一種無線傳感網絡採集器的製作方法
2023-08-05 00:58:51 1
專利名稱：一種無線傳感網絡採集器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及物聯網技術領域，尤其涉及一種無線傳感網絡採集器。
背景技術：
現有的網絡採集設備都是通過458或CAN總線等有線方式進行數據傳輸，數據傳輸距離短且在礦井的現場環境下布線麻煩，另外布點密集，增加成本。並且數據傳輸不穩定，受外部環境幹擾較大(例如雷電)，現有技術的數據傳輸網絡是線性網絡，其中某一節點出現故障，可能導致整個網絡無法正常工作。現有技術的網絡採集設備還存在以下缺點1、數據採集精度不高，實時性差。2、供電方式單一，現場施工困難。現有採集器多採用交流220V電壓供電。在隧道，礦井等現場環境下，架設電源十分困難，並且現場電源不穩定，時常斷電，此時採集器無法工作，不能實時採集數據，為生產帶來安全隱患。
實用新型內容本實用新型的目的在於設計一種新型的無線傳感網絡採集器，解決採集數據傳輸不穩定的問題。為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案如下一種無線傳感網 絡採集器，包括電源電路、數據採集電路、CPU電路和無線通信電路，所述電源電路分別和所述數據採集電路連接，所述數據採集電路和所述CPU電路連接，所述CPU電路和所述無線通信電路連接。優選的，所述電源電路還包括變壓器、降壓電路、充電電路和電池，所述變壓器、所述降壓電路、所述充電電路及所述電池依次連接，所述電池與所述數據採集電路連接。優選的，所述充電電路還包括用於檢測所述電池電量的檢測晶片。優選的，所述的檢測晶片為DNS8435A晶片。優選的，所述數據採集電路還包括頻率量採集電路和電壓/電流量採集電路，所述頻率量採集電路分別和所述電壓/電流量採集電路分別與所述CPU電路連接。優選的，所述頻率量採集電路還包括放大電路和比較器，所述比較器分別和所述放大電路及所述CPU處理電路連接。優選的，所述電壓/電流量採集電路還包括過壓保護電路和濾波電路，所述濾波電路分別和所述過壓保護電路及所述CPU電路連接。優選的，所述過壓保護電路還包括用於保護電路元件的BAV99晶片。優選的，所述無線通信電路還包括數據採集器，所述數據採集器與外部無線傳感器連接。從以上技術方案可以看出，本實用新型的有益效果可以總結如下1.易於安裝。由於此次設計中數據傳輸使用的是Zigbee無線方式，所以在礦井和隧道等惡劣現場環境下不用布設通信線路，大大的降低了施工難度。另外本設計中供電方式靈活，可以採用交流220V，直流24V，鋰電池三種方式供電，這樣可以省去一些架設電源線的麻煩。2.易於維護。現有的採集器一般通過485，CAN或RS232總線的方式接入網絡，在這種方式下，假如網絡中的某一個採集器節點出現故障，可能引起整個網絡出現故障，造成重大損失。另外排查出現故障的節點十分麻煩。本次設計使用的是Zigbee無線網絡傳輸數據，在此網絡中，某一節點出現故障，並不會對整個網絡產生影響，且排查故障十分容易。另外向網絡中添加和刪除節點也十分容易，不用改變整個網絡的配置。3.應用廣泛。本次設計的採集器能夠採集電壓量，電流量，頻率量。這樣採集器能夠兼容大部分的傳感器。另外採集器還能夠防水防爆，這擴展了採集器的應用場合，像隧道或礦井等惡劣環境都可以應用。4.採集精度高。本次設計中AD採集程序中添加了軟體調零功能，頻率採集中增加了數據過濾，這些都提高了採集精度。
圖1是本實用新型的無線傳感網絡採集器結構示意圖；圖2是本實用新型的頻率量採集電路工作流程示意圖；圖3是本實用新型的電流電壓量採集電路工作流程示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。
