专利名称：数字式压力记录仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种压力记录仪，特别是一种通过测量水压记录 自来水管网用水水压的数字式压力记录仪。
技术背景当前自来水公司与各个物业公司和用户之间就供水质量和供水 损耗总是存在着纠纷和矛盾，主要原因就是由于没有一个标准的测量 记录设备对发生的供水状况进行不间断地长时间监测记录。有些自来水公司在供水管线管网上建设了数据采集与传输系统(SCADA),但是 这样的系统不但建设成本高，且运行维护成本也不菲。另外国内巿场 上的压力记录设备釆用模拟式或数字式输出装置，它通过纸质记录设 备输出数据，但都由于功耗较大，无法解决在没有供电环境的情况下 的使用问题。通常数字式压力记录设备一般自成体系，或通过电子盘 或软盘等存储介质进行数据传递或备份，容易因存储介质的失效造成 数据丢失。 实用新型内容本实用新型的目的是克服上述背景技术中的缺陷，提供一种便携 式低功耗的数字式压力记录仪，安装在供水管网选定的管道井中，不 间断地对管路水压进行监测，并将监测数据进行记录。本实用新型的技术解决方案是 一种数字式压力记录仪，包括电 源电路、微处理器电路、数据存储器电路和压力传感器，电源电路连 接数据存储器电路和微处理器电路，数据存储器电路连接微处理器电 路，压力传感器与微处理器电路连接，微处理器电路通过USB接口电 路和RS232接口电路连接USB接口和232接口 。外部直流电源或电池通过电源转换插座和电源接口与电源电路 连接。所述的微处理器电路包括微处理器、恒流电源输出控制器、A/D 模数转换器。所述的数据存储器电路包括数据存储器、实时时钟、供电电源检 测电路。本实用新型具有以下特点(l)整体结构紧凑，压力传感器接口采用标准罗紋连接形式，携带 方便、安装拆卸简单。u)釆用工业电器设备设计理念，功耗超低，同时又具备了电池供 电和外部直流电源供电两种可选方式，应用环境适应能力强，可靠性 高，与黑匣子相似，可以全天候无人职守工作。(3) 数据接口釆用先进的USB接口技术，实现了数据通讯接口的带 电热插拔，提高了通讯接口连接的简便性；由于USB接口设计的特殊 性，接口的自保护功能与常规的RS232等接口相比要强许多，这样就 提高了系统串行通讯的可靠性；(4) 数据存储容量大，最大可存储16K个压力数据，本实用新型将 数据存储在内部数据存储器中，通过USB接口直接上传给上位计算 机；(5) 本实用新型属于板级集成产品，釆用了一些集成度高、可靠性 强的新器件，提高了产品的可靠性和安全性。
图1为本实用新型电路原理框图。图2为本实用新型电路微处理器电路Ul电路原理图。图3为数据存储器电路U2电路原理图。图4为电源电路U3电路原理图。图5为USB接口电路U4和RS232接口电路U6电路原理图。
具体实施方式
一种数字式压力记录仪，包括电源电路U3、微处理器电路U1、 数据存储器电路U2和压力传感器Jl, MCS-51单片机微处理器电路 Ul (AduC824 )为本实用新型的核心元件，该芯片除了具备51单片机应有的51核以及片上程序存储器外、还集成了 400uA恒流电源输出 控制器、非易失性RAM、 24BIT高精度A/D模数转换器；数据存储器 电路U2 (FM31C256 )是一种最新的铁电存储器，具有无限次FLASH 数据读写能力，同时集成了实时日历时钟和供电电源检测电路；电源 电路U3 (MAX1615)为一款小型化、宽输入范围(5-24VDC)的直流 电源稳压芯片，输出恒定的5V电源；USB接口电路U4 (CP2101)为 一款最新上巿的URAT转USB芯片；RS232接口电路U5 (MAX3223 )为 一种URAT转RS232-C芯片。记录仪自带的电池电源或外部直流电源 (蓄电池或直流稳压源)作为供电电源，电压范围5-24VDC蓄电池 或内部电池通过电源转换插座选择，再经过电源接口 J9输入至电源 电路稳压芯片U3，电源接口 J9输入电源通过TVS快速瞬变二极管D9 和电容C11对该输入电源进行了超压保护和噪声滤波，电源电路稳压 芯片U3通过输出电压选择接口 J8可输出稳定为恒定的3. 3VDC或 5VDC系统供电电源。微处理器电路U1通过其接口 Pl. 2和P1. 3各自 输出200uA恒流电源，经过电阻R1和R3短路保护后由接口 Jl的1、 2引脚向压力传感器提供电源激励，由于压力传感器电桥的输入阻抗 约为3K，因此激励电源的电压约为0. 4mAx3KQ=l. 2VDC。压力传感器 的灵敏度一般为2mV/V,因此压力传感器的输出信号范围为0~ 2.4mV,该信号通过压力传感器接口 Jl的3、 4引脚输入至微处理器 电路U1的P1.4、 P1.5模拟量输入引脚，微处理器电路U1内部集成 的高精度A/D模数转换器对输入至Pl. 4、 Pl. 5的模拟电压信号进行 模数转换，转换后的数字化数据再进行标准化转换，换算为标准的压 力值，通过引脚P3.2、 P3. 3存储至铁电数据存储器电路U2中，该压 力值即为当前施加给压力传感器的环境压力。微处理器电路U1的引 脚P3. 0、 P3. 