具有隔爆轉(zhuǎn)動與止動天線外殼的無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于WIA無線網(wǎng)絡(luò)通信的現(xiàn)場設(shè)備，具體地說是一種具有隔爆轉(zhuǎn)動與止動天線外殼的無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場設(shè)備。包括天線組件和內(nèi)部設(shè)有電子器件的殼體，其中殼體上設(shè)有天線安裝孔，所述天線組件轉(zhuǎn)動安裝于天線安裝孔內(nèi)。本發(fā)明天線組件及殼體達到隔爆性能，使現(xiàn)場設(shè)備能夠用于危險場所。
【專利說明】具有隔爆轉(zhuǎn)動與止動天線外殼的無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于WIA無線網(wǎng)絡(luò)通信的現(xiàn)場設(shè)備，具體地說是一種具有隔爆轉(zhuǎn)動與止動天線外殼的無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]智能無線網(wǎng)絡(luò)WIA技術(shù)是基于短程無線通信IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，使用自由頻帶，具有高可靠、超低功耗的自組織多跳無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，WIA解決惡劣環(huán)境下遍布的各種大型器械、金屬管道等對無線信號的反射、散射造成的多徑效應(yīng)，以及馬達、器械運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生電磁噪聲對無線通信的干擾，提供能夠滿足應(yīng)用需求的高可靠、實時無線通信服務(wù)。智能無線網(wǎng)絡(luò)WIA技術(shù)特別適用于工業(yè)控制與工廠過程控制領(lǐng)域。
[0003]工業(yè)控制與工廠過程控制使用的現(xiàn)場設(shè)備，其安裝在環(huán)境惡劣苛刻的工業(yè)現(xiàn)場和相對嚴(yán)酷的戶外環(huán)境中，現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)該具有堅硬的外殼，能夠承受溫度、風(fēng)雨等氣候情況、振動和機械沖擊等現(xiàn)場因素。
[0004]WIA無線通信要求使用無線技術(shù)與現(xiàn)場設(shè)備通信。無線技術(shù)簡化了現(xiàn)場設(shè)備的布線和設(shè)置。WIA無線射頻通信要求現(xiàn)場設(shè)備具有天線，現(xiàn)場設(shè)備一般使用全向偶極天線，為達到最優(yōu)的通信效果，無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場設(shè)備天線設(shè)計為保證通信的兩個天線的方向達到最好的通信角度，最好滿足每個天線豎直向上，因為豎直極性一般是效果最好的。天線任意角度的旋轉(zhuǎn)可能使得天線內(nèi)的天線轉(zhuǎn)接線纏繞并受到損壞，因此，無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場設(shè)備天線不能任意角度的連續(xù)旋轉(zhuǎn)。天線一般是不結(jié)實的，如果天線損壞，現(xiàn)場設(shè)備的通信自身就會產(chǎn)生危害，因此為保護天線，天線應(yīng)該設(shè)計為密封，并且采用防風(fēng)雨和防塵等防護措施。
