專利名稱：基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線物聯(lián)網(wǎng)中的智能變送器領域，特別是涉及一種基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器。
背景技術：
目前，物聯(lián)網(wǎng)的前端采集設備大多采用有線多點溫度采集系統(tǒng)，這種傳統(tǒng)的多點采集系統(tǒng)需要用導線與每個溫度采集節(jié)點連接，其技術成熟，制作成本相對較低，但是施工時，普通有線儀表需要現(xiàn)場布線及維護成本比較高，可靠性、安全性較差。由此可見，上述有線多點溫度采集系統(tǒng)在使用上存在不便和缺陷，而無線智能溫度變送器正朝著高精度、低功耗、多功能、總線標準化、高可靠性及安全性等高科技的方向迅速發(fā)展，如何創(chuàng)設一種能直接在目標地點進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)后處理方便、數(shù)據(jù)采集精度高、數(shù)據(jù)傳輸可靠，并且具有無線通信能力，低功耗、穩(wěn)定性高的基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器，實屬當前的重要研發(fā)課題。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題是提供一種基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器，使其具備穩(wěn)定性高、數(shù)據(jù)傳輸可靠、微功耗、可通訊、方便數(shù)據(jù)后處理、數(shù)據(jù)采集精度高的特點，從而克服有線多點溫度采集系統(tǒng)需現(xiàn)場布線，施工維護成本高，可靠性、安全性差等問題。為解決上述技術 問題，本實用新型一種基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器，包括主控制器以及與主控制器連接的溫度傳感器、數(shù)據(jù)傳送模塊、LCD模塊、按鍵和電源，其中:所述的數(shù)據(jù)傳送模塊采用無線數(shù)據(jù)傳送模塊。進一步地，所述數(shù)據(jù)傳送模塊為ZIGBEE收發(fā)器。所述收發(fā)器天線的外部設有防腐蝕絕緣套。所述的電源采用鋰電池。所述的無線數(shù)據(jù)傳送模塊采用Zigbee無線通訊或者通過無線HART協(xié)議，通訊頻率為2.4GMHz,通訊距離大于300m。所述溫度傳感器采用熱敏電阻進行溫度信號采集。 所述主控制器采用MSP430芯片。所述A/D轉(zhuǎn)換模塊包括電阻橋路、A/D誤差值的可擦寫存貯器以及外圍由電阻和電容組成的低通濾波器。所述IXD模塊采用自定義段式IXD。所述按鍵由處于IXD模塊正面的兩個磁開關組成。采用以上設計后，本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益效果:1、本實用新型采用微功耗電路設計技術，主控制器在正常情況下具有極低工作的電流和微小的休眠狀態(tài)電流，傳感器電路在不采集數(shù)據(jù)時關閉，無線模塊在不通訊時處于休眠模式，上述措施都是為了節(jié)省用電量，延長電池的使用壽命；2、本實用新型采用無線傳輸技術，可進行移動測量，采集現(xiàn)場無需任何布線，傳感器可以放置在任意位置，方便實用；3、解決有線測量帶來的可靠性、安全性等問題。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

上述僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型，
以下結(jié)合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳細說明。圖1是本實用新型基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器的模塊組成示意圖。圖2是本實用新型基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器的電路組成示意圖。圖3是本實用新型的主控MCU的電路原理圖。圖4是本實用新型的模擬處理電路原理圖。圖5是本實用新型的本實 用新型數(shù)據(jù)傳送模塊的電路原理圖。圖6是本實用新型的IXD模塊和按鍵的接口的電路原理圖。圖7是本實用新型的軟件系統(tǒng)流程圖。
具體實施方式
請參閱圖1、圖2所示，本實用新型基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器，主要包括主控制器以及與主控制器連接的溫度傳感器、數(shù)據(jù)傳送模塊、LCD模塊、按鍵和電源，其中:所述的數(shù)據(jù)傳送模塊采用無線數(shù)據(jù)傳送模塊。溫度傳感器通過和現(xiàn)場的測量物體接觸，采用熱敏電阻進行溫度信號采集，測量精度高，再將采集到的參數(shù)傳送給主控制器，通過主控制器將溫度信息轉(zhuǎn)變成無線數(shù)字信號傳送給接收中心。溫度傳感器可采用PT100熱電阻進行溫度信號采集，測量精度高，測量范圍為-100°C +350°C。通過溫度傳感器采集現(xiàn)場的溫度，再將采集到的溫度電阻信號-電壓信號進行補償調(diào)整后輸送至A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端。請配合參閱圖3，主控制器采用MSP430芯片完成采集、運算、通訊、按鍵處理等全部功能。處理器工作采用間歇方式，大部分時間處于休眠狀態(tài)，極少的工作時間全速運行，減少了功耗。A/D轉(zhuǎn)換模塊經(jīng)過電阻橋路把電阻信號變成電壓信號，并將電壓信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)，A/D轉(zhuǎn)換模塊還包括A/D誤差值的可擦寫存貯器，再加上外圍由電阻和電容組成的低通濾波器，濾除沒有用的高頻噪聲信號，提高精度。請配合參閱圖4所示，A/D轉(zhuǎn)換模塊可使用MSP430AFE253內(nèi)部的SD24模塊。SD24模塊是一個具有高阻抗輸入緩沖器和內(nèi)部參考電壓的S-A模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；可以擁有多達8個全差分復用模擬輸入對，其中包括一個內(nèi)置的溫度傳感器和一個分裂的電源電壓；該轉(zhuǎn)換器是基于一個二階過采樣S-A調(diào)制器和數(shù)字抽取濾波器；抽取濾波器是一個梳型過濾器可選的過采樣比為1024 ;可以做額外的過濾算法達到高的精度。請配合參閱圖5所示，數(shù)據(jù)傳送模塊采用無線數(shù)據(jù)傳送模塊，優(yōu)選低成本、高度集成的ZIGBEE收發(fā)器，專為低功耗無線應用而設計，并在天線的外部設置防腐蝕絕緣套。