一種多點(diǎn)傳感器的低功耗無線信息采集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種信息采集系統(tǒng)，具體涉及一種應(yīng)用于換熱站系統(tǒng)中對(duì)溫度、壓力、液位和流量傳感器的傳感信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集的多點(diǎn)傳感器的低功耗無線信息采集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前換熱站系統(tǒng)中，需要精確采集管道內(nèi)部溫度、壓力、液位、流量，用于監(jiān)測(cè)以及換熱站系統(tǒng)控制，因此就需要實(shí)時(shí)采集設(shè)置在不同采集點(diǎn)上的大量溫度、壓力、液位和流量傳感器的傳感信號(hào)。傳統(tǒng)溫度、壓力、液位和流量傳感器采用24V直流電源供電，輸出
4-20mA直流，分別通過導(dǎo)線的方式接入PLC的模擬量采集模塊，來采集流經(jīng)傳感器的電流得到傳感器當(dāng)前數(shù)據(jù)。PLC將各個(gè)傳感器的傳感信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布或者參與控制。
[0003]由于每個(gè)換熱站系統(tǒng)中有幾十甚至幾百個(gè)傳感器，功耗較大，電池供電持續(xù)時(shí)間短；且傳感器與PLC均通過導(dǎo)線連接，這就要求PLC模塊不得不對(duì)A/D采集接口進(jìn)行擴(kuò)展，以滿足傳感器數(shù)量的需求，無形之中帶來高昂的成本；進(jìn)一步，導(dǎo)線連接復(fù)雜繁瑣，不利于傳感器的維修或更換。
[0004]為了解決導(dǎo)線連接帶來的復(fù)雜繁瑣問題，現(xiàn)有技術(shù)采用無線傳輸?shù)姆绞讲杉瘋鞲衅餍畔?，但是傳統(tǒng)的傳感器需要24V直流電源供電，輸出4-20mA電流，功耗大、電池供電持續(xù)時(shí)間短的問題仍然沒有得到解決，因此不具備實(shí)用意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種通過對(duì)傳感器電路和采集電路的優(yōu)化，將輸入電壓降至3V左右，為傳感器使用電池供電提供條件；并通過傳感器信息的瞬時(shí)采集和無線收發(fā)器的分時(shí)控制，降低傳感器功耗的低功耗無線信息采集系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]一種多點(diǎn)傳感器的低功耗無線信息采集系統(tǒng)，其特征在于:包括主機(jī)和多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，所述傳感器節(jié)點(diǎn)分別與所述主機(jī)通過無線連接；所述傳感器節(jié)點(diǎn)包括電源電路、傳感器電路、采集電路和無線通訊電路，所述電源電路包括電池電源、微處理器、第一開關(guān)、第一直流穩(wěn)壓電路、第二開關(guān)和第二直流穩(wěn)壓電源；所述電池電源依次通過所述第一開關(guān)和第一直流穩(wěn)壓電路向所述傳感器電路和采集電路提供基準(zhǔn)電壓；所述電池電源還依次通過所述第二直流穩(wěn)壓電路和第二開關(guān)向所述無線通訊電路供電；同時(shí)所述電池電源通過第二直流穩(wěn)壓電路連接所述微處理器；所述微處理器的控制信號(hào)輸出端分別連接所述第一開關(guān)的控制信號(hào)輸入端和第二開關(guān)的控制信號(hào)輸入端；所述傳感器電路連接采集電路，所述采集電路的傳感信號(hào)輸出端連接所述微處理器的傳感信號(hào)輸入端，所述微處理器的輸出端與所述無線通訊電路的輸入端連接，所述無線通訊電路與所述主機(jī)通過無線信號(hào)連接。
[0008]所述采集電路包括依次連接的初級(jí)差分放大器和同比例放大器；所述初級(jí)差分放大器的輸入端連接所述傳感器電路的輸出端。
[0009]所述同比例放大器的輸出端連接濾波電路。
[0010]所述初級(jí)差分放大器的放大倍數(shù)為5。
[0011]所述同比例放大器的放大倍數(shù)為10。
[0012]所述采集電路輸出的傳感信號(hào)為0.5-3V。
[0013]還包括與所述主機(jī)連接的主控單元。
[0014]所述電池電源為鋰電池。
[0015]所述第一開關(guān)和第二開關(guān)為MOSFET開關(guān)。
[0016]所述傳感器電路包括溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器。
[0017]本實(shí)用新型的技術(shù)效果如下:
