一種結合無線與有線傳輸的數字壓力表的製作方法
2023-11-06 17:26:42 1
一種結合無線與有線傳輸的數字壓力表的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種結合無線與有線傳輸的數字壓力表，CPU模塊，用於對系統各個模塊進行協調控制，並且選擇通過無線和/或有線的方式傳輸壓力數據；壓力數據採集模塊連接CPU模塊，將壓力數據輸入到CPU模塊，用於對壓力數據進行採集；無線傳輸模塊連接CPU模塊，接收CPU模塊發送的無線信號，進行無線通信；有線傳輸模塊連接CPU模塊，接收CPU模塊發出的有線信號，進行有線通信。本實用新型所述數字壓力表，將WIA-PA無線傳輸方式與4～20mA有線傳輸方式相結合，通過按鍵隨意設置數字壓力表的傳輸模式，可以單一方式傳輸，也可以兩種方式共存，有效解決了無線傳輸與有線傳輸在工程現場單獨使用的弊端，同時為用戶節約了成本。
【專利說明】一種結合無線與有線傳輸的數字壓力表
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及數字壓力採集領域，具體地說是一種結合無線與有線傳輸的數字 壓力表。
【背景技術】
[0002] 隨著物聯網技術的發展，數字壓力表採集設備的應用現場出現了很多新的需求。 總的趨勢是無線數字壓力表逐漸取代有線數字壓力表。
[0003] 無線之於有線的優勢是安裝簡單、無需布線。從工程實施的難易程度考慮，無線方 式容易操作，只要設備安裝完成，數據就能夠自動上傳到網絡。而有線方式除了需要安裝設 備外，還需要挖溝、埋管、穿線、調試。工程實施複雜，周期漫長，材料浪費嚴重。
[0004] 有線之於無線的優點是數據傳輸可靠，穩定性好。有線數字壓力表不用頻繁更換 電池，一次施工，長期使用。同時，數據傳輸不受環境和天氣變化的影響，能夠實時準確的傳 輸信息。如：ZigBee、WIA-PA等2. 4GHz的無線信號容易受到WLAN信號的幹擾，造成通信中 斷或阻塞。下雨、下雪天，無線信號傳輸成功率容易下降，霧霾、粉塵、金屬障礙物等，都對無 線通信有一定的影響。 實用新型內容
[0005] 針對現有技術的不足，本實用新型提供一種無線和有線傳輸方式共存或可選的數 字壓力表。
[0006] 本實用新型為實現上述目的所採用的技術方案是：一種結合無線與有線傳輸的數 字壓力表，CPU模塊，用於對系統各個模塊進行協調控制，並且選擇通過無線和/或有線的 方式傳輸壓力數據；壓力數據採集模塊連接CPU模塊，將壓力數據輸入到CPU模塊，用於對 壓力數據進行採集；無線傳輸模塊連接CPU模塊，接收CPU模塊發送的無線信號，進行無線 通信；有線傳輸模塊連接CPU模塊，接收CPU模塊發出的有線信號，進行有線通信。
[0007] 所述壓力數據採集模塊包括精密基準壓力電路連接CPU模塊、傳感器供電電路、 壓力傳感器和運算放大器；
[0008] 所述精密基準電壓電路連接CPU模塊，為CPU模塊提供高精度電壓基準，另一端連 接傳感器供電單元，為傳感器供電單元提供電壓基準；精密基準電壓電路還連接運算放大 器，為運算放大器供電；
[0009] 所述傳感器供電單元另一端連接壓力傳感器，為壓力傳感器供電；
[0010] 所述運算放大器一端連接壓力傳感器，採集壓力傳感器的信號，進行放大處理；另 一端連接CPU，將放大後的信號輸入到CPU模塊。
[0011] 所述無線傳輸模塊包括無線傳輸電路單元和無線通信模塊供電單元；
[0012] 所述無線傳輸電路單元連接CPU模塊，進行無線通信；
