多组数据采集模块，各组所述数据采集模块并联设置，各组所述数据采集模块内均串联有自恢复保险丝和电阻，所述自恢复保险丝和所述电阻用于限制电路中输出的最大电流量，保护外部传感器的安全。

9.根据权利要求1所述的基于5G的远传仪表，其特征在于：还包括显示屏和控制器，所述显示屏和控制器分别与所述主控模块输出端相连接。

10.根据权利要求9所述的基于5G的远传仪表，其特征在于：还包括壳体，所述主控模块、传感模块、通信模块和隔离模块设置在所述壳体内，所述显示屏和控制器设置在所述壳体上，所述壳体外侧设有输入接口和输出接口，所述接口用于连接外部传感器和多路电源，所述输出接口用于连接天线。