一种结合无线与有线传输的数字压力表的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种结合无线与有线传输的数字压力表，CPU模块，用于对系统各个模块进行协调控制，并且选择通过无线和/或有线的方式传输压力数据；压力数据采集模块连接CPU模块，将压力数据输入到CPU模块，用于对压力数据进行采集；无线传输模块连接CPU模块，接收CPU模块发送的无线信号，进行无线通信；有线传输模块连接CPU模块，接收CPU模块发出的有线信号，进行有线通信。本实用新型所述数字压力表，将WIA-PA无线传输方式与4～20mA有线传输方式相结合，通过按键随意设置数字压力表的传输模式，可以单一方式传输，也可以两种方式共存，有效解决了无线传输与有线传输在工程现场单独使用的弊端，同时为用户节约了成本。
【专利说明】一种结合无线与有线传输的数字压力表
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及数字压力采集领域，具体地说是一种结合无线与有线传输的数字 压力表。
【背景技术】
[0002] 随着物联网技术的发展，数字压力表采集设备的应用现场出现了很多新的需求。 总的趋势是无线数字压力表逐渐取代有线数字压力表。
[0003] 无线之于有线的优势是安装简单、无需布线。从工程实施的难易程度考虑，无线方 式容易操作，只要设备安装完成，数据就能够自动上传到网络。而有线方式除了需要安装设 备外，还需要挖沟、埋管、穿线、调试。工程实施复杂，周期漫长，材料浪费严重。
[0004] 有线之于无线的优点是数据传输可靠，稳定性好。有线数字压力表不用频繁更换 电池，一次施工，长期使用。同时，数据传输不受环境和天气变化的影响，能够实时准确的传 输信息。如：ZigBee、WIA-PA等2. 4GHz的无线信号容易受到WLAN信号的干扰，造成通信中 断或阻塞。下雨、下雪天，无线信号传输成功率容易下降，雾霾、粉尘、金属障碍物等，都对无 线通信有一定的影响。 实用新型内容
[0005] 针对现有技术的不足，本实用新型提供一种无线和有线传输方式共存或可选的数 字压力表。
[0006] 本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种结合无线与有线传输的数 字压力表，CPU模块，用于对系统各个模块进行协调控制，并且选择通过无线和/或有线的 方式传输压力数据；压力数据采集模块连接CPU模块，将压力数据输入到CPU模块，用于对 压力数据进行采集；无线传输模块连接CPU模块，接收CPU模块发送的无线信号，进行无线 通信；有线传输模块连接CPU模块，接收CPU模块发出的有线信号，进行有线通信。
[0007] 所述压力数据采集模块包括精密基准压力电路连接CPU模块、传感器供电电路、 压力传感器和运算放大器；
[0008] 所述精密基准电压电路连接CPU模块，为CPU模块提供高精度电压基准，另一端连 接传感器供电单元，为传感器供电单元提供电压基准；精密基准电压电路还连接运算放大 器，为运算放大器供电；
[0009] 所述传感器供电单元另一端连接压力传感器，为压力传感器供电；
[0010] 所述运算放大器一端连接压力传感器，采集压力传感器的信号，进行放大处理；另 一端连接CPU，将放大后的信号输入到CPU模块。
[0011] 所述无线传输模块包括无线传输电路单元和无线通信模块供电单元；
[0012] 所述无线传输电路单元连接CPU模块，进行无线通信；
[0013] 所述无线通信模块供电单元连接无线传输电路单元，为无线传输电路单元供电。
[0014] 还包括液晶显示模块连接CPU模块，接收CPU模块的输出信号，进行液晶显示。
[0015] 还包括系统供电模块连接各个模块，对有线传输方式或无线传输方式供电。
[0016] 还包括按键接口模块连接CPU模块，以中断的方式进行信息输入，用于切换无线 传输方式和有线传输方式。
[0017] 本实用新型具有以下有益效果及优点：
[0018] 1.用户在具体的现场，可以根据现场环境具体选择应用方式，只需要进行简单的 设置，即可使所选功能生效。
[0019] 2.在需要改造的现场，也无需再购买新的数字压力表，节省成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1是本实用新型的模块结构图；
[0021] 图2是本实用新型的系统供电模块结构图；
[0022] 图3是本实用新型的精密基准电压电路图；
[0023] 图4是本实用新型的传感器供电单元结构图；
[0024] 图5是本实用新型的运算放大单元结构图；
[0025]图6是本实用新型的无线通信模块供电单元结构图；
[0026] 图7是本实用新型的无线传输电路单元结构图；
[0027] 图8是本实用新型的有线传输模块结构图；
[0028] 图9是本实用新型的液晶显示模块结构图；
[0029] 图10是本实用新型的按键接口模块结构图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
[0031] 本实用新型实现WIA-PA无线传输方式与4?20mA有线传输方式同时应用到一台 数字压力表当中，现场具体采用哪种传输方式可通过按键进行选择。
