一种基于窄带物联网的智能气压传感器的制作方法

本实用新型涉及物联网技术领域，尤其涉及一种基于窄带物联网的智能气压传感器。

背景技术：

在现有技术中，气压传感器一般功能比较单一，主要是嵌套在各种智能设备中，通过串行等方式连接，当成智能设备的组成部分之一。

而在部分领域，可能还需要单独的智能型气压传感器，构成成套系统中的一环。比如，在水产养殖领域中，养殖基地应用了溶解氧的成套检测系统，系统中包括有多个溶解氧设备，为了节省硬件成本，可以将用于压力补偿的气压采集单元单独提取出来，不需要在每个溶解氧设备中都重复布置这类单元，造成资源与成本的浪费。同时，这类单独的智能气压传感器还需要具备低功耗及远程通讯的功能，才能符合养殖场所构建成套溶解氧检测系统的需求。

在现有技术中，没有上述所描述的智能气压传感器，如果是采用传统的GPRS进行远程通讯，其整体功耗偏大，数据通讯也不稳定。

技术实现要素：

本实用新型针对上述技术问题做出改进，即本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于窄带物联网远程通讯的、低功耗的智能气压传感器。

为了解决上述技术问题，本实用新型的一种技术方案是：一种基于窄带物联网的智能气压传感器，其特征在于，所述智能气压传感器包括有微控制器模块，以及与所述微控制器模块连接的NB-IoT通讯模组。

所述智能气压传感器设有敏感组件，用于感知气压。

所述敏感组件内置有陶瓷压敏电阻，通过压阻效应转化压力为电压信号，处理后送到所述微控制器模块，并经所述NB-IoT通讯模组以无线方式对外传送。

进一步地，所述敏感组件连接有信号处理模块，用于对所述敏感组件输出的信号进行转换、放大处理。

进一步地，所述信号处理模块连接有A/D转换模块，用于对经所述信号处理模块处理后的信号进一步进行AD转换。

进一步地，所述NB-IoT通讯模组包括有内置物联网专有号段的eSIM卡，所述NB-IoT通讯模组连接有天线。

进一步地，所述天线为贴片天线。

进一步地，所述智能气压传感器还设有人机交互模块，所述人机交互模块与所述微控制器模块连接。

进一步地，所述智能气压传感器设有HART接口，所述HART接口与所述微控制器模块连接。

进一步地，所述智能气压传感器设有USB接口模块，所述USB接口模块与所述微控制器模块连接。

进一步地，所述智能气压传感器设有供电电源模块，所述供电电源模块包括有电源管理电路，用于输出低直流电压为所述智能气压传感器供电。

进一步地，所述敏感组件设置在壳体内，所述壳体设有气孔用于与外界相通。

与现有的技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）通过低功耗的NB-IoT通讯模组，结合低功耗的微控制器，可以实现通过电池就能长时间续航使用，并且可以实现远程数据传输的功能，更适合在现场使用，不需要经常维护；

（2）在测量气压后，直接通讯NB-IoT通讯模组上报测量值，在溶解氧检测的成套系统中，起到降低整体成本的作用；

（3）通过设计HART接口，结合小巧的结构尺寸，可以直接嵌套在外设中使用，通过串行等方式进行数据互动，可以直接构成外设设备的一个部件组件部分；

（4）通过USB接口模块的设计，扩大了应用范围，可以通过USB进行数据传输或者通过USB进行供电、充电，使用方便；

（5）相比传统的GPRS，采用NB-IoT通讯，传输稳定、距离远、功耗低。

附图说明

图1为本实用新型实施例的智能气压传感器的硬件组成框图。

图2为本实用新型实施例的智能气压传感器的硬件电路示意图。

图3为本实用新型实施例的智能气压传感器的部分结构解剖示意图。

图1中：101-微控制器模块、102-NB-IoT通讯模组、103-A/D转换模块、104-信号处理模块、105-敏感组件、106-人机交互模块、107-供电电源模块、108-贴片天线、109-USB接口模块、110-HART接口。

