礦用本安型微功耗無線兼有線通信自供電壓力傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種礦用本安型微功耗無線兼有線通信自供電壓力傳感器，主要包括：壓力傳感器、壓力采集處理單元、MCU處理器、開關(guān)處理單元、顯示單元、RS485通信處理單元、外部總線通信、無線收發(fā)單元、內(nèi)部電池單元、智能電源切換、轉(zhuǎn)換、管理單元、外部供電。通過壓力傳感器、采集處理單元和MCU處理器對當(dāng)前壓力進(jìn)行測量，通過顯示單元對當(dāng)前壓力進(jìn)行顯示，通過按鍵和霍爾傳感器對傳感器電源開關(guān)進(jìn)行控制，通過電源切換、轉(zhuǎn)換和管理單元對傳感器電源和節(jié)電進(jìn)行管理。數(shù)據(jù)發(fā)送具有無線和有線總線兩種方式。本發(fā)明方法及設(shè)計先進(jìn)科學(xué)，填補(bǔ)了礦用本安型微功耗無線兼有線自供電壓力傳感器這一空白，具有集成化程度高、安全可靠等優(yōu)點。
【專利說明】礦用本安型微功耗無線兼有線通信自供電壓力傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種礦用本安型微功耗無線兼有線通信自供電壓力傳感器，具體地說是一種集成化程度高、雙路徑傳輸、微功耗、自帶顯示屏、無需外供電的壓力傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]礦壓觀測、液壓支架初撐力和液壓支架當(dāng)前壓力值等諸多礦壓數(shù)據(jù)一直以來就是煤礦生產(chǎn)必不可少的重要數(shù)據(jù)，但因為煤礦井下地形復(fù)雜、環(huán)境惡劣、設(shè)備和管路眾多等條件限制，壓力數(shù)據(jù)獲取一直是個沒能完美有效解決的問題。利用傳統(tǒng)的機(jī)械式壓力表只能實現(xiàn)簡單的數(shù)據(jù)觀察，不能有效的獲得壓力數(shù)據(jù)，利用有線的壓力傳感器進(jìn)行觀測給工作面設(shè)備布置增加了復(fù)雜度，由于設(shè)備電纜損壞和采集器磕碰的各種原因?qū)е聰?shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象也時有發(fā)生。因此礦用本安型微功耗無線兼有線通信自供電壓力傳感器的發(fā)明能有效的解決了礦用設(shè)備壓力測量的實際問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于解決煤礦設(shè)備壓力測量的問題，提供了礦用本安型微功耗無線兼有線通信自供電壓力傳感器的解決方法，為煤礦設(shè)備的安全生產(chǎn)提供有力的安全保障。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種礦用本安型微功耗無線兼有線通信自供電壓力傳感器，包括用于液體壓力值測量的壓力傳感器單元，用于模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)化和濾波處理電路的壓力采集處理單元，用于所有數(shù)據(jù)的采集、處理和管理功能的MUC處理器，用于通過按鍵和霍爾傳感器的方式對壓力傳感器電源開關(guān)進(jìn)行控制的開關(guān)處理單元，用于當(dāng)前壓力值、電池電量等信息顯示的顯示單元，用于數(shù)據(jù)通過外部總線方式發(fā)送的RS485通信處理電路，用于數(shù)據(jù)通過無線方式發(fā)送的無線收發(fā)電路，用于給壓力傳感器電源供應(yīng)的內(nèi)部電池單元，布置在傳感器殼體內(nèi)部，用于實現(xiàn)不同供電電源的轉(zhuǎn)換處理和傳感器省電方式電源管理的智能電源切換、轉(zhuǎn)換、管理單元，用于實現(xiàn)對傳感器采用外部供電方式的外部供電單元。
[0005]所述壓力傳感器單元采用歐洲進(jìn)口壓力單元，阻容式的原理得出當(dāng)前壓力值。
[0006]所述壓力采集處理單元采用高精度AD差分轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)壓力傳感器輸出模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為處理器可以采集處理的數(shù)字量信號，并完成了對信號的濾波處理。
[0007]所述MUC處理器對數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲、顯示和管理等功能的實現(xiàn)。
[0008]所述開關(guān)處理單元，通過按鍵觸發(fā)的方式和霍爾傳感器附近磁場變化時輸出電平信號兩種方式來對壓力傳感器電源開關(guān)進(jìn)行控制。
