一种基于工业无线网络WIA-PA的无线U型压力计制造技术

本发明专利技术涉及一种基于工业无线网络WIA‑PA的无线U型压力计，其特征在于：压力传感器一端连接磁性浮子，采集磁性浮子在液面的位置信息，另一端连接MCU，将采集到的压力信号转换为电信号，发送到MCU；WIA‑PA无线通信模块一端连接MCU的串行接口，与MCU双向通信；电池连接供电电路为压力计供电；电压采集电路一端连接电池，另一端连接MCU，接收MCU的控制信号，采集电池的电压值，并将电池电压值反馈给MCU。本发明专利技术通过WIA‑PA无线网络上传压力数据及报警信息，实现远程巡检及抄表，替换原有U型压力计实现工业的WIA‑PA无线仪表设备，填补了基于U型压力计微压传感器的空白。

Wireless U type pressure gauge based on industrial wireless network WIA-PA

The invention relates to a wireless U industrial wireless network WIA type pressure meter based on PA, which is characterized in that one end of the pressure sensor is connected with the magnetic float, collecting magnetic float in the position information level, the other end is connected to the MCU, converts the pressure signal collected into electrical signals sent to the MCU serial interface WIA PA; the wireless communication module is connected to one end of the MCU, MCU and bidirectional communication; battery connected to the power supply circuit for power supply pressure gauge; voltage acquisition circuit is connected with one end of the battery, the other end is connected with the MCU control signal receiving MCU, collecting the voltage value of the battery, and the battery voltage value to MCU. The WIA PA wireless network to upload the pressure data and alarm information, remote inspection and meter reading, meter WIA PA wireless instrumentation industry to replace the original U pressure, fill the blank of micro pressure sensor based on U type pressure gauge.