1由232或USB发送端选择跳线接口 J2和232或USB接 收端选择跳线接口 J3连接至USB接口电路U4的引脚RXD-1、 TXD-1 或RS232接口电路U5的引脚RXD-2、 TXD-2, USB接口电路U4通过 USB接口 ni输出数据，RS232接口电路U5通过232接口 Pl输出数 据。本实用新型通过USB接口或RS232接口同上位计算机相连，同时在运行了上位计算机中的压力记录仪应用软件后，操作者可通过软件 的相关选项实现将压力记录仪的釆集数据读取并保存至计算机的数 据库中，或进行釆集时间间隔设定、日期时间校准设定、线性校准及 标定、启动或停止数据釆集、压力记录仪状态检查等一系列操作。本实用新型具有蓄电池与内部电池选择供电的功能，通过电源 变换电路，既可以选择使用内部电池供电，也可以选择外部蓄电池供 电。因此，系统需要的电源相对稳定，当蓄电池的电压发生变化时， 不会由于蓄电池的电压不稳定造成系统工作的不稳定；能为压力传感 器提供高精度电源激励；能通过USB串行通讯接口上传测试记录的数据；能进行在线线性标定；能进行时间间隔、实时时钟、传感器编号 和线性参数的修改与设定；能完成以时间间隔为1分钟，IO天的数 据釆集记录工作；能进行供电电源电压的监测，当供电电源电压低于 设定的电压值时，表明供电电源电量不足，停止数据的釆集与记录。 能适应户外环境，温度-4(TC~70°C,湿度0~90% 。本实用新型工作原理本实用新型使用前首先进行线性校准及 标定，通过校准标定，本实用新型就可以进行压力的测量并输出标准 的同量纲的数字化数据，如当施加给压力传感器0.5Mpa的压力时， 压力记录仪也将输出0. 5Mpa这个数据。标定后的压力记录仪使用时，上位计算机通过USB(或232)接口 同压力记录仪联机，上位计算机运行压力记录仪应用软件，确定压力 记录仪状态正常，设定好釆集时间间隔，启动数据釆集后退出计算机 应用软件操作界面，断开连接，压力记录仪将开始按照设定的时间间 隔进行压力数据的釆集与存储。将本实用新型安装在液压或气压管网的被测量点的管道上，并确 保不泄漏液体或气体。外部直流电源或内部电池电源通过电源转换插 座选择其中的一种供电方式将电源提供给电源电路，电源电路将稳定 的5VDC电源提供给系统使用；微处理器电路为压力传感器提供稳定 的恒流电源激励，同时对压力传感器的电压输出进行高精度模数转 换，将转换后的数据进行处理得到实际压力值数据，并将该数据存入数据存储器中。实时时间通过对数据存储器中的时钟器的读写获得；USB接口转换电路将微处理器电路的UART串行接口转换为USB接口， 经过调试，系统通过USB接口可以可靠的进行数据传输；RS232接口 主要是在进行软件调试与下载时使用。当达到用户要求的釆集时间 后，用户再用计算机通过USB(或232)接口同压力记录仪联机，运行压力记录仪应用软件，软件将自动的读取和存储这一 时间段内压力记 录仪釆集并记录的压力数据，并可以曲线图表或报表的方式显示或打 印。用户可重新启动数据釆集或进行其他操作。本实用新型安装在供 水管网选定的管道井中，不间断地对管路水压进行监测，并将监测数 据进行记录。工作人员定期地将记录仪带回公司，通过USB数据连线 用配套的专用应用软件将监测数据记录读出并保存到计算机数据库 中，并可对数据记录进行图表或报表分析，以便评估供水管路的状态 和供水质量。从而能够切实的解决供水质量和供水损耗责任的界定问 题。
权利要求1、一种数字式压力记录仪，包括电源电路(U3)、微处理器电路(U1)、数据存储器电路(U2)和压力传感器(J1)，其特征在于电源电路(U3)连接数据存储器电路(U2)和微处理器电路(U1)，数据存储器电路(U2)连接微处理器电路(U1)，压力传感器(J1)与微处理器电路(U1)连接，微处理器电路(U1)通过USB接口电路(U4)和RS232接口电路(U5)连接USB接口(J11)和232接口(P1)。
2、 如权利要求1所述的数字式压力记录仪，其特征在于外部 直流电源或电池通过电源转换插座和电源接口 ( J9 )与电源电路(U3 ) 连接。
3、 如权利要求1所述的数字式压力记录仪，其特征在于所述 的微处理器电路(Ul)包括微处理器、恒流电源输出控制器、A/D模 数转换器。
4、 如权利要求1所述的数字式压力记录仪，其特征在于所述 的数据存储器电路(U2)包括数据存储器、实时时钟、供电电源检测
专利摘要本实用新型涉及一种压力记录仪，包括电源电路、微处理器电路、数据存储器电路和压力传感器，电源电路连接数据存储器电路和微处理器电路，数据存储器电路连接微处理器电路，压力传感器与微处理器电路连接，微处理器电路通过USB接口电路和RS232接口电路连接USB接口和232接口。本实用新型具有以下特点(1)整体结构紧凑，携带方便、安装拆卸简单。(2)功耗超低，应用环境适应能力强，可靠性高，可以全天候无人职守工作。(3)提高了通讯接口连接的简便性，提高了系统串行通讯的可靠性；(4)数据存储容量大；(5)本实用新型属于板级集成产品，采用了一些集成度高、可靠性强的新器件，提高了产品的可靠性和安全性。
文档编号G01L19/12GK201096579SQ20072003244
公开日2008年8月6日 申请日期2007年8月7日 优先权日2007年8月7日
发明者建 王, 袁玉华, 许晨光 申请人:中国航天科技集团公司第四研究院第四十四研究所