图2中，U2-A/D转换芯片、U0-微控制器芯片、U3-通讯芯片、R1~R9-电阻、C1-电容。

图3中：2-壳体、201-气孔、202-O形圈、203-气腔、204-基座、205密封盖、105-敏感组件、1081-陶瓷天线。

具体实施方式

下面将对具体实施方式所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，附图是本实用新型一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他形式的附图。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，本实用新型描述中的术语“连接”、“相连”、“安装”应做广义理解，例如，可以是一体地连接、固定连接或者是可拆卸连接；可以是通过机械结构或者电子直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连。

对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下文的公开提供了不同的实施方式或者实施例，为了简化本实用新型的公开，下文中对特定实施例的部件和设置进行描述。

如图1及图2所示，本实用新型较佳实施例的一种基于窄带物联网的智能气压传感器，其包括有微控制器模块101，以及与所述微控制器模块101连接的NB-IoT通讯模组102；所述智能气压传感器设有敏感组件105，用于感知气压；所述敏感组件105内置有陶瓷压敏电阻，通过压阻效应转化压力为电压信号，处理后送到所述微控制器模块101，并经所述NB-IoT通讯模组102以无线方式对外传送。

在本实施例中，所述敏感组件105内置有敏感膜片，作用于所述敏感膜片上的压力转移到所述陶瓷压敏电阻上，所述陶瓷压敏电阻对应的电阻产生变化，通过测量所述陶瓷压敏电阻的变化大小可以获取对应的气压大小。

优选地，所述微控制器模块101是一种微控制器芯片，所述微控制器芯片内置有存储器。在本实施例中，所述微控制器模块101优选arm内核的微控制器。所述微控制器模块101在非工作期间进入休眠状态。

在本实施例中，所述敏感组件105连接有信号处理模块104，用于对所述敏感组件105输出的信号进行转换、放大处理。所述信号处理模块104连接有A/D转换模块103，用于对经所述信号处理模块104处理后的信号进一步进行AD转换，所述A/D转换模块103与所述微控制器模块101连接。所述敏感组件105结合供电电压组成一个四电阻的电桥，当气压作用于所述敏感组件105时，所述电桥失衡，其中两端输出差压信号。

如图2所示，为所述敏感组件105、所述信号处理模块104以及所述A/D转换模块103的工作电路原理示意图。在图中，所述电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电阻R4构成一个电桥，施加的电压应力将影响到压敏电阻，导致阻值产生变化，所述电桥失衡，产生的差压信号分别经过R5和R6进入运算放大器U1中。

信号经所述运算放大器U1放大处理后，进入A/D转换芯片U2中，所述A/D转换芯片U2与微控制器芯片U0连接，经所述微控制器芯片U0处理后，送到所述通讯芯片U3中，对外发送出去。在本实施例中，所述微控制器芯片U0为所述微控制器模块101的组成部分，所述通讯芯片U3为所述NB-IoT通讯模组102的组成部分，所述A/D转换芯片U2为所述信号处理模块104的组成部分。

还见图1，所述NB-IoT通讯模组102包括有内置物联网专有号段的eSIM卡，所述NB-IoT通讯模组102连接有天线，所述天线为贴片天线108。

优选地，所述贴片天线108为陶瓷天线，所述陶瓷天线通过两端焊接固定在所述智能气压传感器内部的PCB上，并连接至所述NB-IoT通讯模组102。

作为可实施的方式之一，所述天线可以连接在天线座，通过所述天线座连接所述NB-IoT通讯模组102，此时，所述天线可以设置在所述智能气压传感器内的靠近壳体表层的区域，所述天线通过天线馈线与所述天线座连接。如图3所示，此时，所述贴片天线108为陶瓷天线1081。

