一种电缆管道振动监测系统的制作方法_2

文档序号:8979437阅读:来源:国知局
4]请参阅图2,监测节点I包括:测量单片机11、加速度传感器12、第一多路可控电源13和无线发送装置14。加速度传感器12、第一多路可控电源13和无线发送装置14均与测量单片机11连接。
[0035]本实施例中,加速度传感器12选用了亚诺德公司的ADXL345三轴加速传感器。加速度传感器12的量程可为:+2g、+4g、+8g、+16g,最高分辨率为0.004g。加速度传感器12内置一个32位的先进先出缓冲器,可用于存储测量数据,从而将测量单片机11的负荷降至最低,并降低整体系统功耗;具有敲击检测功能、活动和非活动检测、自由落体检测功能。其中,加速度传感器12上的引脚包括INT2引脚,INTl引脚、SDIl引脚、SDOl引脚、CSl引脚、SCLKl引脚和VDDl引脚。
[0036]测量单片机11选用了德州仪器的MSP430F149单片机。MSP430F149单片机运行稳定、可靠、低功耗且功能齐全,因此在电池供电的仪器设备中广泛使用。测量单片机11具有2个16位计数器。测量单片机11还具有捕获和门限功能。测量单片机11内置12位内部ADC转换器;测量单片机11具有48个串行接口,内含两个通用同步/异步串行收发器,可以同时完成两组SPI串行通信以及两组异步串行通信。测量单片机11上设有第一 I/O引脚,SIMOl引脚、SOMIl引脚、STEl引脚、UCLKl引脚、DVCCl引脚、UTXDO引脚、URXDO引脚、第二 I/O引脚和冗余I/O引脚。
[0037]测量单片机11的SIMOl引脚连接加速度传感器12的SDIl引脚,测量单片机11的SOMIl引脚连接加速度传感器12的SDOl引脚,测量单片机11的STEl引脚连接加速度传感器12的CSl引脚,测量单片机11的UCLKl引脚连接加速度传感器12的SCLKl引脚,测量单片机11的第一 I/O引脚连接加速度传感器12的INTl引脚。
[0038]无线发送装置14采用思为公司的SX1212无线数传芯片,其射频频率范围在300MHz?510MHz且功耗低。SX1212无线数传芯片内部拥有数据速率可达150kb/s的基带处理器,其数据处理器包含了一个64字节的RX和TX数据的FIFO存储器,具有数据封包处理等功能。无线发送装置14通信采用了半双工通信方式,实现多机通信。无线发送装置14的引脚包括:RXD0引脚、TXDO引脚、SETl引脚和VCCl引脚,其中无线发送装置14的RXDO引脚连接测量单片机11的UTXDO引脚、无线发送装置14的TXDO引脚连接测量单片机11的URXDO引脚,无线发送装置14的SETl引脚连接测量单片机11的第二 I/O引脚。
[0039]加速度传感器12内部设有比较器,加速度传感器12采集周围环境中的振动数据,所述比较器实时与所设定的阈值进行比较,若超出阈值,则加速度传感器12立刻通过中断启动测量单片机11。当测量单片机11正常工作后,加速度传感器12将测试数据通过INTl引脚送至测量单片机11。测量单片机11再通过UTXDO引脚和第一 I/O引脚将数据流送至无线发送装置14。无线发送装置14再将数据封包,无线发送至数据汇集中继站2。
[0040]第一多路可控电源13能够提高电池供电的效率,进一步降低功耗,第一多路可控电源13控制测量单片机11、加速度传感器12和无线发送装置14的电源供给。当测量单片机11、加速度传感器12或无线发送装置14不需要工作时,就直接切断电源;当需要调用测量单片机11、加速度传感器12或无线发送装置14时,重新启用电源供给。
