一种基于ZigBee网络模式的无线智能气压传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型是一种基于ZigBee网络模式的无线智能气压传感器。包括ZigBee无线通讯模块、模拟气压传感器及电源模块，其中ZigBee无线通讯模块包括射频前端放大电路及射频通信电路，模拟气压传感器检测到气压变化产生模拟输出信号传输至射频通信电路，射频通信电路输出的信号经射频前端放大电路处理后经天线发送至ZigBee无线网络，用户终端接收ZigBee无线网络的信息，并显示监测的气压情况。ZigBee无线网络属于一种低功耗、高可靠性、节点随机分布、自组织的对等无线网络，网络协调器启动ZigBee网络后，本实用新型无线气压传感器上电即可加入ZigBee无线网络并传输采集数据，且能在掉网状态下自动寻址重新加入网络，实现传感器对ZigBee无线网络的即插即用。
【专利说明】—种基于ZigBee网络模式的无线智能气压传感器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种可组网的无线智能气压传感器，尤其是涉及一种可广泛用于现代工业控制、轮胎压力监测、环境监测、医疗、体育等领域的基于ZigBee网络模式的无线智能气压传感器。属于模拟气压传感器的改造技术。
【背景技术】
[0002]较早的气压测量装置一般采用气压表直接测量或者单一的传感器测量，气压表测量虽然简单方便，但需要专门的人员采集不同的气压表测量值而且实时性较差；采用单一的传感器测量，则需要设计相应地采集电路和控制程序，给不具备相关技术的应用商带来不便，加之采用有限连接的方式，也给实际应用中带来极大地不便。而基本ZigBee网络模式的无线智能压力传感器则解决了有线连接的弊端，能够实现实时地集中监测个测量点的数据，并且可通过终端PC界面显示监测数据。
[0003]ZigBee技术是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术。在要求数据采集或监控的网点多、传输数据量不大但设备成本低、数据传输安全性高、设备体积小、地形复杂需要较大的网络覆盖等条件下，ZigBee技术可以充分发挥它的优势。而且ZigBee联盟制定了一个全球开放的标准，适用于设计可靠的、成本效益型、低功耗无线网络监测及其控制产品。
[0004]ZigBee技术组成的无线传感网络为中短距离、低速率无线传感器网络。射频传输成本低，各节点只需要很少的能量；功耗低，适于电池长期供电；可实现一点对多点，两点间对等通信；具有快速组网自动配置、自动恢复功能；任意个传感器之间可相互协调实现数据通信。可适用于工业控制、现代化农业监控、数字家庭、智能楼宇监控、环境监测等领域。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种功能实用丰富、扩展性强、系统灵活性强的基于ZigBee网络模式的无线智能气压传感器。本实用新型不仅可以集中实时地监测现在压力值的变化，还可以根据需要进行远程参数设置，有效地解决了传统有线连接不便、无线传输效率低的缺陷，可应用于现场工业控制、轮胎压力监测、环境监测、医疗等领域。
[0006]本实用新型的技术方案是:本实用新型的基于ZigBee网络模式的无线智能气压传感器，包括有ZigBee无线通讯模块、模拟气压传感器及电源模块，其中ZigBee无线通讯模块包括射频前端放大电路及射频通信电路，模拟气压传感器检测到气压变化产生模拟输出信号传输至射频通信电路，射频通信电路输出的信号经射频前端放大电路处理后经天线发送至ZigBee无线网络，用户终端接收ZigBee无线网络的信息，并显示监测的气压情况，电源模块供电至模拟气压传感器、射频前端放大电路及射频通信电路。
[0007]上述射频通信电路包括有RF收发器、微处理器及A/D转换端口，模拟气压传感器检测到气压变化产生模拟输出信号经A/D转换端口传输至微处理器，微处理器对输入的信号处理后由RF收发器传输至射频前端放大电路，射频前端放大电路对信号处理后经天线发送至ZigBee无线网络。
[0008]本实用新型的基于ZigBee网络模式的无线智能气压传感器还包括有LED指示模块，上述LED指示模块包括有电源状态指示灯、网络状态指示灯和运行状态指示灯。
