专利名称：嵌入式无线通讯模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油田生产自动化仪表信号传输技术领域，特别涉及 一种在常规仪表内嵌入的无线通讯模块。
技术背景油田开采、集输及储运的井、站、油库使用着大量的仪器仪表，如 压力、温度、液位、流量等参数，目前采用的均为有线制仪表，即仪表 的电源、信号使用电缆传输方式与控制室相连接。电缆敷设方式多用电 缆沟埋地或电缆桥架架空，当站属仪表数量很多时，电缆走向设计、工 程施工、电缆、桥架电缆沟、现场调试、防爆安全等产生许多问题，施 工费用也很高，同时雷电、鼠害、地下水都容易损坏信号电缆，系统需 要随时维护保养，工作量很大。实用新型内容本实用新型的目的是提供一种嵌入式无线通讯模块，实现油田开 采、集输及储运的井、站、油库仪表无线数据通讯，并实现一种模块测 试多种参数的目的。替代常规电动仪表的电源、信号连接线，免除电缆 的施工工作，节省成本。本实用新型的技术解决方案是这样实现的， 一种嵌入式无线通讯模 块，由微处理器、微功耗无线收发模块及仪表电池成。其特征在于微 处理器由单片机、模拟量输入单元、数字量输入单元、电源发生单元、 选频单元及复位单元构成，微处理器通过导线和无线收发模块连接。(l)微处理器由单片机Ul、晶体震荡器JZ、电源管理芯片U2、滤波 电容C1、通过导线相连接组成，晶体震荡器JZ的两脚分别与单片机U1的脚8、 9相连接，滤波电容C1一端与电源地连接，另一端与单片机U1的脚7连接，电源管理芯片U2的脚4、 1与单片机Ul的脚49、 58连接。(2) 模拟量输入单元由取样电阻Rl构成，仪表的信号的负端连接取 样电阻R1同时接弹片机U1的脚4，取样电阻R1的另一端接电源地。(3) 数字量输入可直接连接单片机U1的脚16。(4) 电源发生单元由电源芯片U3、电感L1、电阻R2、 R3电容C2、 C3、 C4通过导线连接组成，能将仪表电池电压变换成电动仪表所需的24V电 源，单片机U1的脚48连接电源芯片U3的脚1，控制24V电源变换，24V输出连接仪表的正端。(5) 选频单元由八位波动开关组成，各波动开关中点连接单片机 40-47脚，上侧连接电源，下侧连接地，通过对电源或地的组合连接可 以选择128个不同的频点。(6) 单片机的脚28、 29、 30、 31、 36、 37、 38、 39分别与无线收发 模块U4的脚16、 14、 11、 13、 12、 4、 6、 3脚连接，控制信号的收发传 输。(7) 单片机的1、 64脚连接仪表电池的正端，单片机的62、 63脚连 接仪表电池的负端。本实用新型的有益效果(1) 可以取消常规电动仪表的电源、信号连接线，免除电缆的施工工 作，节省成本，实现了一种模块测试多种参数的目的。本实用新型中可 以模拟量输入比如压力、温度、液位，也可以数字量输入比如脉冲计数 流量、状态量、报警量。另外还可以利用单片机U1的32、 33、 34、 35 脚构成两个标准串行通讯接口，与相应仪表的串口连接，直接读取仪表 的参数。(2) 由于设计了微功耗无线收发模块，因此可以方便的将数据随时传 输到上位手操器或计算机中，安装、布局十分灵活方便。(3) 模拟量设计了连续采集功能，可以得到连续变化的曲线，对于具有周期性、变化较快的信号分析提供了方便的手段。本发明的智能通讯模块可以嵌入在常规电动仪表内，能够实现站内 在线仪表的无线数据通讯，免除仪表电缆的敷设施工及维护。模块采用智能微处理器采集、处理仪表信号，然后通过微功耗(小于io毫瓦，不受无委会管制)无线收发模块将信号发射出去。微处理器及通讯模块集成微半个火柴盒大小， 一节5#大小的仪表电池，可以嵌入到一般的仪表壳 内，使得常规电动仪表无线化。本发明使得仪表不需要任何外接线及电 缆，平常静态电流极小(5u A)，上位机发送取数指令时可以在10mS内完 成采集、处理及无线传输，然后恢复静态休眠。本发明的应用可以明显 降低安装、施工费用，免除现场接线调试，维护量也很低，而且无线传 输方式可以将信号传输到站内任何地点，不局限于仪表间或监控室。该 方法对于新建的井站特别适合，对于电缆老化的老井、站改造也实用。
图1是本实用新型嵌入式无线通讯模块的电路原理图。 图2是将嵌入式无线通讯模块嵌入传感器示意图。
具体实施方式
