專利名稱：無線熱電阻溫度變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種儀表測量電子技術(shù)，特別涉及一種基于IEEE802. 15. 4的無線熱電阻溫度變送器。
背景技術(shù)：
工業(yè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)信號包括壓力、溫度、流量、物位等信號，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集都通過信 號電纜進(jìn)行傳送，鋪設(shè)電纜牽涉電纜溝、電纜橋架，這樣不僅電纜、橋架等成本必須考慮，而 且由此帶來的人工費(fèi)用和日后的維護(hù)費(fèi)用都必須考慮。有些場合電纜難以鋪設(shè)，對于補(bǔ)充 安裝的傳感器信號進(jìn)行采集，則必須重新挖開電纜溝鋪設(shè)電纜，成本明顯上升。特別是溫度測量，使用溫度變送器是工業(yè)領(lǐng)域的重要測量方式之一，傳統(tǒng)的溫度 變送器為兩線制和四線制方式傳輸數(shù)據(jù)，安裝使用傳統(tǒng)溫度變送器時，必須鋪設(shè)電纜，這樣 不僅材料成本和人工成本高，而且電纜鋪設(shè)和維護(hù)相當(dāng)麻煩，尤其需要補(bǔ)充安裝變送器時， 必須重新挖開電纜溝鋪設(shè)電纜。無線溫度變送器的研發(fā)和使用能極大的改變這些現(xiàn)狀和苦 難。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是針對現(xiàn)在通過電纜傳輸數(shù)據(jù)采集信號成本高，維護(hù)困難的問題，提 出了一種無線熱電阻溫度變送器，將電磁波作為傳輸介質(zhì)，避免了有線系統(tǒng)在安裝成本高， 維護(hù)成本高，價格不斷上升，接插件的故障率高，查找接插件的故障困難等方面的限制。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種無線通訊技術(shù)的無線熱電阻溫度變送器，包括信 號采集部分、信號處理部分、無線部分和供電部分，通過熱電阻測溫網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)采集信號的信 號采集部分，將采集到的信號送入信號處理部分進(jìn)行放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，無線部分將 接收的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換后通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至網(wǎng)關(guān)，供電部分分別給信號采集部分、信號處 理部分、無線部分提供所需電源。所述信號采集部分為一個信號采集圓卡，熱電阻信號輸入端經(jīng)過信號放大芯片、 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片連接SPI總線，信號采集圓卡通過SPI總線采集熱電阻溫度信號。所述無線部分為一個射頻信號處理模塊，包括帶MCU的射頻處理芯片和外圍電 路，所述的射頻芯片將接收的數(shù)字信號，通過MCU校準(zhǔn)處理后，再通過射頻輸入/輸出電路， 經(jīng)由天線將信號發(fā)射出去。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型無線熱電阻溫度變送器，與現(xiàn)有溫度變 送器相比，具有使用方便、靈活性好、成本低的優(yōu)點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型無線通訊技術(shù)的無線熱電阻溫度變送器原理框圖；圖2為本實(shí)用新型無線通訊技術(shù)的無線熱電阻溫度變送器所使用CC2430芯片的 原理框圖；[0011]圖3為本實(shí)用新型無線通訊技術(shù)的無線熱電阻溫度變送器的熱電阻信號處理流程。
具體實(shí)施方式
如圖1所示無線通訊技術(shù)的無線熱電阻溫度變送器原理框圖，變送器包括信號采集部分、信號處理部分、無線部分和供電部分。信號采集部分通過熱電阻測溫網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信號 的采集；采集到的信號到信號處理部分通過放大器和AD轉(zhuǎn)換芯片對信號進(jìn)行放大并轉(zhuǎn)換 成數(shù)字信號，無線部分將接收的數(shù)字信號計(jì)算成實(shí)際溫度值，并將溫度值通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā) 送至網(wǎng)關(guān)。供電部分分別給信號采集部分、信號處理部分、無線部分提供所需電源。如圖2信號處理部分的CC2430芯片的原理框圖，CC2430集成了 MCU、RF、AD轉(zhuǎn)換 功能，使用該芯片能減小電路復(fù)雜性和電路面積。CC2430芯片進(jìn)行對接受到得電壓信號進(jìn) 行處理和AD轉(zhuǎn)換，最終轉(zhuǎn)換成實(shí)際的溫度值。數(shù)據(jù)送入發(fā)射部分發(fā)送，LED指示燈顯示數(shù) 據(jù)正在傳輸，電源部分將輸入的5VDC電壓轉(zhuǎn)換為3. 3V電壓，為處理CC2430芯片提供所需 的等級電壓。對于熱電阻信號的處理的前端電路包含熱電阻測溫網(wǎng)絡(luò)和放大器電路。信號采集部分為一個信號采集圓卡，該圓卡完成對熱電阻的信號采集，其中熱電 阻信號輸入端經(jīng)過信號放大芯片、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片連接SPI總線，電源芯片通過對電源輸入 端進(jìn)行降壓處理，為其他芯片提供3. 