[0009]所述顯示單元，通過液晶顯示屏對壓力傳感器當(dāng)前壓力值、電池電量、無線信號強(qiáng)度等信息進(jìn)行顯示。
[0010]所述的RS485通信處理單元，使傾角傳感器數(shù)據(jù)可以通過485總線的方式將數(shù)據(jù)向上一級發(fā)送。
[0011]所述的無線收發(fā)電路，使傾角傳感器數(shù)據(jù)可以通過無線通信的方式將數(shù)據(jù)向上一級發(fā)送。
[0012]所述的內(nèi)部電池單元，采用高容量的鋰亞電池，提供傳感器工作時所需的全部電量。
[0013]所述的智能電源切換、轉(zhuǎn)換、管理單元，用于自動判斷傳感器采用電池供電還是外部電源供電，根據(jù)不同的供電方式轉(zhuǎn)換為傳感器所需要的供電電壓，電源管理是在采用定時和壓力變化達(dá)到設(shè)定值兩種采集工作模式的情況下，通過電源管理實現(xiàn)在不采集數(shù)據(jù)的時間內(nèi)，傳感器絕大多數(shù)元器件進(jìn)入深度休眠的工作模式，極大的降低了傳感器的整體功耗。
[0014]所述的外部供電單元，壓力傳感器可以通過RS485接口獲得外部電源供電。
[0015]所述的壓力傳感器數(shù)據(jù)采集的方式有三種，一種是連續(xù)的實時采集方式，另一種是按照設(shè)定的時間定時采集方式，還有一種時當(dāng)壓力變化達(dá)到設(shè)定值時進(jìn)行采集。
[0016]所述的壓力傳感器工作方式的設(shè)定，可以通過有線和無線兩種方式進(jìn)行設(shè)定。
[0017]本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是:
本發(fā)明的礦用本安型微功耗無線兼有線通信自供電壓力傳感器填補(bǔ)了煤礦無線壓力傳感器領(lǐng)域的這一空白，有效解決了礦用設(shè)備壓力測量的實際問題，通過礦用本安型微功耗無線兼有線通信自供電壓力傳感器對設(shè)備壓力值進(jìn)行測量，保證了礦用設(shè)備的安全生產(chǎn)，降低了發(fā)生事故的幾率，具有集成化程度高、安全可靠等優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1本發(fā)明礦用本安型微功耗無線兼有線通信自供電壓力傳感器組成。

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖1對本發(fā)明的本安型微功耗無線兼有線通信自供電壓力傳感器做進(jìn)一步詳細(xì)闡述。
[0020]如圖1所示，礦用本安型微功耗無線兼有線通信自供電壓力傳感器流程如下: 步驟I，通過壓力傳感器單元將設(shè)備當(dāng)前的壓力值檢測出來；
步驟2，通過壓力采集處理單元對壓力傳感器單元檢測的壓力值進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)化，將模擬量信號轉(zhuǎn)化為處理器可以處理的數(shù)字量信號，同時將信號進(jìn)行了濾波處理；
步驟3，MCU處理器對壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、處理和存儲；
步驟4，通過顯示單元，將當(dāng)前壓力值、電池電量和射頻信號強(qiáng)度進(jìn)行顯示；
步驟5，通過MCU處理器的TTL接口連接無線通信模塊，由處理器的內(nèi)部程序，以連續(xù)采集、定時采集或者壓力變化值達(dá)到設(shè)定值的采集的方式經(jīng)由TTL接口通過無線通信模塊將壓力值和電池電量信息向上位機(jī)發(fā)送出去；
步驟6，通過處理器的串口接口連接RS485模塊，由處理器的內(nèi)部程序，以連續(xù)采集、定時采集或者壓力變化值達(dá)到設(shè)定值的采集的方式經(jīng)由RS485模塊已總線的方式將壓力值和電池電量信息向上位機(jī)發(fā)送出去；
步驟7，通過智能電源切換、轉(zhuǎn)換電路，可以實現(xiàn)內(nèi)部電池供電和外部電源供電的智能化切換和智能化的電壓轉(zhuǎn)換，保證了傳感器電源的穩(wěn)定性和可靠性； 步驟8，電源管理單元，主要實現(xiàn)整個傳感器微功耗省電的方式，當(dāng)傳感器不工作時對傳感器原件進(jìn)行休眠管理，例如:當(dāng)無線模塊發(fā)送完數(shù)據(jù)后，處理器會給無線模塊一個高電平信號，無線模塊接收到高電平信號之后即進(jìn)入休眠模式，當(dāng)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時處理器給無線模塊一個低電平信號，當(dāng)無線模塊接收到低電平信號后即被喚醒進(jìn)入工作模式。