【技术实现步骤摘要】
一种基于工业无线网络WIA-PA的无线U型压力计
本专利技术涉及工业测量领域，具体地说是一种基于工业无线网络WIA-PA的无线U型压力计。
技术介绍
随着我国工业物联网的蓬勃发展，测量测控事业使用的传感器种类及数量也大大增加。尤其是工业测控系统的完善，逐步增加了各种类型的传感器设备。然而在大量的压力传感器设备中小型的微压传感器几乎没有，现场原有微压传感设备仍采用较为传统的U型管压力计进行微压的测量。此U型压力计只能人工巡检查看压力数据，并且无上下线告警功能，当监控设备压力出现异常时不能及时上传数据或发出报警极易发生危险。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于工业无线网络WIA-PA的无线U型压力计，通过WIA-PA无线网络上传压力数据及报警信息，实现远程巡检及抄表；解决了基于U型压力计微压传感器的空白，可替换原有U型压力计实现工业的WIA-PA无线仪表设备。解决人工巡检繁琐及异常故障无法上报问题。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于工业无线网络WIA-PA的无线U型压力计，压力传感器一端连接磁性浮子，采集磁性浮子在液面的位置信息，另一端连接MCU，将采集到的压力信号转换为电信号，发送到MCU；WIA-PA无线通信模块一端连接MCU的串行接口，与MCU双向通信；电池连接供电电路为压力计供电；电压采集电路一端连接电池，另一端连接MCU，接收MCU的控制信号，采集电池的电压值，并将电池电压值反馈给MCU。所述压力传感器包括两组相同的电压缓冲器、恒流源和传感器，其中：第一传感器与第一恒流源、第一电压缓冲器、接口电路顺次连接，采集到电压值通过第一电压缓冲器后发送到接口电路进行输出；第二传感器与第二恒流源、第二电压缓冲器、接口电路顺次连接，采集到电压值通过第二电压缓冲器后发送到接口电路进行输出；电压参考源分别连接两个恒流源，向恒流源提供基准电压；供电电路连接接口电路、电压参考源以及两个电压缓冲器，为其供电；恒流源包括，运算放大器U1的同相输入端连接外部参考分压电阻R165和R166，其中电阻R165、R166组成分压电路，分压电路R165一端与所述电压参考源电路相连；C2和C3并联在电阻R166两端，组成分压电路的滤波电容，用于提供稳定的直流电压；运算放大器U1的反相输入端连接至电阻R164、R163的一端，电阻R163、R164的另一端接地；运算放大器U1的输出端连接传感器，对传感器进行驱动；传感器包括若干个相互串联的电阻，每两个电阻之间设置一个干簧管；电压参考源包括电压基准芯片U2的Vin脚连接退耦电容C7和供电电路；电压基准芯片U2的Vref脚连接至恒流源；电压基准芯片U2的EN脚通过电阻R167连接至供电电路。所述电池电压采集电路包括电源开关芯片的开关输出端通过分压电路与单运算放大器的正相输入端连接，单运算放大器的反相输入端与输出端连接，单运算放大器的输出端还通过RC滤波电路后连接MCU的AD端，单运算放大器的供电端还与MCU的IO端连接，接收单运算放大器开启信号。告警供电控制电路连接过压告警电路的输入端，发送告警控制信号给过压告警电路，为其供电；过压告警电路的输出端连接MCU，将过压告警信号发送到MCU；告警供电控制电路连接欠压告警电路的输入端，发送告警控制信号给欠压告警电路，为其供电；欠压告警电路的输出端连接MCU，将欠压告警信号发送到MCU；电压基准电路分别连接过压告警电路和欠压告警电路，为其提供告警基准值，另一端连接MCU的参考端，为其提供MCU内部AD端的电压基准；电压缓冲器一端连接压力传感器，接收当前电压值，并提高当前电压值的带载能力，另一端连接告警供电控制电路，将缓冲后的电压值发送到告警供电控制电路。所述告警供电控制电路包括单运算放大器的正相输入端和反相输入端分别连接RC滤波电路，组成电压比较器；单运算放大器的输出端通过电阻和电容后连接到第一MOS开关管，将比较后的电压信号发送到第一MOS开关管；第一MOS开关管的输出端一端连接第二MOS开关管的输入端，控制第二MOS开关管的通断；另一端通过电阻和电容后连接第三MOS开关管的输入端，第三MOS开关管的输出端连接第四MOS开关管的输入端，控制第四MOS开关管的通断。所述过压告警电路包括第一减法器的输出端连接第一比较器的输入端，第一比较器的输出端连接MCU的外部中断引脚；第一比较器的反相输入端连接告警门限调整电路，将电压值与过压告警基准门限值进行比较，如果电压值高于过压告警基准门限值，则控制MCU外部中断引脚触发过压告警。所述欠压告警电路包括第二减法器的输出端连接第二比较器的输入端，第二比较器的输出端连接MCU的外部中断引脚；第二比较器的反相输入端连接告警门限调整电路，将电压值与欠压告警基准门限值进行比较，如果电压值高于欠压告警基准门限值，则控制MCU外部中断引脚触发欠压告警。还包括接口电路分别连接MCU和WIA-PA无线通信模块，为其提供程序调试接口。还包括存储器连接MCU，用于配置信息的外部存储。还包括液晶显示器连接MCU，用于提供信息显示。本专利技术具有以下有益效果及优点：1.本专利技术体积小能够方便安装，量程为±2000Pa；2.本专利技术使用干簧管作为传感器载体，大大减少开发成本；3.本专利技术可继承原有U型压力计的使用方法，保留原有U型压力计的读数功能，并加有液晶显示功能及报警功能；4.本专利技术使用电池供电整体功耗控制在300uA以内，电池供电使用寿命在3年以上。附图说明图1为本专利技术的硬件原理框图；图2为本专利技术的供电电路原理图；图3为本专利技术的电池电压采集电路原理图；图4为本专利技术的压力传感器电路原理图；其中图4(a)为压力传感器电路的结构图；图4(b)为压力传感器的接口电路原理图；图4(c)为压力传感器的供电电路图；图4(d)为压力传感器的第一电压缓冲器L电路原理图；图4(e)为压力传感器的第一恒流源L电路原理图；图4(f)为压力传感器的电压参考源电路原理图；图4(g)为压力传感器的第一传感器电路L原理图；图4(h)为压力传感器的第二电压缓冲器电路R原理图；图4(i)为压力传感器的第二恒流源电路R原理图；图4(j)为压力传感器的第二传感器R电路原理图；图5为本专利技术的电压缓冲电路原理图；图6为本专利技术的告警供电控制电路原理图；图7为本专利技术的过压告警电路原理图；图8为本专利技术的欠压告警电路原理图；图9为本专利技术的电压基准电路原理图；图10为本专利技术的无线模块接口电路原理图；图11为本专利技术的外部存储电路；图12为本专利技术的接口电路；图13为本专利技术的液晶显示电路；图14为本专利技术的按键电路。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。如图1所示为本专利技术的硬件原理框图，主要将WIA-PA无线U型压力计分为15部分。其中包括：整机供电电路、电池、电池电压采集电路、磁性浮子、压力传感器、电压缓冲器、告警供电控制、过压告警、电压基准、欠压告警、MCU、存储器电路、液晶显示电路、无线模块、接口电路。其中传感器完成了压力信号与电信号之间的转换，通过MCU内部16位AD采集后在由MCU还原为压力数据，并将压力数据同时发送至液晶表头显示和无线模块，无线模块将压力数据发送出去。如图2所示为本专利技术的整机供电电路原理图，其中J3为电池供电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于工业无线网络WIA‑PA的无线U型压力计，其特征在于：压力传感器一端连接磁性浮子，采集磁性浮子在液面的位置信息，另一端连接MCU，将采集到的压力信号转换为电信号，发送到MCU；WIA‑PA无线通信模块一端连接MCU的串行接口，与MCU双向通信；电池连接供电电路为压力计供电；电压采集电路一端连接电池，另一端连接MCU，接收MCU的控制信号，采集电池的电压值，并将电池电压值反馈给MCU。

