一种低功耗压差式静力水准传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种低功耗压差式静力水准传感器，采用型号为MSP430F2274IDAR的低功耗MCU及其外围电路组成处理器系统，并采用可控模拟稳压电源电路为压力传感器J2、电压信号放大电路和模数信号处理电路供电，以及数字稳压电源电路为处理器系统和RS485通信电路供电的分布式供电控制方式，按需精细化的控制各个功能模块的耗电，能够大幅降低压差式静力水准传感器的功耗，使得采用电池为压差式静力水准传感器提供稳定供电成为可能，且能够确保压差式静力水准传感器的工作时长能够满足整场检测的时间长度，无需在检测现场为压差式静力水准传感器外接电源，大大扩展了压差式静力水准传感器的使用场景限制，有助于实现传感器监测系统在检测现场的完全无线化布局。测系统在检测现场的完全无线化布局。测系统在检测现场的完全无线化布局。

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗压差式静力水准传感器


[0001]本技术涉及静力水准传感器，具体的说是一种低功耗压差式静力水准传感器。

技术介绍

[0002]目前，静力水准仪在国内主要应用于建筑物、基岩、水利大坝等方面。由于检测现场环境较为复杂，供电来源并不稳定，对于传感器有线模式的布局往往会增加施工人员对于传感器的安装难度，增大传感器非正常工作概率。因此，设计施工现场传感器无线模式布局以及降低传感器功耗是目前主要趋势。