[0005]在石油、化工等危險環(huán)境場所，需要產(chǎn)品達到防爆的要求，隔爆是防爆的一種型式，是通過隔爆外殼來實現(xiàn)防爆安全的?，F(xiàn)場設(shè)備要實現(xiàn)隔爆防爆安全，隔爆外殼需能夠承受通過外殼接合面或結(jié)構(gòu)間隙進入外殼內(nèi)部的爆炸性混合物在內(nèi)部爆炸而不損壞，即是現(xiàn)場設(shè)備需具有耐爆性；同時現(xiàn)場設(shè)備內(nèi)部爆炸并且不會引起外部由一種、多種氣體或蒸氣形成的爆炸性氣體環(huán)境的點燃，即是現(xiàn)場設(shè)備需具備不傳爆性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有隔爆轉(zhuǎn)動與止動天線外殼的無線網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場設(shè)備。該現(xiàn)場設(shè)備的天線組件及殼體達到隔爆性能，使現(xiàn)場設(shè)備能夠用于危險場所。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0008]一種具有隔爆轉(zhuǎn)動與止動天線外殼的無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場設(shè)備，包括天線組件和內(nèi)部設(shè)有電子器件的殼體，其中殼體上設(shè)有天線安裝孔，所述天線組件轉(zhuǎn)動安裝于天線安裝孔內(nèi)。
[0009]所述天線組件包括天線、天線罩和天線座，其中天線設(shè)置于天線罩內(nèi)，所述天線座的一端與天線罩螺紋連接，另一端轉(zhuǎn)動安裝于所述天線安裝孔內(nèi)，所述天線與穿過天線座的天線轉(zhuǎn)接線連接。所述天線罩的軸線與天線座的軸線成45°角，[0010]所述天線座的外表面上沿徑向設(shè)有凹槽，所述天線安裝孔的側(cè)壁上設(shè)有軸向定位裝置，所述天線座插入天線安裝孔后，通過軸向定位裝置實現(xiàn)軸向定位。
[0011]所述軸向定位裝置為天線安裝孔的側(cè)壁上沿徑向設(shè)置螺釘或頂絲，通過螺釘或頂絲伸進天線座外表面上的凹槽內(nèi)，實現(xiàn)天線座的軸向定位。
[0012]所述天線座的底部外徑沿軸向延伸有凸起結(jié)構(gòu)，所述天線安裝孔的底部設(shè)有兩個止動部件，所述兩個止動部件之間的位置與天線組件所轉(zhuǎn)動的角度相對應(yīng)，所述天線組件的轉(zhuǎn)動通過兩個止動部件限位，所述凸起結(jié)構(gòu)在兩個止動部件之間運動。
[0013]所述兩個止動部件位于同一條直線上，所述天線座旋轉(zhuǎn)180°，殼體反方向旋轉(zhuǎn)
90°，使天線罩與殼體垂直。
[0014]所述天線罩和天線座的連接處設(shè)有O型密封圈I，所述天線座和天線安裝孔之間設(shè)有O型密封圈II和O型密封圈III。
[0015]所述殼體采用壓鑄鋁材質(zhì)，所述天線座采用黃銅、不銹鋼或硬質(zhì)塑膠材質(zhì)，所述天線罩采用硬質(zhì)塑膠材質(zhì)。所述殼體的厚度大于等于5mm，所述天線座與天線安裝孔的配合間隙小于0.2mm。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果是:通過旋轉(zhuǎn)天線組件，改變天線的定向。天線組件及殼體達到隔爆性能，使現(xiàn)場設(shè)備能夠用于危險場所。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明方塊圖；
[0018]圖2為本發(fā)明的側(cè)視圖；
[0019]圖3為本發(fā)明的天線組件部分橫截面圖；
[0020]圖4為本發(fā)明殼體天線安裝孔與天線座的結(jié)合方式示意圖。
[0021]其中:10為殼體，11為電源管理模塊，12為傳感器模塊，13為處理器模塊，14為液晶顯示，15為無線通信WIA模塊，16為天線轉(zhuǎn)接線，17為天線，18為天線組件，20為WIA無線現(xiàn)場設(shè)備，21為與天線連接部位，22為天線安裝孔，23為平表面，24為天線罩，25為天線座，26為O型密封圈1，28為O型密封圈11，29為O型密封圈111，30為凹槽，31為凸起結(jié)構(gòu)，32、33為止動部件，39為螺紋結(jié)合面。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
[0023]如圖1所不，WIA無線現(xiàn)場設(shè)備20包括外殼10及設(shè)置于外殼10內(nèi)的電子器件。傳感器模塊12負(fù)責(zé)信息的采集和信號的轉(zhuǎn)換，將傳感器輸出的信號轉(zhuǎn)變?yōu)樘幚砥骺梢越邮掌ヅ涞男盘栃问?。此現(xiàn)場設(shè)備可以檢測溫度、濕度、壓力、流量、振動等信息。