实施例1:参阅图1。本实用新型嵌入式无线通讯模块，由微处理器、 无线收发单元及仪表电池构成。微处理器由单片机、模拟量输入单元、 数字量输入单元、电源发生单元、选频单元及复位单元构成，微处理器 通过导线和无线收发模块及电池相连接。微处理器由单片机Ul采用型号是MSP430F149/QFP64封装，晶体震 荡器JZ型号是32. 768kHz，电源管理芯片U2的型号是MAX604/S08，还 有滤波电容C1采用型号是104pF/0805封装，通过导线相互连接。晶体 震荡器JZ的两脚分别与单片机U1的脚8、 9相连接，滤波电容C1一端 与电源地连接，另一端与单片机U1的脚7连接，电源管理芯片U2的脚 4、 1与单片机U1的脚49、 58连接。模拟量输入单元采用取样电阻R1型号为125Q/RJ23，仪表的信号的 负端连接取样电阻Rl同时接单片机Ul的脚4，取样电阻Rl的另一端接 电源地。数字量输入可直接连接单片机U1的脚16。电源发生单元由电源芯片U3采用型号为MAX629/S08，电感Ll采用 型号47Uh/0603，电阻R2型号30k/0805，电阻R3型号是510k/0805， 电容C2的型号104pF/0805，电容C3型号151pF/0805，电容C4型号 10uF/0805，采用导线连接成，并通过仪表电池电压产生通用电动仪表所 需的24V电源，单片机Ul的脚48连接电源芯片U3的脚1，控制24V电 源发生，24V输出连接仪表的正端。选频单元由八位波动开关组成，中点连接单片机40-47脚，上侧连 接电源，下侧连接地，通过对电源或地的组合连接可以选择128个不同 的频点。单片机的脚28、 29、 30、 31、 36、 37、 38、 39分别与无线收发模块 U4(型号CRM905)的脚16、 14、 11、 13、 12、 4、 6、 3脚连接，控制信 号的收发传输。单片机的l、 64脚连接仪表电池的正端，单片机的62、 63脚连接仪 表电池的负端。简述在压力传感器内安装嵌入式无线通讯模块的过程。参阅图2:首 先将通用压力传感器la的后盖4a旋开，将本实用新型嵌入式无线通讯 模块2a及电池3a嵌入到里边，将24V输出接到压力传感器端子5a正极， 将模拟量输入接到传感器端子5a负极，将本实用新型的柔性收发天线通 过传感器接线孔6a伸出去，紧好盘根防止漏水，最后将后盖4a旋紧。此时嵌入本实用新型的压力传感器就可以正常工作了，平时处于静态 休眠，当上位机通过无线模块发取数指令时传感器被激活，开始采样、 处理然后通过无线模块将压力数值传输给上位机，随即进入休眠状态。
权利要求1、一种嵌入式无线通讯模块，主要由微处理器、微功耗无线收发模块及仪表电池组成，其特征是微处理器由单片机、模拟量输入单元、数字量输入单元、电源发生单元、选频单元及复位单元构成，微处理器通过导线和无线收发模块连接；微处理器由单片机U1、晶体震荡器JZ、电源管理芯片U2、滤波电容C1、通过导线相连接组成，晶体震荡器JZ的两脚分别与单片机U1的脚8、9相连接，滤波电容C1一端与电源地连接，另一端与单片机U1的脚7连接，电源管理芯片U2的脚4、1与单片机U1的脚49、58连接；模拟量输入单元由取样电阻R1构成，仪表的信号的负端连接取样电阻R1同时接弹片机U1的脚4，取样电阻R1的另一端接电源地；数字量输入可直接连接单片机U1的脚16；电源发生单元由电源芯片U3、电感L1、电阻R2、R3电容C2、C3、C4通过导线连接组成，将仪表电池电压变换成电动仪表所需的24V电源，单片机U1的脚48连接电源芯片U3的脚1，控制24V电源变换，24V输出连接仪表的正端；选频单元由八位波动开关组成，各波动开关中点连接单片机40-47脚，上侧连接电源，下侧连接地，通过对电源或地的组合连接可以选择128个不同的频点；单片机的脚28、29、30、31、36、37、38、39分别与无线收发模块U4的脚16、14、11、13、12、4、6、3脚连接，控制信号的收发传输；单片机的1、64脚连接仪表电池的正端，单片机的62、63脚连接仪表电池的负端。
专利摘要一种嵌入式无线通讯模块，用于嵌入在常规电动仪表内，能实现站内在线仪表的无线数据通讯。特征是模块采用智能微处理器采集、处理仪表信号，通过微功耗无线收发模块将信号发射。微处理器及通讯模块体积很小，能嵌入到普通仪表壳内，使常规电动仪表无线化。效果是本实用新型不需要任何外接线及电缆，平常静态电流极小，上位机发送取数指令时能在很短时间内完成采集、处理及无线传输，然后恢复静态休眠。能降低安装、施工费用，免除现场接线调试，免除仪表电缆的敷设施，维护量小。能将信号传输到站内仪表间或监控室任何地点。适合新建的井站，对于电缆老化的老井、站改造也能适用。
文档编号G08C17/02GK201170922SQ20072019072
公开日2008年12月24日 申请日期2007年12月12日 优先权日2007年12月12日
发明者张瑞华, 柏小京 申请人:中国石油天然气股份有限公司