一種多點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)中對溫度、壓力、液位和流量傳感器的傳感信號進行實時采集的多點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)測以及換熱站系統(tǒng)控制，因此就需要實時采集設(shè)置在不同采集點上的大量溫度、壓力、液位和流量傳感器的傳感信號。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將各個傳感器的傳感信號進行存儲、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布或者參與控制。
[0003]由于每個換熱站系統(tǒng)中有幾十甚至幾百個傳感器，功耗較大，電池供電持續(xù)時間短；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A/D采集接口進行擴展，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)時間短的問題仍然沒有得到解決，因此不具備實用意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種通過對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采集和無線收發(fā)器的分時控制，降低傳感器功耗的低功耗無線信息采集系統(tǒng)。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]一種多點傳感器的低功耗無線信息采集系統(tǒng)，其特征在于:包括主機和多個傳感器節(jié)點，所述傳感器節(jié)點分別與所述主機通過無線連接；所述傳感器節(jié)點包括電源電路、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輸出端分別連接所述第一開關(guān)的控制信號輸入端和第二開關(guān)的控制信號輸入端；所述傳感器電路連接采集電路，所述采集電路的傳感信號輸出端連接所述微處理器的傳感信號輸入端，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通過無線信號連接。
[0008]所述采集電路包括依次連接的初級差分放大器和同比例放大器；所述初級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為0.5-3V。
[0013]還包括與所述主機連接的主控單元。
[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]本實用新型的技術(shù)效果如下:
[0018]本實用新型的一種多點傳感器的低功耗無線信息采集系統(tǒng)，其特征在于:包括主機和多個傳感器節(jié)點，傳感器節(jié)點分別與主機通過無線連接；傳感器節(jié)點包括電源電路、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由微處理器采集后通過無線通訊電路發(fā)送至主機中。本實用新型由于在傳感器電路之后連接包含初級差分放大器和同比例放大器兩級放大的采集電路，能夠?qū)鞲衅麟娐吩谳^低的基準電壓之下輸入的微弱傳感信號進行去噪、放大和濾波，輸出供微處理器采集的傳感信號。
[0019]常用傳感器放大電路采用24V供電，信號放大比較容易，在本實用新型中由于采用電池電源供電，因此需要對傳感器電路的功耗進行限制，放大電路需要將傳感器的微弱信號放大到0.5-3V，因此本實用新型在采集電路中使用兩級放大:即第一級為差分放大，放大倍數(shù)為5 ;第二級為同相比例放大，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)進行對傳感器電路、采集電路的瞬時采集，以及對無線通訊電路分時控制，因此極大地降低了傳感器節(jié)點的耗電量，并結(jié)合傳感器電路和采集電路的低基準電壓，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間處于關(guān)閉狀態(tài)，實現(xiàn)低功耗。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
[0023]圖2是本實用新型的電源電路結(jié)構(gòu)示意圖
[0024]圖3是本實用新型的傳感器電路為溫度采集電路時的結(jié)構(gòu)示意圖
[0025]圖4是本實用新型的傳感器電路為壓力采集電路時的結(jié)構(gòu)示意圖
[0026]圖5是本實用新型的傳感器電路為液位和流量采集電路時的結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本實用新型進行說明。
[0028]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0029]如圖1所示，本實用新型的系統(tǒng)包括主控單元1、主機2和多個傳感器節(jié)點3，其中多個傳感器節(jié)點3分別與主機2通過無線連接，主機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3，并將傳感器節(jié)點3上傳的傳感信號等信息返回主控單元I中。
[0030]傳感器節(jié)點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實現(xiàn)瞬時采集，以及對無線通訊電路34的分時控制；電源電路31向傳感器電路32和采集電路33提供遠低于24V的基準電壓，采集電路33中設(shè)置初級差分放大器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