[0021]該礦用本安型微功耗無線兼有線自供電壓力傳感器能有效的適應(yīng)煤礦井下復(fù)雜工況條件下的工作環(huán)境，能穩(wěn)定、高效、可靠的測出被測設(shè)備的壓力值，通過數(shù)據(jù)濾波和復(fù)雜的運(yùn)算方法，得出準(zhǔn)確的壓力值，能通過無線通信和有線總線的方式將壓力值電池電量信息發(fā)送給采集器或者上位機(jī)，結(jié)合自身微功耗元器件和合理的電源管理方式，實現(xiàn)了采用電池供電技術(shù)使壓力傳感器長時間的工作。
[0022]需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明包括并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種礦用本安型微功耗無線兼有線通信自供電壓力傳感器，其特征在于，包括: 壓力傳感器單元，用于當(dāng)前液體壓力值的測量； 壓力采集處理單元，用于模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)化和濾波處理電路； MUC處理器，用于所有數(shù)據(jù)的采集、處理和管理功能的實現(xiàn)； 開關(guān)處理單元，用于通過按鍵或者霍爾傳感器方式對壓力傳感器電源開關(guān)進(jìn)行控制 顯示單元，用于當(dāng)前壓力值、電池電量等信息的顯示； RS485通信處理電路，用于壓力數(shù)據(jù)通過外部總線方式發(fā)送； 無線收發(fā)單元，用于數(shù)據(jù)通過無線方式發(fā)送； 內(nèi)部電池單元，用于給壓力傳感器的電源供應(yīng)，布置在傳感器殼體內(nèi)部； 智能電源切換、轉(zhuǎn)換、管理單元，用于實現(xiàn)不同供電電源的轉(zhuǎn)換處理和傳感器省電方式的電源管理； 外部供電單元，用于實現(xiàn)對傳感器采用外部供電的電源方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述的壓力傳感器采用了國外最先進(jìn)的微功耗壓力傳感器，使整個傳感器采用電池供電、適應(yīng)高低溫環(huán)境、大量程和高精度成為可能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述的壓力傳感器數(shù)據(jù)通信可通過無線通信方式將數(shù)據(jù)向上一級采集器發(fā)送數(shù)據(jù)，也可以通過485總線的方式將數(shù)據(jù)向上一級發(fā)送。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述的傳感器數(shù)據(jù)檢測可以實現(xiàn)連續(xù)采集、壓力變化達(dá)到設(shè)定值采集、按設(shè)定時間定時采集三種數(shù)據(jù)采集方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述的壓力傳感器可以通過無線和有線兩種方式對傳感器的工作方式和參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述的壓力傳感器自帶液晶顯示屏，用于當(dāng)前壓力值、電池電量和無線信號強(qiáng)度的顯示。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述的壓力傳感器電源開關(guān)可以通過按鍵、霍爾傳感器實現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述的壓力傳感器采用內(nèi)部電池供電可以保證傾角傳感器長時間穩(wěn)定工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述的壓力傳感器電源切換、轉(zhuǎn)化單元可以自動完成內(nèi)部電池供電和外部電源供電的自動切換，可以將外部非標(biāo)準(zhǔn)電壓轉(zhuǎn)化為傳感器所需的標(biāo)準(zhǔn)電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述的壓力傳感器在壓力變化達(dá)到設(shè)定值和定時采集工作方式時，通過電源管理使絕大部分元器件的深度休眠，實現(xiàn)了壓力傳感器功耗的有效降低。
【文檔編號】G08C19/00GK104180936SQ201410456104
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】王國法, 侯剛, 張金虎, 劉俊峰, 李占平, 龐義輝 申請人:天地科技股份有限公司