[0024]處理器模塊13負(fù)責(zé)控制整個現(xiàn)場設(shè)備的操作，存儲和處理本身采集的數(shù)據(jù)以及其他現(xiàn)場設(shè)備發(fā)來的數(shù)據(jù)。
[0025]無線通信WIA模塊15負(fù)責(zé)與其他現(xiàn)場設(shè)備或WIA網(wǎng)關(guān)進行無線通信，交換控制信息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)。處理器模塊13和無線通信WIA模塊通過串口、SP1、I2C等進行雙向通信。無線通信WIA模塊包含射頻通信電路，部分天線跡線包括在印制電路板上，射頻信號通過PCB天線座、同軸電纜天線轉(zhuǎn)接線16和天線17將射頻信號進行傳輸。[0026]電源管理模塊11為現(xiàn)場設(shè)備提供運行所需的能量。電源管理模塊使現(xiàn)場設(shè)備具有電源狀態(tài)實時監(jiān)測/故障報警功能，便于及時維護。電源管理模塊的供電可以通過電池供電，也可以通過外部電源引入到現(xiàn)場設(shè)備的方式，另外也可以通過雙線HART上獲得和儲存能量以給現(xiàn)場設(shè)備使用。
[0027]液晶顯示14將所測信號變?yōu)橐环N能為人們所理解的形式，以供人們觀測和分析。
[0028]整個外殼10通過采用大于等于5mm厚度的招合金材料，IOmm厚度的防爆玻璃，并且滿足螺紋接合面及平面、圓筒接合面的隔爆參數(shù)實現(xiàn)了殼體10的隔爆性能。
[0029]如圖2、圖3所示，本發(fā)明包括天線組件18和內(nèi)部設(shè)有電子器件的殼體10，其中殼體10上設(shè)有天線安裝孔22，天線組件18包括天線17、天線罩24和天線座25，其中天線17設(shè)置于天線罩24內(nèi)，天線座25的一端的外螺紋與天線罩24 —端的內(nèi)螺紋連接，天線罩24的軸向與天線座25的軸向成45度角。天線罩24和天線座25分開裝配是為了天線17在天線罩24內(nèi)方便的安裝，通過螺紋的配合，達到隔爆要求的螺距和螺紋嚙合深度，從而使天線座25和天線罩24達到螺紋防爆接合面的要求。天線罩24和天線座25之間采用O型密封圈I 26提供密封，達到防雨水及防塵的效果使天線組件18部位達到IP66的防護等級。天線座25的另一端轉(zhuǎn)動安裝于天線安裝孔22內(nèi)，天線安裝孔22和與天線座25相對應(yīng)部分為相平行的平表面23，天線座25可以該平表面23上旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度小于300°，優(yōu)選為180°。天線安裝孔22的軸向與兩個期望的天線豎直方向位置成45度角。因此通過天線座25旋轉(zhuǎn)180度，就可以實現(xiàn)天線罩24的方向在兩個期望的天線豎直方向位置上，這兩個豎直方向相差90度。
[0030]天線17與穿過天線座25的天線轉(zhuǎn)接線16連接。天線座25和天線安裝孔22之間設(shè)有O型密封圈II 28和O型密封圈III 29，O型密封圈II 28和O型密封圈III 29首先起到防雨水和防塵的目的，使整個現(xiàn)場設(shè)備達到IP66等級防護等級。另外O型密封圈II28和O型密封圈III 29也提供摩擦力將天線組件18保持穩(wěn)定在期望的轉(zhuǎn)動定向中，使天線不容易輕易的改變轉(zhuǎn)動方向。O型密封圈III 29入位后起到天線座25和殼體10上的天線安裝孔22安裝好后不容易拔出來，起到天線組件18與天線安裝孔22的固定作用。天線17與WIA無線通信電路連接。
[0031]如圖4所示，天線座25的外表面上沿徑向?qū)ΨQ設(shè)有圓柱形凹槽30，天線安裝孔22的側(cè)壁上設(shè)有軸向定位裝置，所述軸向定位裝置為天線安裝孔22的側(cè)壁上沿徑向設(shè)置螺釘或頂絲，通過螺釘或頂絲伸進天線座25外表面上的凹槽30內(nèi)，使天線組件18完全不能從天線安裝孔22中拔出，實現(xiàn)天線座25的軸向定位。O型密封圈III 29和凹槽30之間做為隔爆接合面，這部分圓桶形接合面長度大于隔爆國家標(biāo)準(zhǔn)GB3836.2-2010中的要求的長度12.5mm,間隙小于隔爆國家標(biāo)準(zhǔn)中的0.2mm,使天線組件18與殼體10組成的現(xiàn)場設(shè)備實現(xiàn)了完全的隔爆性能。