技术实现思路

[0003]本技术所要解决的技术问题是：提供一种低功耗压差式静力水准传感器，以解决现有静力水准传感器因功耗过高而在测量现场需要外接电源，造成测量现场难以实现完全无线化布局的问题。
[0004]解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案如下：
[0005]一种低功耗压差式静力水准传感器，其特征在于，包括：处理器系统、压力传感器J2、电压信号放大电路、模数信号处理电路、RS485通信电路和电源系统；所述压力传感器J2输出的压力传感信号通过所述电压信号放大电路进行放大后，由所述模数信号处理电路转换为压力传感数字信号输入到所述处理器系统，所述处理器系统将所述压力传感数字信号通过所述RS485通信电路发送出去；所述电源系统设有电池J1，所述电池的输出电压通过可控模拟稳压电源电路转换成+5V直流电源为所述压力传感器J2、电压信号放大电路和模数信号处理电路供电，所述电池J1的输出电压通过数字稳压电源电路转换成模拟信号电源VCC为所述处理器系统和RS485通信电路供电。
[0006]优选的：所述电源系统的电路组成为：
[0007]所述数字稳压电源电路包括型号为TPS70936DBVR的线性稳压控制器U2，所述可控模拟稳压电源电路包括型号为LP2951ACMM/NOPB的低压差稳压器U3，所述电池J1采用两节锂亚电池，电池容量为19000mAh，输出电压为3.7V，所述电池J1的正极连接二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极分为两路，一路连接稳压管TS1的阴极，另一路连接型号为0805L050的自恢复保险丝F1的一端，该自恢复保险丝F1的另一端作为供电端Power，分别连接所述线性稳压控制器U2的IN引脚和所述低压差稳压器U3的Input引脚；所述线性稳压控制器U2的OUT引脚作为所述模拟信号电源VCC，且由规格为2.2uF、16V的电容E1和规格为0.1uF的电容C2组成的并联支路连接在所述线性稳压控制器U2的OUT引脚与电源地端GND之间，所述电池J1的负极、稳压管TS1的阳极、线性稳压控制器U2的GND引脚均连接电源地端GND；规格为4.7u、25V的电容E2和规格为0.1uF的电容C3组成的并联支路连接在所述低压差稳压器U3的Input引脚与电源地端GND之间，低压差稳压器U3的Shutdowm引脚通过51kΩ的电阻R4连接所述模拟信号电源VCC，低压差稳压器U3的Ground引脚连接信号地端SGND，低压
差稳压器U3的Feedback引脚和Vtap引脚短接，低压差稳压器U3的Output引脚和Sense引脚短接后作为所述+5V直流电源，且规格为10uF、16V的电容E3和规格为0.1uF的电容C10组成的并联支路连接在所述低压差稳压器U3的Output引脚与信号地端SGND之间。
[0008]作为本技术的优选实施方式：所述处理器系统由处理器U1及其外围电路组成，具体的电路组成为：
[0009]所述处理器U1采用型号为MSP430F2274IDAR的MCU，处理器U1的DVCC引脚连接模拟信号电源VCC并通过100nF、50V的电容C1连接电源地端GND，处理器U1的DVSS引脚和AVSS引脚均连接电源地端GND，处理器U1的XOUT引脚通过15pF、50V的电容CX1连接电源地端GND，处理器U1的XIN引脚通过15pF、50V的电容CX2连接电源地端GND，3.6864MHz、50ppm的晶振X1连接在处理器U1的XOUT引脚与XIN引脚之间，处理器U1的AVCC引脚连接模拟信号电源VCC，处理器U1的P4.3引脚连接所述低压差稳压器U3的Shutdowm引脚。
[0010]另外，所述电源地端GND通过0Ω、5％误差的电阻R7连接信号地端SGND；所述处理器U1的TEST引脚、P1.7引脚、P1.6引脚、P1.5引脚、P1.4引脚、RST引脚通过接头JP1引出。
[0011]从而，本技术采用型号为MSP430F2274IDAR的低功耗MCU及其外围电路组成处理器系统，并采用可控模拟稳压电源电路为压力传感器J2、电压信号放大电路和模数信号处理电路供电，以及数字稳压电源电路为处理器系统和RS485通信电路供电的分布式供电控制方式，按需精细化的控制各个功能模块的耗电，能够大幅降低压差式静力水准传感器的功耗，使得采用电池为压差式静力水准传感器提供稳定供电成为可能，且能够确保压差式静力水准传感器的工作时长能够满足整场检测的时间长度，无需在检测现场为压差式静力水准传感器外接电源，大大扩展了压差式静力水准传感器的使用场景限制，有助于实现传感器监测系统在检测现场的完全无线化布局。
[0012]作为本技术的优选实施方式：所述电压信号放大电路包括型号为INA118的低功耗仪表放大器U6和型号为OPA340的运算放大器U9，所述模数信号处理电路包含型号为ADS1251U的模数转换器U8；所述压力传感器J2的型号为EX000018，所述压力传感器J2的引脚A和引脚B分别连接低功耗仪表放大器U6的IN
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引脚的IN+引脚，压力传感器J2的引脚D连接+5V直流电源，压力传感器J2的引脚C分为两路，一路通过规格为2kΩ阻值、0.1％误差、10ppm的电阻R12连接信号地端SGND，另一路连接运算放大器U9的+In引脚；所述低功耗仪表放大器U6的RG0引脚和RG1引脚通过51kΩ的电阻Rg连接，低功耗仪表放大器U6的VSS引脚和VCC引脚分别连接信号地端SGND和+5V直流电源，且低功耗仪表放大器U6的VCC引脚通过0.1uF的电容C4连接信号地端SGND，低功耗仪表放大器U6的VOUT引脚通过51Ω、5％误差的电阻R11连接所述模数转换器U8的+VIN引脚，低功耗仪表放大器U6的REF引脚连接模数转换器U8的