[0041]第一多路可控电源13选用了亚诺德公司的ADP320多路电源输出调节器。亚诺德公司的ADP320多路电源输出调节器采用的是三通道线性稳压器,并设有三个独立的VOUT引脚,即VOUTl引脚、V0UT2引脚和V0UT3引脚,对应连接测量单片机11的DVCCl引脚、无线发送装置14的VCCl引脚和加速度传感器12的VDDl引脚,并对应向测量单片机11、无线发送装置14和加速度传感器12输出高电平信号,具有高电源抑制比和低输出噪声。第一多路可控电源13上VOUTl引脚、V0UT2引脚和V0UT3引脚输出电压的范围在1.8?5.5V之间;第一多路可控电源13上还设有VINl引脚与GNDl引脚。第一多路可控电源13上的VINl引脚连接电池组的正极,GNDl引脚连接电池组的负极。第一多路可控电源13的OUTl引脚、V0UT2引脚和V0UT3引脚的输出电压对应通过一个输入电流为200mA的低压差调节器进行调节的。第一多路可控电源13上的引脚还包括EN引脚,第一多路可控电源13的EN引脚连接加速度传感器12的INT2引脚,使监测节点I能以敲击方式开机。
[0042]请参图3,数据汇集中间站2,包括汇集单片机21、无线接收装置22、GSM通信装置23和第二多路可控电源24。其中,无线接收装置22设有一块解压缩芯片,数据汇集中间站2主要通过无线接收装置22,完成接收监测节点I发送的数据,通过所述解压缩芯片的解包处理后,发送至汇集单片机21中,汇集单片机21再通过GSM通信装置23,将监测节点I发送的数据通过短信,发送至指定的工程技术人员手机中。
[0043]本实施例中,汇集单片机21选用德州仪器的MSP430F149单片机,能够充分满足数据汇集中间站2的性能需求。
[0044]为匹配监测节点1,无线接收装置22是由德州仪器的CCllOl无线传输芯片和亚诺德的ADV611解压缩芯片的集成。
[0045]本实施例中,GSM通信装置23选用了亚诺德的SM900A双频段GSM/GPRS芯片。GSM通信装置23有三种工作模式:正常工作、掉电模式、最小功能模式。
[0046]由于GSM通信装置23在发送信号时功率较大,峰值电流可达到2A,需要选用满足最大电流需求的第二多路可控电源24。而汇集单片机21和无线接收装置22均为较低功耗电路,第二多路可控电源24上集成了亚诺德公司的ADP1741可调型低压差线性稳压器和亚诺德公司的ADP320多路电源输出调节器。
[0047]针对GSM通信装置23大电流的需求,选用了亚诺德公司的ADP1741可调型低压差线性稳压器,可通过外部分压器在0.75V至3.3V范围内调节输出电压,输出电流高达2A。ADP1741可调型低压差线性稳压器具有高电源抑制比和低噪声特性,仅利用一个4.7 yF小型陶瓷输出电容,便可实现线路与负载瞬态响应性能。ADP1741可调型低压差线性稳压器最大输出电流为2A,而关断电流仅为2 μ A,压差仅为160mV,负载电流为2A ;同时具有限流和热过载保护功能。
[0048]ADP1741可调型低压差线性稳压器内置一个基准电压源、一个误差放大器、一个反馈分压器和一个PMOS整流管。输出电流经由所述PMOS整流管提供,并受所述误差放大器控制。所述误差放大器比较基准电压与所述反馈分压器输出端输出的反馈电压,并放大该差值。如果所述反馈分压器输出端输出反馈电压低于基准电压,所述PMOS整流管的栅极电压将被拉低,以便通过更多电流,提高输出电压。如果所述反馈分压器输出端输出反馈电压高于基准电压,所述PMOS整流管的栅极电压将被拉高,以便通过更少电流,提高输出电压。
[0049]本实施例中,汇集单片机21上设有URXDl引脚、UTXDl引脚、第三I/O引脚、DVCC2引脚、第四I/o引脚、POWO引脚、URXD2引脚和UTXD2引脚,无线接收装置22上设有TXDl引脚、RXDl引脚、SET2引脚、VCC2引脚和RF引脚。GSM通信装置23上设有RXD2引脚、TXD2引脚、POWN引脚和VBAT引脚。第二多路可控电源24上设有V0UT4引脚、V0UT5引脚、V0UT6引脚和SET3引脚。
[0050]其中第二多路可控电源24上的ADP1741可调型低压差线性稳压器和ADP320多路电源输出调节器公
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