用于气电量仪的主从式无线传输模块的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于气电量仪的主从式无线传输模块，其特征是：包括与上位机连接的主模块和安装在气电量仪上的从模块，从模块为多个，从模块与主模块无线连接。所述从模块包括AD转换芯片、从模块单片机、从模块无线传输芯片和从模块天线，AD转换芯片的输出端与从模块单片机的输入端连接，从模块单片机连接从模块无线传输芯片，从模块无线传输芯片连接从模块天线。所述主模块包括USB转串口芯片、主模块无线传输芯片、主模块单片机和主模块天线；所述主模块天线与主模块无线传输芯片连接，主模块无线传感芯片与主模块单片机连接，主模块单片机连接USB转串口芯片。本发明能够满足多台气电式数显量仪和上位机之间数据无线传输的需要。
【专利说明】
用于气电量仪的主从式无线传输模块
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于气电量仪的主从式无线传输模块，尤其是一种无线传输模块，用于将气电量仪的测量数据上传至上传至上位机，属于无线传输及物联感知技术领域。
【背景技术】
[0002]随着现代工业自动化技术的迅速发展，对无线数据通信的需求越来越强烈，对于工业现场，无线传输需要具有高可靠性、实时性。智能工厂对生产管理提出了实时化、智能化的要求，原有的气电式数显量仪在检测完工件的尺寸后，通过通讯串口用有线连接的方式将测量得到的数据传输给上位机。当有多台气电式数显量仪同时工作的时候，则需在每台测量仪和上位机之间布线，其布线成本就很高，对时间、安装和调试成本都有较高的要求，因此测量质检方面的有线方式越发难于满足日益发展的智能工厂物联网需要。而现有的无线模块如ZigBee，WiFi直接应用于生产线质检测量方面存在一些问题。若将物联感知技术与之相结合，则可以加强量仪及上位机间的信息交换，简化一些校正操作，使其更实时化、智能化。
[0003]因此，确有必要进行改进以解决现有的不足。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于气电量仪的主从式无线传输模块，能够满足多台气电式数显量仪和上位机之间数据无线传输的需要。
[0005]按照本发明提供的技术方案，一种用于气电量仪的主从式无线传输模块，其特征是:包括与上位机连接的主模块和安装在气电量仪上的从模块，从模块为多个，从模块与主模块无线连接。
[0006]进一步的，所述从模块包括接收气电量仪输出的电压信号并将电压信号转换成数字信号的AD转换芯片、从模块单片机、从模块无线传输芯片和从模块天线，所述AD转换芯片的输出端与从模块单片机的输入端连接，从模块单片机连接从模块无线传输芯片，从模块无线传输芯片连接从模块天线。
[0007]进一步的，所述从模块还包括用于与气电量仪连接的接口。
[0008]进一步的，所述从模块还包括用于取电的从模块电压转换芯片。
[0009]进一步的，所述从模块还包括时钟芯片，时钟芯片与从模块单片机连接。
[0010]进一步的，所述从模块还包括从模块蜂鸣器和从模块LED灯，从模块蜂鸣器和从模块LED灯与从模块单片机连接。
[0011 ]进一步的，所述主模块包括USB转串口芯片、主模块无线传输芯片、主模块单片机和主模块天线;所述主模块天线与主模块无线传输芯片连接，主模块无线传感芯片与主模块单片机连接，主模块单片机连接USB转串口芯片。
[0012]进一步的，所述主模块还包括与上位机连接的USB接口。
[0013]进一步的，所述主模块还包括主模块电压转换芯片，主模块电压转换芯片连接主模块单片机。
[0014]进一步的，所述主模块还包括主模块蜂鸣器和主模块LED灯，主模块蜂鸣器和主模块LED灯连接主模块单片机。
[0015]本发明具有如下有益效果:
(1)本发明采用无线传输能大大降低布线成本，本发明采用无线传输技术代替原有的有线RS485网，能够点对点的通讯，多个无线发送模块与一个无线接收模块连接组成网络，最多可扩展至100个；
(2)本发明在原有LED灯闪烁的基础上，增加蜂鸣器，通过不同声音来提示操作者数据是否接收成功，如果接收失败，则操作者重新发送数据，这大大增加了数据接收成功的可靠性，避免丢失需要保存的数据；
(3)本发明专用于质检测量仪器，可根据测量值计算多种参数，并附加测量实时时间作为数据包发送保存，便于生产管理；