[0034]請配合參閱圖6所示，LCD模塊采用自定義段式LCD，內(nèi)部帶有驅(qū)動電路，顯示部分上面帶有類似于模擬顯示的表頭，下面有數(shù)字顯示，可以顯示溫度參數(shù)及溫度單位，也可以顯示報警信息，電池容量信息，無線信號強度信息。LCD模塊功耗非常低，只有50uA，在此過程中，LCD模塊在正常使用過程中關閉顯示，以進一步節(jié)省功耗，具有低工作電流和極小的休眠狀態(tài)電流，這種低電流特性應用于長壽命電池供電的系統(tǒng)是很理想的。電源優(yōu)選采用大容量高性能鋰電池供電，壽命I 3年，無需外接電源。按鍵由IXD模塊正面的兩個磁開關組成，輔助按鍵的多種組合實現(xiàn)不同的功能。請配合參閱圖7所示，使用時，溫度傳感器的輸出信號進行補償調(diào)整后輸送至A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸送至主控制器，由主控制器將A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號與其內(nèi)存中寫有的不可更改的編號或代碼一起打包輸送至數(shù)據(jù)傳送模塊，并通過與無線收發(fā)電路相連的射頻天線以無線方式發(fā)送至接收中心，同時通過LCD模塊顯示數(shù)據(jù)和結(jié)果。如上所述，本實用新型是以電池為供電電源的基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器，其具有無線通訊功能；利用電池供電功能；提供傳統(tǒng)儀表的采集功能；提供低功耗的顯示功能，節(jié)省用電；提供在現(xiàn)場的校準功能，方便施工及維修、維護；提供兩按鍵組合，實現(xiàn)多組功能；具有防震、防潮、防熱、防有害氣體的功能。本實用新型基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控，無線傳輸，無需現(xiàn)場布線，省去普通儀表需要現(xiàn)場布線的麻煩，既節(jié)省了人力，又節(jié)省了施工成本，并可只在需要發(fā)送數(shù)據(jù)時工作，其他時間關閉，減少了功耗。該基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器特別適用于現(xiàn)場無法供電且又需要數(shù)據(jù)進行實時傳輸?shù)挠吞?、油井、供暖等輸出管道和水井溫度等場合的巡回檢測。本實用新型基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器有別于一般的溫度變送器，利用無線技術和數(shù)字化集成溫度變送器技術，研制數(shù)字化無線溫度變送器，以確保溫度一體化，解決現(xiàn)有有線測量溫度帶來的可靠性、安全性差等問題。無線溫度變送器將控制對象的溫度參數(shù)變成電信號，并對接收端發(fā)送無線信號，對系統(tǒng)實行檢測、調(diào)節(jié)和控制。可直接與一般工業(yè)熱電阻、熱電偶連接，與現(xiàn)場傳感元件構成一體化結(jié)構。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，本領域 技術人員利用上述揭示的技術內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權利要求1.一種基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器，其特征在于包括主控制器以及與主控制器連接的溫度傳感器、數(shù)據(jù)傳送模塊、IXD模塊、按鍵和電源，其中:所述的數(shù)據(jù)傳送模塊采用無線數(shù)據(jù)傳送模塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器，其特征在于:所述數(shù)據(jù)傳送模塊為ZIGBEE收發(fā)器。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器，其特征在于:所述收發(fā)器天線的外部設有防腐蝕絕緣套。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器，其特征在于:所述的電源采用鋰電池。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器，其特征在于:所述的無線數(shù)據(jù)傳送模塊采用zigbee無線通訊或者通過無線HART協(xié)議，通訊頻率為2.4GHz，通訊距離大于300m。
6.根據(jù)權利要求1所述的基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器，其特征在于:所述溫度傳感器采用熱敏電阻進行溫度信號采集。
7.根據(jù)權利要求1所述的基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器，其特征在于:所述主控制器采用MSP430芯片。
8.根據(jù)權利要求1所述的基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器，其特征在于:所述的溫度傳感器通過A/D轉(zhuǎn)換模塊與主控制器連接，該A/D轉(zhuǎn)換模塊包括電阻橋路、A/D誤差值的可擦寫存貯器以及外圍由電阻和電容組成的低通濾波器。
9.根據(jù)權利要求1所述的基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器，其特征在于:所述IXD模塊采用自定義段式LCD?！?br> 10.根據(jù)權利要求1所述的基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器，其特征在于:所述按鍵由處于LCD模塊正面的兩個磁開關組成。
專利摘要本實用新型是有關于一種基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器，包括主控制器以及與主控制器連接的溫度傳感器、數(shù)據(jù)傳送模塊、LCD模塊、按鍵和電源，其中所述的數(shù)據(jù)傳送模塊采用無線數(shù)據(jù)傳送模塊。本實用新型基于無線物聯(lián)網(wǎng)的微功耗溫度變送器具有穩(wěn)定性高、數(shù)據(jù)傳輸可靠、低功耗、無線通訊、數(shù)據(jù)后處理方便、數(shù)據(jù)采集精度高、符合物聯(lián)網(wǎng)使用的優(yōu)點。
文檔編號G01K7/22GK203132730SQ20122068225
公開日2013年8月14日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權日2012年12月11日
發(fā)明者劉守會, 郭月明, 邊飛, 韓天飛, 蘭蘭 申請人:北京中油瑞飛信息技術有限責任公司, 中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司