[0018]本實(shí)用新型的一種多點(diǎn)傳感器的低功耗無線信息采集系統(tǒng)，其特征在于:包括主機(jī)和多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，傳感器節(jié)點(diǎn)分別與主機(jī)通過無線連接；傳感器節(jié)點(diǎn)包括電源電路、傳感器電路、采集電路和無線通訊電路，電源電路包括電池電源、微處理器、第一開關(guān)、第一直流穩(wěn)壓電路、第二開關(guān)和第二直流穩(wěn)壓電源；電池電源依次通過第一開關(guān)和第一直流穩(wěn)壓電路向傳感器電路和采集電路提供基準(zhǔn)電壓；電池電源還依次通過第二直流穩(wěn)壓電路和第二開關(guān)向無線通訊電路供電；同時(shí)電池電源通過第二直流穩(wěn)壓電路向微處理器供電；微處理器分別控制第一開關(guān)和第二開關(guān)；傳感器電路連接采集電路，采集電路輸出的傳感信號(hào)由微處理器采集后通過無線通訊電路發(fā)送至主機(jī)中。本實(shí)用新型由于在傳感器電路之后連接包含初級(jí)差分放大器和同比例放大器兩級(jí)放大的采集電路，能夠?qū)鞲衅麟娐吩谳^低的基準(zhǔn)電壓之下輸入的微弱傳感信號(hào)進(jìn)行去噪、放大和濾波，輸出供微處理器采集的傳感信號(hào)。
[0019]常用傳感器放大電路采用24V供電，信號(hào)放大比較容易，在本實(shí)用新型中由于采用電池電源供電，因此需要對(duì)傳感器電路的功耗進(jìn)行限制，放大電路需要將傳感器的微弱信號(hào)放大到0.5-3V，因此本實(shí)用新型在采集電路中使用兩級(jí)放大:即第一級(jí)為差分放大，放大倍數(shù)為5 ;第二級(jí)為同相比例放大，放大倍數(shù)為10。這樣不僅能夠保證輸出的傳感信號(hào)的放大精度，而且滿足微處理器的采集范圍。
[0020]由于微處理器控制第一開關(guān)和第二開關(guān)進(jìn)行對(duì)傳感器電路、采集電路的瞬時(shí)采集，以及對(duì)無線通訊電路分時(shí)控制，因此極大地降低了傳感器節(jié)點(diǎn)的耗電量，并結(jié)合傳感器電路和采集電路的低基準(zhǔn)電壓，使得傳感器電路采用電池電源供電成為可能。
[0021]由于用戶能在主控單元設(shè)置采樣頻率和通信頻率，當(dāng)采樣頻率為IHz即可完成采樣，因此在Is之內(nèi)，傳感器電路采集電路只有2ms在工作，其余時(shí)間都處于關(guān)閉狀態(tài)；1Ηζ的采樣頻率下，無線通訊電路大部分時(shí)間處于關(guān)閉狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)低功耗。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
[0023]圖2是本實(shí)用新型的電源電路結(jié)構(gòu)示意圖
[0024]圖3是本實(shí)用新型的傳感器電路為溫度采集電路時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0025]圖4是本實(shí)用新型的傳感器電路為壓力采集電路時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0026]圖5是本實(shí)用新型的傳感器電路為液位和流量采集電路時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說明。
[0028]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0029]如圖1所示，本實(shí)用新型的系統(tǒng)包括主控單元1、主機(jī)2和多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)3，其中多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)3分別與主機(jī)2通過無線連接，主機(jī)2將由主控單元I發(fā)出的控制命令發(fā)送給傳感器節(jié)點(diǎn)3，并將傳感器節(jié)點(diǎn)3上傳的傳感信號(hào)等信息返回主控單元I中。
[0030]傳感器節(jié)點(diǎn)3包括電源電路31、傳感器電路32、采集電路33和無線通訊電路34，其中電源電路31用于控制采集電路33實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)采集，以及對(duì)無線通訊電路34的分時(shí)控制；電源電路31向傳感器電路32和采集電路33提供遠(yuǎn)低于24V的基準(zhǔn)電壓，采集電路33中設(shè)置初級(jí)差分放大器331、同比例放大器332和濾波電路333，使得傳感器電路32在低電壓下輸出的微弱傳感信號(hào)經(jīng)過采集電路33的去噪、放大和濾波后由電源電路31中的微處理器采集后通過無線通訊電路34向主機(jī)2輸出。傳感器電路32包括溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器等。
[0031]如圖2所不，電源電路31包括電池電源311、微處理器312、第一開關(guān)313、第一直流穩(wěn)壓電路314、第二開關(guān)315和第二直流穩(wěn)壓電源316。其中，如實(shí)線所示，電池電源311依次通過第一開關(guān)313和第一直流穩(wěn)壓電路314向傳感器電路32和采集電路33提供基準(zhǔn)電壓；電池電源311還依次通過第二直流穩(wěn)壓電路316和第二開關(guān)315向無線通訊電路34供電；同時(shí)電池電源311通過第二直流穩(wěn)壓電路316向微處理器312供電。
[0032]如虛線所示，微處理器312用于分別控制第一開關(guān)3