(4)对于电气特性相同，误差产生单一的检测情况，可通过主从模块间的物联感知简化量具校正，被动增加校准次数，降低校准仪器数量。
【附图说明】
[0016]图1为本发明用于气电量仪的主从式无线传输模块的框图。
[0017]图2为所述从模块的结构图。
[0018]图3为所述主模块的结构图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
[0020]如图1?图3所示:所述用于气电量仪的主从式无线传输模块包括上位机1、主模块
2、USB接口201、USB转串口芯片202、主模块电压转换芯片203、主模块无线传输芯片204、主模块单片机205、主模块蜂鸣器206、主模块LED灯207、主模块天线208、气电量仪3、从模块4、接口 401、AD转换芯片402、从模块电压转换芯片403、从模块无线传输芯片404、时钟芯片405、从模块单片机406、从模块蜂鸣器407、从模块LED灯408、从模块天线409等。
[0021]如图1所示，本发明所述用于气电量仪的主从式无线传输模块，包括与上位机I连接的主模块2和安装在气电量仪3上的从模块4，从模块4为多个、均与主模块2连接。
[0022]如图2所示，所述从模块4包括接口401、AD转换芯片402、从模块电压转换芯片403、从模块无线传输芯片404、时钟芯片405、从模块单片机406、从模块蜂鸣器407、从模块LED灯408和从模块天线409;所述接口 401用于与气电量仪3连接;所述AD转换芯片402用于接收气电量仪3输出的电压信号，并将气电量仪3输出的电压信号转换成数字信号;所述从模块电压转换芯片403用于取电，工作电压为5V;所述AD转换芯片402的输出端连接从模块单片机406的输入端，从模块电压转换芯片403分别连接从模块单片机406和时钟芯片405，从模块单片机406连接从模块无线传输芯片404、从模块蜂鸣器407和从模块LED灯408，从模块无线传输芯片404连接从模块天线409。
[0023]如图3所示，所述主模块2包括USB接口201、USB转串口芯片202、主模块电压转换芯片203、主模块无线传输芯片204、主模块单片机205、主模块蜂鸣器206、主模块LED灯207和主模块天线208;所述主模块天线208与主模块无线传输芯片204连接，主模块无线传感芯片204与主模块单片机205连接，主模块单片机205连接USB转串口芯片202、主模块电压转换芯片203、主模块蜂鸣器206和主模块LED灯207 ；所述USB接口 201用于与上位机I连接;所述主模块电压转换芯片203与USB接口 201连接，用于取电，工作电压为5V。
[0024]所述从模块的工作电压为5V，工作频率选择433MHz，调制方式LoRa，灵敏度为_111至IJ-148 dBm，单帧数据发送时间小于0.5s。所述主模块的工作电压为5V，工作频率选择433MHz，调制方式LoRa，灵敏度为_111到-148 dBm。
[0025]单片机与无线传输芯片之间通过SPI进行数据传输。数据协议格式为:起始位(0X40)+设备地址号+测量数据+数据校验和+分隔位(0X40)+设备组号+结束位(0X52)。设备地址号为气电量仪的编号，其范围为1-100，设备组号范围为1-5。测量数据为气电量仪实际所测工件尺寸。
[0026]所述AD转换芯片402采用RS-485收发芯片，用于接收RS-485信号并转换成数字TTL信号。
[0027]本发明所述用于气电量仪的主从式无线传输模块的工作过程:
(I)将主模块与电脑的任意USB 口连接，通过上位机软件对整个系统进行初始化；
(2 )将从模块安装在气电量仪上，气电量仪通过从模块接入无线网络，向上位机发出组号地址请求，上位机返回当前空置的地址位，从模块自动设置好设备组号地址;一台主模块分配固定组号地址，气电量仪通过从模块自动分配分组地址，最多可以将100台气电量仪的测量数据上传至一台上位机；
气电量仪本身具备独立的地址，操作者可在I号到100号之间任意设置，从模块不参与设置这个地址。从模块的组号地址用来将数量超过100台气电量仪分组。在一个区域内可以最多使用5个主模块来接收最多500台气电量仪的数据；
(3)打开上位机软件，用来接收测量数据；