[0009]上述电源模块包括有供电电源、升压电路及电源转换电路，供电电源经升压电路供电至模拟气压传感器，且升压电路的输出经电源转换电路后供电至射频前端放大电路及射频通信电路。
[0010]上述供电电源是能拆装大容量锂电池。
[0011]上述ZigBee无线通讯模块工作于2.4GHz免许可证频段，通信范围达800m，并且符合 ZigBee/IEEE802.15.4 标准协议。
[0012]上述模拟气压传感器是无线智能气压传感器。
[0013]上述模拟气压传感器通过远程参数设置二种工作方式，具体是:连续模式、睡眠模式。
[0014]本实用新型采用的技术方案与其他技术相比，特色鲜明、功能实用丰富、扩展性强、系统灵活性强，不仅可以集中实时地监测现在压力值的变化，还可以根据需要进行远程参数设置，有效地解决了传统有线连接不便、无线传输效率低地缺陷，可应用于现场工业控制、轮胎压力监测、环境监测、医疗等领域。本实用新型可以用于压力值变化监测，集中监测，可实时更新压力值，且可以进行压力显示，可以显示压力实际值、节点地址、网络状态、工作状态；还可以进行无线自组网，实现智能压力传感器对ZigBee网络的即插即用，易于系统扩展；此外，可按需求切换不同工作模式，达到省电节能的目的。此外，本实用新型的智能气压传感器可通过远程设置参数改变工作模式和LED灯指示传感器的运行状态、网络状态及电源状态，具有结构简单、模块化、标准化及可扩展性等特点。本实用新型基于ZigBee网络模式的无线智能气压传感器集成无线通讯模块、传感器、LED指示模块等功能于一体，最终组建一种ZigBee无线传感网络气压监测系统，本实用新型是一种设计合理，方便实用，性能优良的基于ZigBee网络模式的无线智能气压传感器。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的原理框图。
【具体实施方式】
[0016]实施例:
[0017]本实用新型的原理框图如图1所示，本实用新型的基于ZigBee网络模式的无线智能气压传感器，本实用新型的基于ZigBee网络模式的无线智能气压传感器，包括有ZigBee无线通讯模块、模拟气压传感器及电源模块，其中ZigBee无线通讯模块包括射频前端放大电路及射频通信电路，模拟气压传感器检测到气压变化产生模拟输出信号传输至射频通信电路，射频通信电路输出的信号经射频前端放大电路处理后经天线发送至ZigBee无线网络，用户终端接收ZigBee无线网络的信息，并显示监测的气压情况，电源模块供电至模拟气压传感器、射频前端放大电路及射频通信电路。[0018]上述射频通信电路包括有RF收发器、微处理器及A/D转换端口，模拟气压传感器检测到气压变化产生模拟输出信号经A/D转换端口传输至微处理器，微处理器对输入的信号处理后由RF收发器传输至射频前端放大电路，射频前端放大电路对信号处理后经天线发送至ZigBee无线网络。本实施例中，A/D转换端口是12位A/D转换端口。
[0019]本实施例中，本实用新型的基于ZigBee网络模式的无线智能气压传感器还包括有LED指示模块，上述LED指示模块包括有电源状态指示灯、网络状态指示灯和运行状态指示灯。
[0020]上述电源模块包括有供电电源、升压电路及电源转换电路，供电电源经升压电路供电至模拟气压传感器，且升压电路的输出经电源转换电路后供电至射频前端放大电路及射频通信电路。本实施例中，上述供电电源是能拆装大容量锂电池。
[0021]上述ZigBee无线通讯模块集射频前端放大电路、RF收发器、微处理器与A/D转换端口与于一体，工作于2.4GHz免许可证频段，通信范围可达800m，并且符合ZigBee/IEEE802.15.4 标准协议。
[0022]上述模拟气压传感器是无线智能气压传感器。上述模拟气压传感器通过远程参数设置二种工作方式，具体是:连续模式、睡眠模式。
[0023]本实用新型的工作原理是:如附图1所示，供电电源接通后，先经一个升压电路将
3.7V电压变为标准5V电压，一路5V电压经3.3V电压转换电路后将为3.3V供射频通信电路和射频前端放大电路正常工作；另一路5V电压供模拟气压传感器正常工作。