本實用新型提供了一種無線傳感網絡採集器，用於通過無線的方式精確度的採集網絡數據。請參閱圖1，本實用新型實施例中一種無線傳感網絡採集器，包括電源電路、數據採集電路、CPU電路和無線通信電路，所述電源電路分別和所述數據採集電路連接，所述數據採集電路和所述CPU電路連接，所述CPU電路和所述無線通信電路連接。所述電源電路還包括變壓器、降壓電路、充電電路和電池，所述變壓器、所述降壓電路、所述充電電路及所述電池依次連接，所述電池與所述數據採集電路連接。所述充電電路還包括用於檢測所述電池電量的檢測晶片。所述的檢測晶片為DNS8435A晶片。所述數據採集電路還包括頻率量採集電路和電壓/電流量採集電路，所述頻率量採集電路分別和所述電壓/電流量採集電路分別與所述CPU電路連接。所述頻率量採集電路還包括放大電路和比較器，所述比較器分別和所述放大電路及所述CPU處理電路連接。所述電壓/電流量採集電路還包括過壓保護電路和濾波電路，所述濾波電路分別和所述過壓保護電路及所述CPU電路連接。所述過壓保護電路還包括用於保護電路元件的BAV99晶片。所述無線通信電路還包括數據採集器，所述數據採集器與外部無線傳感器連接。所述無線通信電路是一個Zigbee通信模塊，用於自動組網和數據傳輸。本實用新型提供的無線傳感網絡採集器的通過無線方式採集信號的過程為本實用新型的技術方案共由電源電路、充電電路、數據採集電路、CPU電路和無線通信模塊電路5部分組成。本實用新型的無線傳感器網絡採集器的作用是數據採集，然後處理，然後無線發送。所述採集器可以加入一個無線的網絡中，最終可併入網際網路，這樣就可以遠程實時監測採集到的數據。所以無線傳感器網絡採集器通過有線外接頻率量或電壓量或電流量傳感器，將傳感器送來的信號經過處理，然後無線發送。其中，電源電路的作用是將220V交流電壓轉化成12V和3. 3V的直流電壓，本次電源設計採用了逐級降壓的方式，首先將220V的交流電壓通過一個高質量的變壓器降為24V的直流電壓，然後再通過一個降壓電路(LM2596)將直流24V降為直流12V，12V直流電源經過處理後紋波電壓低於50mV，這樣為外接傳感器提供了一個高質量的電源，提高了採集的精度。12V直流電源經過2級降壓後產生3. 3V的直流電壓。如圖1所示，3. 3V直流電壓要作為ADC的參考電壓，所以電壓質量直接關係到AD轉化的精度。另外還為Zigbee無線模塊提供電壓，電壓的質量關係到傳輸數據的穩定性和數據傳輸的距離。在本實用新型的電路中，經過2次線性元件的降壓，產生的電壓穩定。其中，充電電路的核心晶片採用的是MAX1873T晶片，該充電電路具有自動檢測功能，當檢測到鋰電池電量不足時，開始在恆壓下為鋰電池充電，當電池電量充滿後，自動斷電。充電電流設計為300mA，既滿足了充電的效率，又保證不會對鋰電池造成損壞，延長了鋰電池的使用壽命。其中，數據採集電路主要包括兩部分，一部分是頻率量採集電路，另一部分是電壓/電流量採集部分。數據 採集器為外接的傳感器提供12V的直流電壓。請參閱圖2，數據採集電路採集到頻率信號後，首先經過放大電路，增強驅動能力，然後經過比較器，信號上面的雜波，產生一個標準的方波，然後將方波交由CPU電路處理，計算出頻率值，最後通過無線模塊將計算出的數據發送。請參閱圖3，數據採集電路採集到電壓電流信號的範圍是OV至5V，4mA到20mA，首先採集到電壓電流信號要經過一個過壓保護電路，過壓保護電路的核心元件是BAV99，當電壓超過額定值時，BAV99接地端導通，保護電路中的其它元件。