【技术特征摘要】
1.一种基于工业无线网络WIA-PA的无线U型压力计，其特征在于：压力传感器一端连接磁性浮子，采集磁性浮子在液面的位置信息，另一端连接MCU，将采集到的压力信号转换为电信号，发送到MCU；WIA-PA无线通信模块一端连接MCU的串行接口，与MCU双向通信；电池连接供电电路为压力计供电；电压采集电路一端连接电池，另一端连接MCU，接收MCU的控制信号，采集电池的电压值，并将电池电压值反馈给MCU。2.根据权利要求1所述的基于工业无线网络WIA-PA的无线U型压力计，其特征在于：所述压力传感器包括两组相同的电压缓冲器、恒流源和传感器，其中：第一传感器与第一恒流源、第一电压缓冲器、接口电路顺次连接，采集到电压值通过第一电压缓冲器后发送到接口电路进行输出；第二传感器与第二恒流源、第二电压缓冲器、接口电路顺次连接，采集到电压值通过第二电压缓冲器后发送到接口电路进行输出；电压参考源分别连接两个恒流源，向恒流源提供基准电压；供电电路连接接口电路、电压参考源以及两个电压缓冲器，为其供电；恒流源包括，运算放大器U1的同相输入端连接外部参考分压电阻R165和R166，其中电阻R165、R166组成分压电路，分压电路R165一端与所述电压参考源电路相连；C2和C3并联在电阻R166两端，组成分压电路的滤波电容，用于提供稳定的直流电压；运算放大器U1的反相输入端连接至电阻R164、R163的一端，电阻R163、R164的另一端接地；运算放大器U1的输出端连接传感器，对传感器进行驱动；传感器包括若干个相互串联的电阻，每两个电阻之间设置一个干簧管；电压参考源包括电压基准芯片U2的Vin脚连接退耦电容C7和供电电路；电压基准芯片U2的Vref脚连接至恒流源；电压基准芯片U2的EN脚通过电阻R167连接至供电电路。3.根据权利要求1所述的基于工业无线网络WIA-PA的无线U型压力计，其特征在于：所述电池电压采集电路包括电源开关芯片的开关输出端通过分压电路与单运算放大器的正相输入端连接，单运算放大器的反相输入端与输出端连接，单运算放大器的输出端还通过RC滤波电路后连接MCU的AD端，单运算放大器的供电端还与MCU的IO端连接，接收单运算放大器开启信号。4.根据权利要求1所述的基于工业无线网络WIA-PA的无线U型压力计，其特征在于：告警供电控制电路连接过压告警电路的输入端，发送告警控制信号给过压告警电路，为其供电；过压告警电路的输出端连接MCU，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓立志，刘东，赵雪峰，杜方，孙金，田越，王月，张琼，张二鹏，
申请(专利权)人：沈阳中科奥维科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21