3VDC工作電壓；并為射頻信號處理模塊提供電源。無線部分為一個射頻信號處理模塊，包括帶MCU的射頻處理芯片和外圍電路，所 述的射頻芯片通過SPI總線讀取通過數(shù)模轉(zhuǎn)換后的熱電阻溫度數(shù)字信號，通過MCU校準(zhǔn)處 理后，再通過射頻輸入/輸出電路，經(jīng)由天線將信號發(fā)射出去，無線協(xié)調(diào)器接受信號，從而 完成數(shù)據(jù)通訊工作。ZigBee協(xié)議棧采用任務(wù)處理機(jī)制，當(dāng)MCU啟動后，完成一系列初始化工作后，就處 于等待任務(wù)處理狀態(tài)，不同的任務(wù)有不同的優(yōu)先級別。開發(fā)者只需把自行開發(fā)的應(yīng)用作為 一個任務(wù)添加在任務(wù)列表中，無線通訊技術(shù)的無線熱電阻溫度變送器的主要任務(wù)是對熱電 阻信號進(jìn)行處理。MCU啟動后的一系列初始化工作中包括從EEROM內(nèi)讀取保存的參數(shù)，參數(shù) 中包括該終端對應(yīng)的MODBUS節(jié)點(diǎn)寄存器地址。(1)熱電阻信號處理部分根據(jù)圖3所示的熱電阻信號處理流程來對熱電阻信號進(jìn)行處理，本無線熱電阻溫 度變送器需要依據(jù)鉬熱電阻阻值的測量從而計(jì)算出實(shí)際的溫度。為了提高測量精度，減少 誤差，采用三導(dǎo)線制測量，測溫網(wǎng)絡(luò)電路輸出電壓是毫伏級。為此測量電壓必須經(jīng)過放大器 放大后，輸入到A/D轉(zhuǎn)換器，然后CC2430芯片才能采用三導(dǎo)線制測量的測溫計(jì)算方法編寫 程序處理接受的電壓信號，從而計(jì)算出測量溫度。(2)無線傳輸部分ZigBee無線傳輸部分模塊主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通過ZigBee無線方式進(jìn)行傳輸，無線熱 電阻溫度變送器端上電后，首先尋找加入ZigBee網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)測量到熱電阻信號時，對信號進(jìn) 行電壓轉(zhuǎn)換、放大后通過A/D轉(zhuǎn)換，然后通過SPI總線送至CC2430芯片，計(jì)算出對應(yīng)的溫度 值放入寄存器內(nèi)。最后，無線網(wǎng)絡(luò)基站可以通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)尋找到該無線熱電阻溫度變送 器，并讀取寄存器內(nèi)的溫度值。
權(quán)利要求一種無線通訊技術(shù)的無線熱電阻溫度變送器，包括信號采集部分、信號處理部分、無線部分和供電部分，其特征在于，通過熱電阻測溫網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)采集信號的信號采集部分，將采集到的信號送入信號處理部分進(jìn)行放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，無線部分將接收的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換后通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至網(wǎng)關(guān)，供電部分分別給信號采集部分、信號處理部分、無線部分提供所需電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述無線通訊技術(shù)的無線熱電阻溫度變送器，其特征在于，所述信 號采集部分為一個信號采集圓卡，熱電阻信號輸入端經(jīng)過信號放大芯片、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片連 接SPI總線，信號采集圓卡通過SPI總線采集熱電阻溫度信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述無線通訊技術(shù)的無線熱電阻溫度變送器，其特征在于，所述無 線部分為一個射頻信號處理模塊，包括帶MCU的射頻處理芯片和外圍電路，所述的射頻芯 片將接收的數(shù)字信號，通過MCU校準(zhǔn)處理后，再通過射頻輸入/輸出電路，經(jīng)由天線將信號 發(fā)射出去。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種無線通訊技術(shù)的無線熱電阻溫度變送器，包括信號采集部分、信號處理部分、無線部分和供電部分。其中，通過熱電阻測溫網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)采集信號的信號采集部分，將采集到的信號送入信號處理部分進(jìn)行放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，無線部分將接收的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換后通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至網(wǎng)關(guān)，供電部分分別給信號采集部分、信號處理部分、無線部分提供所需電源。與現(xiàn)有溫度變送器相比，具有使用方便、靈活性好、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01K7/22GK201569512SQ20092028658
公開日2010年9月1日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者何杏宇, 涂煊, 趙華, 鄭麗國 申請人:上海工業(yè)自動化儀表研究院