[0032] 如图1所示是本实用新型的模块结构图；系统所有功能通过CPU来协调控制。CPU 间隔（可设置）控制传感器上电，延时5ms后进行压力数据采集。采集到的压力数据通过 液晶显示模块本地显示。按键可以设置采集间隔、显示方式、传输方式、网络参数等信息。 (PU根据按键预先设置的传输方式，选择是通过WIA-PA无线方式传输压力数据，或者是通 过4?20mA的有线方式传输压力数据。
[0033]图2所示是本实用新型的系统供电模块结构图；数字压力表电源可采用两种不 同的方式供电，无线传输方式通常使用3. 6V的电池模块，有线传输方式通常使用外部供 电，两种供电方式只能够采用一种（只有一个接口Jl)。系统供电模块输入电压为1. 8? 5. 5VDC，输出电压为3. 3VDC。
[0034] 电源电路核心器件为TPS63000,该芯片为低功耗、宽输入、可调输出的开关电源芯 片。输入电压范围为1. 8?5. 5VDC，可适应电池电压从3. 6V至2.OV的逐渐下降的工作过 程，而输出一直稳定在3. 3V。同时，有线供电电源可选择标准5V输入，实现一种电源电路， 两种不同输入方式的功能。
[0035] 图3所示是本实用新型的精密基准电压电路图；精密基准电路单元主要为CPU内 部A/D转换电路提供高精度电压基准，为传感器供电单元提供电压基准，为运算放大单元 提供优质电源。
[0036] Ql控制压力数据采集模块供电，其为CMOS开关芯片，自身具有很低功耗（几个 uA)，同时，在间隔采集的间隔期内，控制压力数据采集模块断电，有效降低系统电源的消 耗。
[0037]U3和U4为精密基准电压芯片，分别可稳定输出1.2V和3. OV精密电压。在系统电 源波动的情况下，其输出波动很小，可达到〇. 2%的精度。同时，能够在温度变化的情况下保 持稳定输出，温飘可控制在75ppm以内。
[0038] I. 2V电压基准除了供单片机内部A/D转换电路使用外，还为传感器供电单元电路 提供电压参考。3.OV电压基准为压力数据采集模块中的所有芯片供电，保证压力采集相关 电路在任何情况下均能稳定工作。
[0039] 图4所示是本实用新型的传感器供电单元结构图；该电路中使用运算放大器，将 电压转换为电流源，其计算公式为=V/R，其中V为运算放大器同相输入端（第3管脚： IN+)电压值，R为R9阻值。经过R5、R6与R7、R8的分压，可得到电压V的值，从而计算得 到电流I为〇. 48mA，为传感器供电。
[0040]图5所示是本实用新型的运算放大单元结构图；其中的运算放大器为TI公司产 品，属仪表类运算放大器系列，内部集成3片运算放大器。仪表运算放大器内部为对称设计 结构，可有效减小同相、反相输入端的差模干扰。信号放大的放大倍数，通过调节R12的大 小即可获得。其计算公式为：G=1+(100K/R)，其中R即为R12的阻值大小。其对应的电阻 选择如下表1所示：
[0041]
【权利要求】
1. 一种结合无线与有线传输的数字压力表，其特征在于： (PU模块，用于对系统各个模块进行协调控制，并且选择通过无线和/或有线的方式传 输压力数据； 压力数据采集模块连接CPU模块，将压力数据输入到CPU模块，用于对压力数据进行采 集； 无线传输模块连接CPU模块，接收CPU模块发送的无线信号，进行无线通信； 有线传输模块连接CPU模块，接收CPU模块发出的有线信号，进行有线通信。
2. 根据权利要求1所述的结合无线与有线传输的数字压力表，其特征在于：所述压力 数据采集模块包括精密基准压力电路连接CPU模块、传感器供电电路、压力传感器和运算 放大器； 所述精密基准电压电路连接CPU模块，为CPU模块提供高精度电压基准，另一端连接传 感器供电单元，为传感器供电单元提供电压基准；精密基准电压电路还连接运算放大器，为 运算放大器供电； 所述传感器供电单元另一端连接压力传感器，为压力传感器供电； 所述运算放大器一端连接压力传感器，采集压力传感器的信号，进行放大处理；另一端 连接CPU，将放大后的信号输入到CPU模块。
3. 根据权利要求1所述的结合无线与有线传输的数字压力表，其特征在于：所述无线 传输模块包括无线传输电路单元和无线通信模块供电单元； 所述无线传输电路单元连接CPU模块，进行无线通信； 所述无线通信模块供电单元连接无线传输电路单元，为无线传输电路单元供电。
4. 根据权利要求1所述的结合无线与有线传输的数字压力表，其特征在于：还包括液 晶显示模块连接CPU模块，接收CPU模块的输出信号，进行液晶显示。
5. 根据权利要求1所述的结合无线与有线传输的数字压力表，其特征在于：还包括系 统供电模块连接各个模块，对有线传输方式或无线传输方式供电。
6. 根据权利要求1所述的结合无线与有线传输的数字压力表，其特征在于：还包括按 键接口模块连接CPU模块，以中断的方式进行信息输入，用于切换无线传输方式和有线传 输方式。
【文档编号】G01L1/00GK204255533SQ201420769725
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月9日 优先权日:2014年12月9日
【发明者】张二鹏, 赵雪峰, 付瑶, 杜方, 孙金, 张锋, 刘 东, 张健 申请人:沈阳中科奥维科技股份有限公司