[0032]天線座25的底部外徑沿軸向延伸有凸起結(jié)構(gòu)31，天線安裝孔22的底部設(shè)有兩個止動部件32、33，兩個止動部件32、33之間的位置與天線組件18所轉(zhuǎn)動的角度相對應(yīng)。天線組件18的轉(zhuǎn)動通過兩個止動部件32、33限位，凸起結(jié)構(gòu)31在兩個止動部件32、33之間運動。止動部件32、33的下方是實心，就是凸起結(jié)構(gòu)31不能插入這部分下面，只能插到上面，這樣在組裝天線組件18到殼體天線安裝孔22中不能放錯位置，因為做為實心，天線座25只能推入到兩個止動部件32、33的上方，才能組裝到位。天線組件18正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時凸起結(jié)構(gòu)31分別和制動件32與33接觸,促使天線組件18不能在繼續(xù)向前方旋轉(zhuǎn),只能反轉(zhuǎn)，這樣就達到了天線的止動效果。通過設(shè)置天線止動部件32和33的具體位置，能控制天線17旋轉(zhuǎn)的角度方位，本發(fā)明為找兩個期望的夾角為90度的天線豎直位置，天線17旋轉(zhuǎn)180度，殼體10反方向旋轉(zhuǎn)90，這樣天線17與殼體10垂直，使天線17處于最佳的通信角度。
[0033]為應(yīng)用到惡劣環(huán)境現(xiàn)場和達到殼體防爆要求，殼體10優(yōu)選壓鑄鋁材質(zhì)，天線座25可以選擇黃銅或者不銹鋼材質(zhì)或者硬質(zhì)塑膠材質(zhì)，而在天線罩24的材質(zhì)選擇硬質(zhì)塑膠材質(zhì)，防止壓鑄鋁金屬材質(zhì)屏蔽無線信號的接收與發(fā)射。殼體10的整體厚度大于等于5_，達到殼體隔爆的耐爆性能。為解決殼體10與天線組件18兩個空腔的壓力重疊問題，本分明采用將天線座25和部分天線罩24灌裝環(huán)氧樹脂，具體安裝順序是:首先將天線17放入天線罩24中，將天線轉(zhuǎn)接線16穿過天線座25的孔中，將天線罩24擰入天線座25的螺紋中，通過天線座25的孔將環(huán)氧樹脂灌入天線組件18內(nèi)部，達到兩腔的隔離，解決隔爆中兩個空腔的壓力重疊問題。
[0034]本發(fā)明為找兩個期望的互成90度的天線的豎直位置，天線座25可以繞軸旋轉(zhuǎn)180度。另外通過止動部件的設(shè)置，阻止天線座25的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，進而解決了同軸電纜天線轉(zhuǎn)接線16的纏繞問題，保護了天線轉(zhuǎn)接線16的安全。
[0035]本發(fā)明的整體殼體通過選擇合適的殼體厚度和螺紋、平面及圓筒等接合面的參數(shù)達到了隔爆性能。在天線部位，在可以旋轉(zhuǎn)一定角度的前提下，同時實現(xiàn)了天線部位的隔爆，從而，使整個無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場設(shè)備整體外殼達到了隔爆性能，使無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場設(shè)備能安全的用于危險環(huán)境場所。
【權(quán)利要求】
1.一種具有隔爆轉(zhuǎn)動與止動天線外殼的無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于:包括天線組件(18)和內(nèi)部設(shè)有電子器件的殼體(10)，其中殼體(10)上設(shè)有天線安裝孔(22)，所述天線組件(18)轉(zhuǎn)動安裝于天線安裝孔(22)內(nèi)。