[0013] 所述無線通信模塊供電單元連接無線傳輸電路單元，為無線傳輸電路單元供電。
[0014] 還包括液晶顯示模塊連接CPU模塊，接收CPU模塊的輸出信號，進行液晶顯示。
[0015] 還包括系統供電模塊連接各個模塊，對有線傳輸方式或無線傳輸方式供電。
[0016] 還包括按鍵接口模塊連接CPU模塊，以中斷的方式進行信息輸入，用於切換無線 傳輸方式和有線傳輸方式。
[0017] 本實用新型具有以下有益效果及優點：
[0018] 1.用戶在具體的現場，可以根據現場環境具體選擇應用方式，只需要進行簡單的 設置，即可使所選功能生效。
[0019] 2.在需要改造的現場，也無需再購買新的數字壓力表，節省成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1是本實用新型的模塊結構圖；
[0021] 圖2是本實用新型的系統供電模塊結構圖；
[0022] 圖3是本實用新型的精密基準電壓電路圖；
[0023] 圖4是本實用新型的傳感器供電單元結構圖；
[0024] 圖5是本實用新型的運算放大單元結構圖；
[0025]圖6是本實用新型的無線通信模塊供電單元結構圖；
[0026] 圖7是本實用新型的無線傳輸電路單元結構圖；
[0027] 圖8是本實用新型的有線傳輸模塊結構圖；
[0028] 圖9是本實用新型的液晶顯示模塊結構圖；
[0029] 圖10是本實用新型的按鍵接口模塊結構圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面結合附圖及實施例對本實用新型做進一步的詳細說明。
[0031] 本實用新型實現WIA-PA無線傳輸方式與4?20mA有線傳輸方式同時應用到一臺 數字壓力表當中，現場具體採用哪種傳輸方式可通過按鍵進行選擇。
[0032] 如圖1所示是本實用新型的模塊結構圖；系統所有功能通過CPU來協調控制。CPU 間隔（可設置）控制傳感器上電，延時5ms後進行壓力數據採集。採集到的壓力數據通過 液晶顯示模塊本地顯示。按鍵可以設置採集間隔、顯示方式、傳輸方式、網絡參數等信息。 (PU根據按鍵預先設置的傳輸方式，選擇是通過WIA-PA無線方式傳輸壓力數據，或者是通 過4?20mA的有線方式傳輸壓力數據。
[0033]圖2所示是本實用新型的系統供電模塊結構圖；數字壓力表電源可採用兩種不 同的方式供電，無線傳輸方式通常使用3. 6V的電池模塊，有線傳輸方式通常使用外部供 電，兩種供電方式只能夠採用一種（只有一個接口Jl)。系統供電模塊輸入電壓為1. 8? 5. 5VDC，輸出電壓為3. 3VDC。
[0034] 電源電路核心器件為TPS63000,該晶片為低功耗、寬輸入、可調輸出的開關電源芯 片。輸入電壓範圍為1. 8?5. 5VDC，可適應電池電壓從3. 6V至2.OV的逐漸下降的工作過 程，而輸出一直穩定在3. 3V。同時，有線供電電源可選擇標準5V輸入，實現一種電源電路， 兩種不同輸入方式的功能。
[0035] 圖3所示是本實用新型的精密基準電壓電路圖；精密基準電路單元主要為CPU內 部A/D轉換電路提供高精度電壓基準，為傳感器供電單元提供電壓基準，為運算放大單元 提供優質電源。
[0036] Ql控制壓力數據採集模塊供電，其為CMOS開關晶片，自身具有很低功耗（幾個 uA)，同時，在間隔採集的間隔期內，控制壓力數據採集模塊斷電，有效降低系統電源的消 耗。