電壓/電流量經過過壓保護電路後，在經過濾波電路濾除雜波，最後交由CPU電路進行AD轉換，CPU電路中ARM晶片轉換的精度是12位，且軟體程序中添加了調O功能，提高了轉換精度。ARM晶片的工作電壓是3. 3V。所述CPU電路最後將計算出來的數值經過Zigbee無線模塊發送出去。其中，無線通信電路的核心是ZF1022模塊，該模塊具有自組網功能，只需給它上電，即可加入一個現有網絡中，現有的網絡配置不用改變。另外該模塊還有數據轉發功能，當某一節點離匯聚節點比較遠，通信質量不好時，若中間有一個採集器，它可以充當一個中繼節點。無線傳輸模塊的工作電壓是3. 3V。在本實用新型中，數據採集無線傳輸的核心部件是Zigbee模塊。每一個採集器可以看成是無線網絡中的一個節點，Zigbee模塊可以組成線性網絡，星型網絡，網狀網絡，數據傳輸更加可靠，並且維護方便，網絡中的某一個節點出現故障，並不影響整體網絡的運行，只需更換故障的節點即可。 本實用新型供電方式多樣且功耗低。採集器可以選用交流220V供電，直流24V供電，16. 8V鋰電池供電。在斷電的情況下可以有內部的鋰電池供電，供電時間長達72小時。[0042]以上通過具體的和優選的實施例詳細的描述了本實用新型，但本領域技術人員應該明白，本實用新型並不局限於以上所述實施例，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種無線傳感網絡採集器，其特徵在於，包括電源電路、數據採集電路、CPU電路和無線通信電路，所述電源電路和所述數據採集電路連接，所述數據採集電路和所述CPU電路連接，所述CPU電路和所述無線通信電路連接。
2.根據權利要求1所述的無線傳感網絡採集器，其特徵在於，所述電源電路還包括變壓器、降壓電路、充電電路和電池，所述變壓器、所述降壓電路、所述充電電路及所述電池依次連接，所述電池與所述數據採集電路連接。
3.根據權利要求2所述的無線傳感網絡採集器，其特徵在於，所述充電電路還包括用於檢測所述電池電量的檢測晶片。
4.根據權利要求3所述的無線傳感網絡採集器，其特徵在於，所述的檢測晶片為DNS8435A 晶片。
5.根據權利要求1所述的無線傳感網絡採集器，其特徵在於，所述數據採集電路還包括頻率量採集電路和電壓/電流量採集電路，所述頻率量採集電路分別和所述電壓/電流量採集電路分別與所述CPU電路連接。
6.根據權利要求5所述的無線傳感網絡採集器，其特徵在於，所述頻率量採集電路還包括放大電路和比較器，所述比較器分別和所述放大電路及所述CPU處理電路連接。
7.根據權利要求5所述的無線傳感網絡採集器，其特徵在於，所述電壓/電流量採集電路還包括過壓保護電路和濾波電路，所述濾波電路分別和所述過壓保護電路及所述CPU電路連接。
8.根據權利要求7所述的無線傳感網絡採集器，其特徵在於，所述過壓保護電路還包括用於保護電路元件的BAV99晶片。
9.根據權利要求1所述的無線傳感網絡採集器，其特徵在於，所述無線通信電路還包括數據採集器，所述數據採集器與外部無線傳感器連接。
專利摘要本實用新型提供一種無線傳感網絡採集器，包括電源電路、數據採集電路、CPU電路和無線通信電路，所述電源電路和所述數據採集電路連接，所述數據採集電路和所述CPU電路連接，所述CPU電路和所述無線通信電路連接。本實用新型的無線傳感網絡採集器主要應用於礦井、隧道等環境，採用紫蜂通信技術，解決了數據傳輸不穩定的問題。
文檔編號H04W84/18GK202907206SQ20122052905
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月16日 優先權日2012年10月16日
發明者毋雲龍, 王佔備 申請人:北京得瑞紫蜂科技有限公司