一種結(jié)合無線與有線傳輸?shù)臄?shù)字壓力表的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種結(jié)合無線與有線傳輸?shù)臄?shù)字壓力表，CPU模塊，用于對系統(tǒng)各個模塊進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，并且選擇通過無線和/或有線的方式傳輸壓力數(shù)據(jù)；壓力數(shù)據(jù)采集模塊連接CPU模塊，將壓力數(shù)據(jù)輸入到CPU模塊，用于對壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；無線傳輸模塊連接CPU模塊，接收CPU模塊發(fā)送的無線信號，進(jìn)行無線通信；有線傳輸模塊連接CPU模塊，接收CPU模塊發(fā)出的有線信號，進(jìn)行有線通信。本實(shí)用新型所述數(shù)字壓力表，將WIA-PA無線傳輸方式與4～20mA有線傳輸方式相結(jié)合，通過按鍵隨意設(shè)置數(shù)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(xiàn)場單獨(dú)使用的弊端，同時為用戶節(jié)約了成本。
【專利說明】一種結(jié)合無線與有線傳輸?shù)臄?shù)字壓力表

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及數(shù)字壓力采集領(lǐng)域，具體地說是一種結(jié)合無線與有線傳輸?shù)臄?shù)字 壓力表。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字壓力表采集設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)場出現(xiàn)了很多新的需求。 總的趨勢是無線數(shù)字壓力表逐漸取代有線數(shù)字壓力表。
[0003] 無線之于有線的優(yōu)勢是安裝簡單、無需布線。從工程實(shí)施的難易程度考慮，無線方 式容易操作，只要設(shè)備安裝完成，數(shù)據(jù)就能夠自動上傳到網(wǎng)絡(luò)。而有線方式除了需要安裝設(shè) 備外，還需要挖溝、埋管、穿線、調(diào)試。工程實(shí)施復(fù)雜，周期漫長，材料浪費(fèi)嚴(yán)重。
[0004] 有線之于無線的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸可靠，穩(wěn)定性好。有線數(shù)字壓力表不用頻繁更換 電池，一次施工，長期使用。同時，數(shù)據(jù)傳輸不受環(huán)境和天氣變化的影響，能夠?qū)崟r準(zhǔn)確的傳 輸信息。如：ZigBee、WIA-PA等2. 4GHz的無線信號容易受到WLAN信號的干擾，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(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種無線和有線傳輸方式共存或可選的數(shù) 字壓力表。
[0006] 本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種結(jié)合無線與有線傳輸?shù)臄?shù) 字壓力表，CPU模塊，用于對系統(tǒng)各個模塊進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，并且選擇通過無線和/或有線的 方式傳輸壓力數(shù)據(jù)；壓力數(shù)據(jù)采集模塊連接CPU模塊，將壓力數(shù)據(jù)輸入到CPU模塊，用于對 壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；無線傳輸模塊連接CPU模塊，接收CPU模塊發(fā)送的無線信號，進(jìn)行無線 通信；有線傳輸模塊連接CPU模塊，接收CPU模塊發(fā)出的有線信號，進(jìn)行有線通信。
[0007] 所述壓力數(shù)據(jù)采集模塊包括精密基準(zhǔn)壓力電路連接CPU模塊、傳感器供電電路、 壓力傳感器和運(yùn)算放大器；
[0008] 所述精密基準(zhǔn)電壓電路連接CPU模塊，為CPU模塊提供高精度電壓基準(zhǔn)，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(zhǔn)；精密基準(zhǔn)電壓電路還連接運(yùn)算放大 器，為運(yùn)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(yùn)算放大器一端連接壓力傳感器，采集壓力傳感器的信號，進(jìn)行放大處理；另 一端連接CPU，將放大后的信號輸入到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(jìn)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(jìn)行液晶顯示。
[0015] 還包括系統(tǒng)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(jìn)行信息輸入，用于切換無線 傳輸方式和有線傳輸方式。
[0017] 本實(shí)用新型具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)：
[0018] 1.用戶在具體的現(xiàn)場，可以根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境具體選擇應(yīng)用方式，只需要進(jìn)行簡單的 設(shè)置，即可使所選功能生效。
[0019] 2.在需要改造的現(xiàn)場，也無需再購買新的數(shù)字壓力表，節(jié)省成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是本實(shí)用新型的模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0021] 圖2是本實(shí)用新型的系統(tǒng)供電模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0022] 圖3是本實(shí)用新型的精密基準(zhǔn)電壓電路圖；
[0023] 圖4是本實(shí)用新型的傳感器供電單元結(jié)構(gòu)圖；
[0024] 圖5是本實(shí)用新型的運(yùn)算放大單元結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖6是本實(shí)用新型的無線通信模塊供電單元結(jié)構(gòu)圖；
[0026] 圖7是本實(shí)用新型的無線傳輸電路單元結(jié)構(gòu)圖；
[0027] 圖8是本實(shí)用新型的有線傳輸模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0028] 圖9是本實(shí)用新型的液晶顯示模塊結(jié)構(gòu)圖；
[0029] 圖10是本實(shí)用新型的按鍵接口模塊結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0031] 本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)WIA-PA無線傳輸方式與4?20mA有線傳輸方式同時應(yīng)用到一臺 數(shù)字壓力表當(dāng)中，現(xiàn)場具體采用哪種傳輸方式可通過按鍵進(jìn)行選擇。