作为可实施的方式之一，所述eSIM卡还可以是普通的SIM卡。

在本实施例中，所述智能气压传感器还设有人机交互模块106，所述人机交互模块106与所述微控制器模块101连接。所述人机交互模块106包括有显示屏和操作键，用于通过所述显示屏显示气压值，并进行相应的参数设置和修改。通过按压所述操作键将所述智能气压传感器从休眠状态唤醒。所述智能气压传感器还可以定期主动从休眠状态进入工作状态，进行气压采集后再次休眠。

在本实施例中，所述智能气压传感器设有HART接口110，所述HART接口110与所述微控制器模块101连接。所述HART接口110用于连接外设设备，此时，所述智能气压传感器可用于嵌套在外设设备中使用。

所述智能气压传感器设有USB接口模块109，所述USB接口模块109与所述微控制器模块101连接。在本实施例中，所述USB接口模块109可用于数据传输，或者通过所述USB接口模块109对所述智能气压传感器供电。

所述智能气压传感器设有供电电源模块107，所述供电电源模块107包括有电源管理电路，用于输出低直流电压为所述智能气压传感器供电。在本实施例中，所述供电电源模块107还与所述USB接口模块109连接，当电源从所述USB接口模块109进入时，同样经所述供电电源模块107进行电压转换使用。所述供电电源模块107分别为所述微控制器模块101、所述NB-IoT通讯模组102、所述A/D转换模块103、所述信号处理模块104、所述人机交互模块106供电。

作为可实施的方式之一，所述供电电源模块107还可以包括有供电电池，用于通过电池对所述智能气压传感器进行供电，所述智能气压传感器在非工作期间为低功耗的休眠状态，耗电很小，可以满足通过电池为其供电的需要。优选地，当所述电池为充电电池时，所述充电电池还连接有充电电路，所述充电电路连接到所述USB接口模块109，实现通过所述USB接口模块109对所述充电电池进行充电。

如图3所示，为本实用新型较佳实施例的智能气压传感器的部分结构示意图，在图3中，壳体2设置有气腔203，所述气腔203连接有气孔201，所述气孔201周围设置有O型圈202，所述气腔203的底部布置有敏感组件105，所述敏感组件105通过密封盖205和基座204安装固定在所述气腔203的下方。

在本实施例中，气体压力从所述气孔201进入气腔203中，压力施加在所述敏感组件105的膜片上，产生压阻效应，作用在膜片上的应力经转换后产生的电位差，此电位差经运算放大器处理后，变成稳定的电压信号用于A/D转换，最终获得对应的气压值。

在本实施例中，所述壳体2采用金属材质，并在壳体的部位区域设置有非金属区，用于安装天线。优选地，所述天线是陶瓷天线1081，所述陶瓷天线1081设置在所述壳体2内的靠近表层位置，所述陶瓷天线1081通过天线馈线与所述NB-IoT通讯模组102连接，所述智能气压传感器的测量数据经所述陶瓷天线1081对外发送。

本实用新型提供的一种基于窄带物联网的智能气压传感器，通过低功耗的NB-IoT通讯模组，结合低功耗的微控制器，可以实现通过电池就能长时间续航使用，并且可以实现远程数据传输的功能，更适合在现场使用，不需要经常维护；在测量气压后，直接通讯NB-IoT通讯模组上报测量值，在溶解氧检测的成套系统中，起到降低整体成本的作用。

本实用新型提供的一种基于窄带物联网的智能气压传感器，通过设计HART接口，结合小巧的结构尺寸，可以直接嵌套在外设中使用，通过串行等方式进行数据互动，可以直接构成外设设备的一个部件组件部分；通过USB接口模块的设计，扩大了应用范围，可以通过USB进行数据传输或者通过USB进行供电、充电，使用方便。

本实用新型提供的一种基于窄带物联网的智能气压传感器，相比传统的GPRS，采用NB-IoT通讯，传输稳定、距离远、功耗低。

以上所述仅为本实用新型较佳实施例，只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，但并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型涵盖范围。