2.按權(quán)利要求1所述的具有隔爆轉(zhuǎn)動與止動天線外殼的無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于:所述天線組件(18)包括天線(17)、天線罩(24)和天線座(25)，其中天線(17)設(shè)置于天線罩(24)內(nèi)，所述天線座(25)的一端與天線罩(24)螺紋連接，另一端轉(zhuǎn)動安裝于所述天線安裝孔(22)內(nèi)，所述天線(17)與穿過天線座(25)的天線轉(zhuǎn)接線(16)連接。
3.按權(quán)利要求2所述的具有隔爆轉(zhuǎn)動與止動天線外殼的無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于:所述天線罩(24)的軸線與天線座(25)的軸線成45°角。
4.按權(quán)利要求2或3所述的具有隔爆轉(zhuǎn)動與止動天線外殼的無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于:所述天線座(25)的外表面上沿徑向設(shè)有凹槽(30)，所述天線安裝孔(22)的側(cè)壁上設(shè)有軸向定位裝置，所述天線座(25)插入天線安裝孔(22)后，通過軸向定位裝置實現(xiàn)軸向定位。
5.按權(quán)利要求4所述的具有隔爆轉(zhuǎn)動與止動天線外殼的無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于:所述軸向定位裝置為天線安裝孔(22)的側(cè)壁上沿徑向設(shè)置螺釘或頂絲，通過螺釘或頂絲伸進天線座(25)外表面上的凹槽(30)內(nèi)，實現(xiàn)天線座(25)的軸向定位。
6.按權(quán)利要求2或3所述的具有隔爆轉(zhuǎn)動與止動天線外殼的無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于:所述天線座(25)的底部外徑沿軸向延伸有凸起結(jié)構(gòu)(31)，所述天線安裝孔(22)的底部設(shè)有兩個止動部件(32、33)，所述兩個止動部件(32、33)之間的位置與天線組件(18)所轉(zhuǎn)動的角度相對應(yīng)，所述天線組件(18)的轉(zhuǎn)動通過兩個止動部件(32、33)限位，所述凸起結(jié)構(gòu)(31)在兩個止動部件(32、33)之間運動。
7.按權(quán)利要求6所述的具有隔爆轉(zhuǎn)動與止動天線外殼的無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于:所述兩個止動部件(32、33)位于同一條直線上，所述天線座(25)旋轉(zhuǎn)180°，殼體(10)反方向旋轉(zhuǎn)90°，使天線罩(24)與殼體(10)垂直。
8.按權(quán)利要求2或3所述的具有隔爆轉(zhuǎn)動與止動天線外殼的無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于:所述天線罩(24)和天線座(25)的連接處設(shè)有O型密封圈I (26)，所述天線座(25)和天線安裝孔(22)之間設(shè)有O型密封圈II (28)和O型密封圈III (29)。
9.按權(quán)利要求2所述的具有隔爆轉(zhuǎn)動與止動天線外殼的無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于:所述殼體(10)采用壓鑄鋁材質(zhì)，所述天線座(25)采用黃銅、不銹鋼或硬質(zhì)塑膠材質(zhì)，所述天線罩(24)采用硬質(zhì)塑膠材質(zhì)。
10.按權(quán)利要求2所述的具有隔爆轉(zhuǎn)動與止動天線外殼的無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場設(shè)備，其特征在于:所述殼體(10)的厚度大于等于5mm，所述天線座(25)與天線安裝孔(22)的配合間隙小于0.2mm。
【文檔編號】H04B1/38GK103888162SQ201210559451
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月20日
【發(fā)明者】劉忠強, 趙雪峰, 曾鵬, 李金英, 徐洪垚, 宋穎超 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所