[0032] 如圖1所示是本實(shí)用新型的模塊結(jié)構(gòu)圖；系統(tǒng)所有功能通過CPU來協(xié)調(diào)控制。CPU 間隔（可設(shè)置）控制傳感器上電，延時5ms后進(jìn)行壓力數(shù)據(jù)采集。采集到的壓力數(shù)據(jù)通過 液晶顯示模塊本地顯示。按鍵可以設(shè)置采集間隔、顯示方式、傳輸方式、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等信息。 (PU根據(jù)按鍵預(yù)先設(shè)置的傳輸方式，選擇是通過WIA-PA無線方式傳輸壓力數(shù)據(jù)，或者是通 過4?20mA的有線方式傳輸壓力數(shù)據(jù)。
[0033]圖2所示是本實(shí)用新型的系統(tǒng)供電模塊結(jié)構(gòu)圖；數(shù)字壓力表電源可采用兩種不 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采用一種（只有一個接口Jl)。系統(tǒng)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,該芯片為低功耗、寬輸入、可調(diào)輸出的開關(guān)電源芯 片。輸入電壓范圍為1. 8?5. 5VDC，可適應(yīng)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(wěn)定在3. 3V。同時，有線供電電源可選擇標(biāo)準(zhǔn)5V輸入，實(shí)現(xiàn)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(shí)用新型的精密基準(zhǔn)電壓電路圖；精密基準(zhǔn)電路單元主要為CPU內(nèi) 部A/D轉(zhuǎn)換電路提供高精度電壓基準(zhǔn)，為傳感器供電單元提供電壓基準(zhǔn)，為運(yùn)算放大單元 提供優(yōu)質(zhì)電源。
[0036] Ql控制壓力數(shù)據(jù)采集模塊供電，其為CMOS開關(guān)芯片，自身具有很低功耗（幾個 uA)，同時，在間隔采集的間隔期內(nèi)，控制壓力數(shù)據(jù)采集模塊斷電，有效降低系統(tǒng)電源的消 耗。
[0037]U3和U4為精密基準(zhǔn)電壓芯片，分別可穩(wěn)定輸出1.2V和3. OV精密電壓。在系統(tǒng)電 源波動的情況下，其輸出波動很小，可達(dá)到〇. 2%的精度。同時，能夠在溫度變化的情況下保 持穩(wěn)定輸出，溫飄可控制在75ppm以內(nèi)。
[0038] I. 2V電壓基準(zhǔn)除了供單片機(jī)內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)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(zhǔn)為壓力數(shù)據(jù)采集模塊中的所有芯片供電，保證壓力采集相關(guān) 電路在任何情況下均能穩(wěn)定工作。
[0039] 圖4所示是本實(shí)用新型的傳感器供電單元結(jié)構(gòu)圖；該電路中使用運(yùn)算放大器，將 電壓轉(zhuǎn)換為電流源，其計(jì)算公式為=V/R，其中V為運(yùn)算放大器同相輸入端（第3管腳： IN+)電壓值，R為R9阻值。經(jīng)過R5、R6與R7、R8的分壓，可得到電壓V的值，從而計(jì)算得 到電流I為〇. 48mA，為傳感器供電。
[0040]圖5所示是本實(shí)用新型的運(yùn)算放大單元結(jié)構(gòu)圖；其中的運(yùn)算放大器為TI公司產(chǎn) 品，屬儀表類運(yùn)算放大器系列，內(nèi)部集成3片運(yùn)算放大器。儀表運(yùn)算放大器內(nèi)部為對稱設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)，可有效減小同相、反相輸入端的差模干擾。信號放大的放大倍數(shù)，通過調(diào)節(jié)R12的大 小即可獲得。其計(jì)算公式為：G=1+(100K/R)，其中R即為R12的阻值大小。其對應(yīng)的電阻 選擇如下表1所示：
[0041]

【權(quán)利要求】
1. 一種結(jié)合無線與有線傳輸?shù)臄?shù)字壓力表，其特征在于： (PU模塊，用于對系統(tǒng)各個模塊進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，并且選擇通過無線和/或有線的方式傳 輸壓力數(shù)據(jù)； 壓力數(shù)據(jù)采集模塊連接CPU模塊，將壓力數(shù)據(jù)輸入到CPU模塊，用于對壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行采 集； 無線傳輸模塊連接CPU模塊，接收CPU模塊發(fā)送的無線信號，進(jìn)行無線通信； 有線傳輸模塊連接CPU模塊，接收CPU模塊發(fā)出的有線信號，進(jìn)行有線通信。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)合無線與有線傳輸?shù)臄?shù)字壓力表，其特征在于：所述壓力 數(shù)據(jù)采集模塊包括精密基準(zhǔn)壓力電路連接CPU模塊、傳感器供電電路、壓力傳感器和運(yùn)算 放大器； 所述精密基準(zhǔn)電壓電路連接CPU模塊，為CPU模塊提供高精度電壓基準(zhǔn)，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(zhǔn)；精密基準(zhǔn)電壓電路還連接運(yùn)算放大器，為 運(yùn)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(yùn)算放大器一端連接壓力傳感器，采集壓力傳感器的信號，進(jìn)行放大處理；另一端 連接CPU，將放大后的信號輸入到CPU模塊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)合無線與有線傳輸?shù)臄?shù)字壓力表，其特征在于：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(jìn)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(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)合無線與有線傳輸?shù)臄?shù)字壓力表，其特征在于：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(jìn)行液晶顯示。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)合無線與有線傳輸?shù)臄?shù)字壓力表，其特征在于：還包括系 統(tǒng)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(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)合無線與有線傳輸?shù)臄?shù)字壓力表，其特征在于：還包括按 鍵接口模塊連接CPU模塊，以中斷的方式進(jìn)行信息輸入，用于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(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】張二鵬, 趙雪峰, 付瑤, 杜方, 孫金, 張鋒, 劉 東, 張健 申請人:沈陽中科奧維科技股份有限公司