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VIN引脚；所述运算放大器U9的Out引脚和
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In引脚短接并连接所述模数转换器U8的VREF引脚，运算放大器U9的V
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引脚连接模数转换器U8的GND引脚，运算放大器U9的V+引脚连接+5V直流电源并通过0.1uF的电容C9连接信号地端SGND，运算放大器U9的
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In引脚通过0.1uF的电容C8连接信号地端SGND；所述模数转换器U8的+VIN引脚通过相并联的0.1uF电容C6和4.7uF电容E4连接信号地端SGND，模数转换器U8的VDD引脚连接+5V直流电源并通过0.1uF的电容C7连接信号地端SGND，模数转换器U8的CLK引脚和SCLK引脚分别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低功耗压差式静力水准传感器，其特征在于，包括：处理器系统、压力传感器J2、电压信号放大电路、模数信号处理电路、RS485通信电路和电源系统；所述压力传感器J2输出的压力传感信号通过所述电压信号放大电路进行放大后，由所述模数信号处理电路转换为压力传感数字信号输入到所述处理器系统，所述处理器系统将所述压力传感数字信号通过所述RS485通信电路发送出去；所述电源系统设有电池J1，所述电池的输出电压通过可控模拟稳压电源电路转换成+5V直流电源为所述压力传感器J2、电压信号放大电路和模数信号处理电路供电，所述电池J1的输出电压通过数字稳压电源电路转换成模拟信号电源VCC为所述处理器系统和RS485通信电路供电。2.根据权利要求1所述的低功耗压差式静力水准传感器，其特征在于：所述电源系统的电路组成为：所述数字稳压电源电路包括型号为TPS70936DBVR的线性稳压控制器U2，所述可控模拟稳压电源电路包括型号为LP2951ACMM/NOPB的低压差稳压器U3，所述电池J1采用两节锂亚电池，所述电池J1的正极连接二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极分为两路，一路连接稳压管TS1的阴极，另一路连接型号为0805L050的自恢复保险丝F1的一端，该自恢复保险丝F1的另一端作为供电端Power，分别连接所述线性稳压控制器U2的IN引脚和所述低压差稳压器U3的Input引脚；所述线性稳压控制器U2的OUT引脚作为所述模拟信号电源VCC，且由规格为2.2uF、16V的电容E1和规格为0.1uF的电容C2组成的并联支路连接在所述线性稳压控制器U2的OUT引脚与电源地端GND之间，所述电池J1的负极、稳压管TS1的阳极、线性稳压控制器U2的GND引脚均连接电源地端GND；规格为4.7u、25V的电容E2和规格为0.1uF的电容C3组成的并联支路连接在所述低压差稳压器U3的Input引脚与电源地端GND之间，低压差稳压器U3的Shutdowm引脚通过51kΩ的电阻R4连接所述模拟信号电源VCC，低压差稳压器U3的Ground引脚连接信号地端SGND，低压差稳压器U3的Feedback引脚和Vtap引脚短接，低压差稳压器U3的Output引脚和Sense引脚短接后作为所述+5V直流电源，且规格为10uF、16V的电容E3和规格为0.1uF的电容C10组成的并联支路连接在所述低压差稳压器U3的Output引脚与信号地端SGND之间。3.根据权利要求2所述的低功耗压差式静力水准传感器，其特征在于：所述处理器系统由处理器U1及其外围电路组成，具体的电路组成为：所述处理器U1采用型号为MSP430F2274IDAR的MCU，处理器U1的DVCC引脚连接模拟信号电源VCC并通过100nF、50V的电容C1连接电源地端GND，处理器U1的DVSS引脚和AVSS引脚均连接电源地端GND，处理器U1的XOUT引脚通过15pF、50V的电容CX1连接电源地端GND，处理器U1的XIN引脚通过15pF、50V的电容CX2连接电源地端GND，3.6864MHz、50ppm的晶振X1连接在处理器U1的XOUT引脚与XIN引脚之间，处理器U1的AVCC引脚连接模拟信号电源VCC，处理器U1的P4.3引脚连接所述低压差稳压器U3的Shutdowm引脚。4.根据权利要求3所述的低功耗压差式静力水准传感器，其特征在于：所述电压信号放大电路包括型号为INA118的低功耗仪表放大器U6和型号为OPA340的运算放大器U9，所述模数信号处理电路包含型号为ADS1251U的模数转换器U8；所述压力传感器J2的型号为EX000018，所述压力传感器J2的引脚A和引脚B分别连接低功耗仪表放大器U6的IN
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引脚的IN+引脚，压力传感器J2的引脚D连接+5V直流电源，压力传感器J2的引脚C分为两路，一路通过规格为2kΩ阻值、0.1％误差、10ppm的电阻R12连接信号地端SGND，另一路连接运算放大
器U9的+I...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭东，肖栋梁，易文翔，
申请(专利权)人：广东建科创新技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：