(4)气电量仪测量工件尺寸完毕，从模块将气电量仪输出的RS-485信号转换成数字TTL信号，进行数据处理后得到工件的实际工件尺寸值，并计算测量数据的校验和作为数据包发送;主模块接收到数据，地址匹配合格后，反馈一个接收完成信号，同时将数据通过USB接口传输给上位机;测量端从模块通过蜂鸣器产生不同的声音和LED灯发出不同的颜色，来提示操作者数据是否发送成功。
[0028]本发明专用于气电量仪的数据传输，所传输的数据量较小，对数据传输的速度要求不高，选用433MHz频段，该频段无线信号的穿透能力强，传输的距离可在200m以上，满足多台气电量仪远距离传输数据的要求。
[0029]现有技术中的中央节点要与多机连接，线路较多，采用无线传输之后能大大降低布线成本。本发明采用无线传输技术代替原有的有线RS-485网，如图1所示，能够点对点的通讯，多个从模块与一个主模块连接组成网络，最多可扩展至500个。
[0030]现有技术中的一些无线传输模块，使用LED灯闪烁来提示数据接收成功，由于LED灯较小，在使用过程中容易忽视。一些通讯接口常设置在仪器背面，也会造成指示灯不容易观察的情况。本发明在原有LED灯闪烁的基础上，增加蜂鸣器，通过不同声音来提示操作者数据是否接收成功。主模块成功接收到数据后，会反馈一个接收完成信号，从模块接收这个反馈信号从而判断数据是否发送成功。操作者可通过蜂鸣器的声音提示或者通过LED灯的闪烁方式来判断测量数据是否上传成功。如果接收失败，则操作者重新发送数据，这大大增加了数据接收成功的可靠性，避免丢失需要保存的数据。
【主权项】
1.一种用于气电量仪的主从式无线传输模块，其特征是:包括与上位机(I)连接的主模块(2)和安装在气电量仪(3)上的从模块(4)，从模块(4)为多个，从模块(4)与主模块(2)无线连接。2.如权利要求1所述的用于气电量仪的主从式无线传输模块，其特征是:所述从模块(4)包括接收气电量仪(3)输出的电压信号并将电压信号转换成数字信号的AD转换芯片(402)、从模块单片机(406)、从模块无线传输芯片(404)和从模块天线(409)，所述AD转换芯片(402)的输出端与从模块单片机(406)的输入端连接，从模块单片机(406)连接从模块无线传输芯片(404)，从模块无线传输芯片(404)连接从模块天线(409)。3.如权利要求2所述的用于气电量仪的主从式无线传输模块，其特征是:所述从模块(4)还包括用于与气电量仪(3)连接的接口(401)。4.如权利要求2所述的用于气电量仪的主从式无线传输模块，其特征是:所述从模块(4 )还包括用于取电的从模块电压转换芯片(403 )。5.如权利要求2所述的用于气电量仪的主从式无线传输模块，其特征是:所述从模块(4)还包括时钟芯片(405)，时钟芯片(405)与从模块单片机(406)连接。6.如权利要求2所述的用于气电量仪的主从式无线传输模块，其特征是:所述从模块(4)还包括从模块蜂鸣器(407)和从模块LED灯(408)，从模块蜂鸣器(407)和从模块LED灯(408)与从模块单片机(406)连接。7.如权利要求1所述的用于气电量仪的主从式无线传输模块，其特征是:所述主模块(2)包括USB转串口芯片(202)、主模块无线传输芯片(204)、主模块单片机(205)和主模块天线(208);所述主模块天线(208)与主模块无线传输芯片(204)连接，主模块无线传感芯片(204)与主模块单片机(205)连接，主模块单片机(205)连接USB转串口芯片(202)。8.如权利要求7所述的用于气电量仪的主从式无线传输模块，其特征是:所述主模块(2)还包括与上位机(I)连接的USB接口(201)。9.如权利要求7所述的用于气电量仪的主从式无线传输模块，其特征是:所述主模块(2)还包括主模块电压转换芯片(203)，主模块电压转换芯片(203)连接主模块单片机(205)。10.如权利要求7所述的用于气电量仪的主从式无线传输模块，其特征是:所述主模块(2)还包括主模块蜂鸣器(206)和主模块LED灯(207)，主模块蜂鸣器(206)和主模块LED灯(207)连接主模块单片机(205)。
【文档编号】G08C17/02GK105869378SQ201610403842
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】周丰伟, 宋东风, 朱奎, 彭诗晖, 康信坤
【申请人】无锡富瑞德测控仪器股份有限公司