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良邦儀表介紹微功耗無線壓力變送器

閱讀:3045      發(fā)布時(shí)間:2018-7-6
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    目前在石油化工領(lǐng)域,多采用的多為有線溫度變送器,即使采用無線方式,如zigbee或者433MHz,但是由于工作環(huán)境的影響,遮擋嚴(yán)重,無線信號遮擋丟包嚴(yán)重。無線發(fā)送功耗大,電池使用壽命短。特別是協(xié)議各個(gè)廠家不兼容,維護(hù)困難,互換性差。 特別是有線溫度變送器布線工作量大,時(shí)間長老化嚴(yán)重。
 
  LoRa的優(yōu)勢在于技術(shù)方面的長距離能力。LoRa技術(shù)在高性能、遠(yuǎn)距離、低功耗等方面具有突出的特點(diǎn)。LoRa是低功耗廣域網(wǎng)通信技術(shù)中的一種,是物理層或無線調(diào)制用于建立長距離通信鏈路。許多傳統(tǒng)的無線系統(tǒng)使用頻移鍵控(FSK)調(diào)制作為物理層,因?yàn)樗且环N實(shí)現(xiàn)低功耗的非常有效的調(diào)制。LoRa是基于線性調(diào)頻擴(kuò)頻調(diào)制,它保持了像FSK調(diào)制相同的低功耗特性,并增加了通信距離。LoRa技術(shù)本身擁有超高的接收靈敏度(RSSI)和信噪比(SNR)。此外使用跳頻技術(shù),通過偽隨機(jī)碼序列進(jìn)行頻移鍵控,使載波頻率不斷跳變而擴(kuò)展頻譜,防止定頻干擾。
 
  發(fā)明內(nèi)容
 
  為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種基于LoRa通信的微功耗無線溫度壓力一體化變送器,不僅提高生產(chǎn)管理水平,而且降低運(yùn)行成本和安全風(fēng)險(xiǎn)。
 

 
圖為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
 
  一種基于LoRa通信的微功耗無線溫度壓力一體化變送器,包括:表頭、壓力傳感器、天線、外殼、溫度傳感器,其中,還包括溫度連接航空插頭、溫度對接延長線;表頭包括:太陽能電池板、充電控制器、鋰離子電池組、電源管理單元,數(shù)據(jù)處理中心、按鍵、LoRa通信模塊、壓力和溫度信號調(diào)理電路、壓力、溫度傳感器;太陽能電池板組裝在變送器外殼的頂部,便于太陽能的收集,太陽能電池板把太陽能轉(zhuǎn)化為電能后,傳遞給電路板的充電控制器,為鋰離子電池組充電,鋰離子電池組為全部的電器件提供電源,電路板的電源管理單元負(fù)責(zé)對各功能模塊的電源的開關(guān)控制,電源管理單元受電路板MCU的控制,MCU主要負(fù)責(zé)溫度信號的ADC采集及處理和LoRa通訊的控制,按鍵、顯示;電路板中的LoRa通訊模塊把溫度的采集值和設(shè)備信息通過無線方式傳送到LoRa控制器,溫度傳感器的模擬值經(jīng)電路板的信號調(diào)理電路放大、整理后通過MUC轉(zhuǎn)化為溫度值;表頭連接壓力傳感器和溫度傳感器,表頭安裝無線通信天線。
 
  太陽能電池板:采用多晶硅,在太陽光充足日照好的東西部地區(qū)使用,也可以在陰雨天比較多陽光相對不是很充足的南方地區(qū)使用,適合全國絕大部分地區(qū)使用;該產(chǎn)品嚴(yán)格按野外應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn),輸出5 .5V電壓,充電電流為≥120mA。充電控制器:充電控制器采用恒流和恒壓兩種方式對鋰電池進(jìn)行充電,并且會(huì)把充電電流限制在600mA以內(nèi),防止損壞電池。鋰離子電池組采用1串4并組合形式,電池組內(nèi)包含三洋18650電池芯和安全保護(hù)電路;電池組內(nèi)包括過壓、低壓、過溫、過載等保護(hù)電路;鋰離子電池具有漏電流小,體積小容量大、無記憶效應(yīng)的特點(diǎn),配合系統(tǒng)的低功耗工作模式,能夠工作更長的時(shí)間。
 
  電源管理單元:電源管理單元負(fù)責(zé)管理整個(gè)變送器的各個(gè)部分的電源供給,受數(shù)據(jù)處理中心控制,進(jìn)行整機(jī)的功耗控制。數(shù)據(jù)處理中心:采用低功耗處理器器,方便對信號數(shù)據(jù)就行大數(shù)據(jù)量的運(yùn)算,同時(shí)具有極低的功耗,在相同的電池容量下,設(shè)備使用時(shí)間更長。溫度傳感器采用熱電阻型,溫度傳感器實(shí)際上就是了電橋輸出電路,由于也屬于弱信號的處理,需要增加濾波,同時(shí)采用可變放大增益的差分輸入AD。信號采集后會(huì)有噪聲等干擾需要濾波及信號放大調(diào)理。Rola模塊采用Ti公司的無線通信芯片U1,內(nèi)部集成了CLAA協(xié)議幀,通過TLL接口與MCU通信,可通過SLEEP管腳進(jìn)行休眠和喚醒。
 
  本發(fā)明提供了一種基于LoRa通信的微功耗無線溫度壓力一體化變送器,采用LoRa無線數(shù)據(jù)傳輸方式,不僅去掉連接電纜,解決了因電纜造成的作業(yè)困難,電纜容易折斷、設(shè)備可靠性差,接口容易進(jìn)水等問題,采用CLAA聯(lián)盟的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議通用性強(qiáng),集成了石油行業(yè)的GRM協(xié)議可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的互聯(lián)互通。具有數(shù)字校準(zhǔn)功能,采用了精密基準(zhǔn)源和高精度計(jì)算方法,提高了設(shè)備的精度。采用可充電鋰電池和太陽能充電的組合方式,可以為電路長期供電,易于長期使用,并且采用了低功耗MCU,同時(shí)微功耗編程技術(shù)。為進(jìn)一步延長電池使用壽命,盡量使設(shè)備處于低功耗狀態(tài),采用電源管理技術(shù),關(guān)閉不用的模塊以節(jié)能。
 
  如需進(jìn)一步了解,請下載該完整說明書。

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