[0024]模拟气压传感器周期性地输出压力值模拟信号并传输至ZigBee无线通讯模块A/D转换端口，将模拟信号转换为数字信号，再经ZigBeeRF收发器及射频前端放大电路经天线发送至ZigBee网络，而LED状态指示则根据实际情况显示相对应的指示方式。ZigBee无线通讯模块中包括一款射频芯片置于射频通信电路和一款射频前端放大芯片置于射频前端放大电路，ZigBee射频芯片集成了增强型8051内核微处理器和优良的RF收发器，工作在2.4GHz的ISM免许可证频段，共有16个信道，数据发送速率为250kbit/s，并且符合ZigBee2007协议栈及IEEE802.15.4标准协议。射频前端放大芯片用于2.4GHz低功耗RF收发器的通信范围扩展，该芯片增加了链路预算以提高输出功率，以及一个低噪声放大器以改进接收机灵敏度。该无线智能压力传感器通信范围可达800m。
[0025]本实用新型将模拟气压传感器采集到的压力值模拟信号传输至12位A/D转换端口，经过A/D模数转换、微处理器数据处理后得到气压值的数字信号，最后ZigBeeRF收发器将气压值数字信号加上网络地址后经射频前端放大电路及天线发送到由网络协调器启动的ZigBee无线网络，最后，终端PC界面根据网络地址判断显示出该节点实际的气压值，并保存至历史记录，同时将实时压力值与预设压力阈值进行比较，若超出设定最大值则该节点显示红色界面，若低于设定最小值则该节点显示黄色界面，正常则该节点显示绿色界面。无线智能压力传感器LED指示模块中电源指示灯常亮表示供电，不亮表示断电；网络状态灯常亮表示已加入网络，闪烁表示网络不稳定，不亮表示网络中断；运行状态指示灯闪烁表示发送数据，不亮表示无数据发送。此外，该无线智能压力传感器可切换二种工作模式，连续模式表不RF收发器模块一直处于工作模式；睡眠模式表不RF收发器每隔一次预设时间发送一次数据。
[0026]上面结合附图原理框图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以对其做出种种变化。
【权利要求】
1.一种基于ZigBee网络模式的无线智能气压传感器，其特征在于包括有ZigBee无线通讯模块、模拟气压传感器及电源模块，其中ZigBee无线通讯模块包括射频前端放大电路及射频通信电路，模拟气压传感器检测到气压变化产生模拟输出信号传输至射频通信电路，射频通信电路输出的信号经射频前端放大电路处理后经天线发送至ZigBee无线网络，用户终端接收ZigBee无线网络的信息，并显示监测的气压情况，电源模块供电至模拟气压传感器、射频前端放大电路及射频通信电路。
2.根据权利要求1所述的基于ZigBee网络模式的无线智能气压传感器，其特征在于上述射频通信电路包括有RF收发器、微处理器及A/D转换端口，模拟气压传感器检测到气压变化产生模拟输出信号经A/D转换端口传输至微处理器,微处理器对输入的信号处理后由RF收发器传输至射频前端放大电路，射频前端放大电路对信号处理后经天线发送至ZigBee无线网络。
3.根据权利要求1所述的基于ZigBee网络模式的无线智能气压传感器，其特征在于还包括有LED指示模块，LED指示模块包括有电源状态指示灯、网络状态指示灯和运行状态指示灯。
4.根据权利要求1所述的基于ZigBee网络模式的无线智能气压传感器，其特征在于上述电源模块包括有供电电源、升压电路及电源转换电路，供电电源经升压电路供电至模拟气压传感器，且升压电路的输出经电源转换电路后供电至射频前端放大电路及射频通信电路。
5.根据权利要求4所述的基于ZigBee网络模式的无线智能气压传感器，其特征在于上述供电电源是能拆装大容量锂电池。
6.根据权利要求1至5任一项所述的基于ZigBee网络模式的无线智能气压传感器，其特征在于上述ZigBee无线通讯模块工作于2.4GHz免许可证频段，通信范围达800m，并且符合 ZigBee/IEEE802.15.4 标准协议。
7.根据权利要求6所述的基于ZigBee网络模式的无线智能气压传感器，其特征在于上述模拟气压传感器是无线智能气压传感器。
8.根据权利要求7所述的基于ZigBee网络模式的无线智能气压传感器，其特征在于上述模拟气压传感器通过远程参数设置二种工作方式，具体是:连续模式、睡眠模式。
【文档编号】G08C17/02GK203758679SQ201320846158
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】陈健, 张秋伟, 刘国权, 周琦 申请人:广东工业大学