[0037]U3和U4為精密基準電壓晶片，分別可穩定輸出1.2V和3. OV精密電壓。在系統電 源波動的情況下，其輸出波動很小，可達到〇. 2%的精度。同時，能夠在溫度變化的情況下保 持穩定輸出，溫飄可控制在75ppm以內。
[0038] I. 2V電壓基準除了供單片機內部A/D轉換電路使用外，還為傳感器供電單元電路 提供電壓參考。3.OV電壓基準為壓力數據採集模塊中的所有晶片供電，保證壓力採集相關 電路在任何情況下均能穩定工作。
[0039] 圖4所示是本實用新型的傳感器供電單元結構圖；該電路中使用運算放大器，將 電壓轉換為電流源，其計算公式為=V/R，其中V為運算放大器同相輸入端（第3管腳： IN+)電壓值，R為R9阻值。經過R5、R6與R7、R8的分壓，可得到電壓V的值，從而計算得 到電流I為〇. 48mA，為傳感器供電。
[0040]圖5所示是本實用新型的運算放大單元結構圖；其中的運算放大器為TI公司產 品，屬儀表類運算放大器系列，內部集成3片運算放大器。儀表運算放大器內部為對稱設計 結構，可有效減小同相、反相輸入端的差模幹擾。信號放大的放大倍數，通過調節R12的大 小即可獲得。其計算公式為：G=1+(100K/R)，其中R即為R12的阻值大小。其對應的電阻 選擇如下表1所示：
[0041]
【權利要求】
1. 一種結合無線與有線傳輸的數字壓力表，其特徵在於： (PU模塊，用於對系統各個模塊進行協調控制，並且選擇通過無線和/或有線的方式傳 輸壓力數據； 壓力數據採集模塊連接CPU模塊，將壓力數據輸入到CPU模塊，用於對壓力數據進行採 集； 無線傳輸模塊連接CPU模塊，接收CPU模塊發送的無線信號，進行無線通信； 有線傳輸模塊連接CPU模塊，接收CPU模塊發出的有線信號，進行有線通信。
2. 根據權利要求1所述的結合無線與有線傳輸的數字壓力表，其特徵在於：所述壓力 數據採集模塊包括精密基準壓力電路連接CPU模塊、傳感器供電電路、壓力傳感器和運算 放大器； 所述精密基準電壓電路連接CPU模塊，為CPU模塊提供高精度電壓基準，另一端連接傳 感器供電單元，為傳感器供電單元提供電壓基準；精密基準電壓電路還連接運算放大器，為 運算放大器供電； 所述傳感器供電單元另一端連接壓力傳感器，為壓力傳感器供電； 所述運算放大器一端連接壓力傳感器，採集壓力傳感器的信號，進行放大處理；另一端 連接CPU，將放大後的信號輸入到CPU模塊。
3. 根據權利要求1所述的結合無線與有線傳輸的數字壓力表，其特徵在於：所述無線 傳輸模塊包括無線傳輸電路單元和無線通信模塊供電單元； 所述無線傳輸電路單元連接CPU模塊，進行無線通信； 所述無線通信模塊供電單元連接無線傳輸電路單元，為無線傳輸電路單元供電。
4. 根據權利要求1所述的結合無線與有線傳輸的數字壓力表，其特徵在於：還包括液 晶顯示模塊連接CPU模塊，接收CPU模塊的輸出信號，進行液晶顯示。
5. 根據權利要求1所述的結合無線與有線傳輸的數字壓力表，其特徵在於：還包括系 統供電模塊連接各個模塊，對有線傳輸方式或無線傳輸方式供電。
6. 根據權利要求1所述的結合無線與有線傳輸的數字壓力表，其特徵在於：還包括按 鍵接口模塊連接CPU模塊，以中斷的方式進行信息輸入，用於切換無線傳輸方式和有線傳 輸方式。
【文檔編號】G01L1/00GK204255533SQ201420769725
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月9日 優先權日:2014年12月9日
【發明者】張二鵬, 趙雪峰, 付瑤, 杜方, 孫金, 張鋒, 劉 東, 張健 申請人:瀋陽中科奧維科技股份有限公司