專利名稱：無線溫度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種溫度傳感器。
背景技術(shù)：
無線傳感器是當(dāng)今國內(nèi)外研究的--大熱點(diǎn)。很多大學(xué)和研究所都開展了 相關(guān)的研究工作。它在軍事和民用領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景。無線傳感器 系統(tǒng)可在環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療保健、空間探索、災(zāi)害預(yù)測和其它商業(yè)用途上的得 到廣泛的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化、智能化、無線傳感器系統(tǒng)已 成為發(fā)展趨勢。傳感器技術(shù)與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)相互結(jié)合而構(gòu)成的智能 傳感技術(shù)，為傳感技術(shù)的發(fā)展開辟了一個(gè)新的方向，并因精度高、可靠性好、 能夠與計(jì)算機(jī)通信等特點(diǎn)，在過程控制中將得到很廣泛的應(yīng)用。但是，在某 些特殊場合，如核電站、井下巷道，傳統(tǒng)的傳感器已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代化的 需求，因此，開發(fā)高可靠性、多功能的智能化無線傳感器系統(tǒng)成為業(yè)內(nèi)關(guān)注 的熱點(diǎn)。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是為了解決以上問題，而提供一種穩(wěn)定性高、數(shù)據(jù) 傳輸可靠性高、能耗低、方便數(shù)據(jù)后處理、數(shù)據(jù)采集精度高的無線溫度傳感 器。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣設(shè)計(jì)的 一種無線溫度傳感器，其特點(diǎn)是 它包括多套支節(jié)點(diǎn)電路和一套主節(jié)點(diǎn)電路；支節(jié)點(diǎn)電路包括由2.5V電壓基準(zhǔn) 芯片和運(yùn)放芯片組成的恒流源電路、電阻值隨溫度而變化的鉑電阻、將柏電 阻兩端電壓值進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的AI)轉(zhuǎn)換器、支節(jié)點(diǎn)微控制器MCU、用于保存支
節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)地址、AD誤差值的可擦寫存貯器、給支節(jié)點(diǎn)電路供電的電壓轉(zhuǎn)
換器、與主節(jié)點(diǎn)電路之間進(jìn)行無線傳輸?shù)臒o線傳輸單元；主節(jié)點(diǎn)電路包括與 支節(jié)點(diǎn)電路進(jìn)行數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)臒o線傳輸單元、可擦寫存儲(chǔ)器、主節(jié)點(diǎn)微控
制器MCU、用于聯(lián)接PC機(jī)的RS232通信口 、用于輸入操作顯示溫度的PC機(jī)。 本實(shí)用新型高穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)傳輸高可靠性本系統(tǒng)采用挪威Nordic公司 推出的單片射頻發(fā)射器芯片nRF905，來完成無線傳輸，可以自動(dòng)完成處理字 頭和CRT (循環(huán)冗余碼校驗(yàn))的工作，由片內(nèi)硬件自動(dòng)完成曼徹斯特編碼/解 碼工作保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定和可靠性。低能耗、符合高環(huán)保要求支節(jié)點(diǎn)的 微處理器采用美國Cygnal公司的C8051F330，此MCU具有低功耗、高速、混合 信號處理等特點(diǎn)，在支節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)上，主節(jié)點(diǎn)可以對支節(jié)點(diǎn)工 作情況進(jìn)行查詢，支節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量，自動(dòng)調(diào)節(jié)與主節(jié)點(diǎn)的發(fā) 射功率，支點(diǎn)可通過充電可反復(fù)使用。與PC機(jī)相連，支點(diǎn)采集數(shù)據(jù)后，通過無線方式傳送主節(jié)點(diǎn)，再轉(zhuǎn)存到PC機(jī)的數(shù)據(jù)庫中，易操作，方便數(shù)據(jù)后處理。 數(shù)據(jù)采集高精度溫度數(shù)據(jù)采集使用德國原產(chǎn)感溫芯片，使用自主研發(fā)的溫 度變送模塊，減小誤差值。

圖1是本實(shí)用新型的原理方框圖。
圖中1-------------叵流源電路 2——鉑電阻 3——AD轉(zhuǎn)換器4-可擦
寫存儲(chǔ)器 5---—支節(jié)點(diǎn)微控制器MCl] 6-—---電壓轉(zhuǎn)換器 7 -無線傳 輸單元8——無線傳輸單元9——可擦寫存儲(chǔ)器 10——主節(jié)點(diǎn)微
控制器MCU 11 -----電壓轉(zhuǎn)換器 12——RS232通訊口 13——PC機(jī)具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型包括多套支節(jié)點(diǎn)電路和一套主節(jié)點(diǎn)電路，支節(jié)點(diǎn)電路安裝在 核電站、井下巷道等內(nèi)，主節(jié)點(diǎn)電路置于室內(nèi)。圖1的左半邊電路是其中的 一個(gè)支節(jié)點(diǎn)電路，右半邊電路是主節(jié)點(diǎn)電路。
支節(jié)點(diǎn)電路恒流源電路(1)主要由2.5V電壓基準(zhǔn)芯片Max6102和 TLC2252運(yùn)放芯片組成，產(chǎn)生lmA的恒流源，當(dāng)lmA的恒流通過l()O歐的 鉑電阻(2)時(shí)，在鉑電阻兩端便得到其相應(yīng)的電壓值(().1V)，鉑電阻的阻值 是隨溫度變化而改變的，測量溫度是通過測量鉑電阻兩端的電壓來測量的， 從鉑電阻上端取電壓信號通過16位AD轉(zhuǎn)換器(3) AI)SlllO對其進(jìn)行模數(shù) 轉(zhuǎn)換，得到電壓值的數(shù)字信號。支節(jié)點(diǎn)微控制器MCU (5)采用C8051F330芯 片，由可擦寫的存貯器(4) AT24C02芯片保存支節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)地址、AI)誤 差值。電源輸入采用兩種方式第一種為干電池供電(1.5*5),第二種為5V 直流電源供電；支節(jié)點(diǎn)的工作電壓范圍為(3.8v-7.5v);當(dāng)?shù)陀?.8V時(shí)'，對鉬 電阻的測量會(huì)產(chǎn)生比較大的誤差；兩種電源通過電壓轉(zhuǎn)換器(6)的電壓轉(zhuǎn)換 芯片F(xiàn)S8850-3.3進(jìn)行切換。與主節(jié)點(diǎn)電路進(jìn)行傳輸?shù)臒o線傳輸單元(7)由傳 輸芯片NRF905構(gòu)成，是挪威Nordic公哥推出的單片射頻發(fā)射器芯片，工作 電壓為1.9-3,6V， 32弓l月卻QFN封裝(5mmx5mm)，工作于433/868/915MIIz3 個(gè)ISM頻道(可以免費(fèi)使用)。使用SPI接口與微控制器MCU (5)通信，配 置非常方便，其功耗非常低，以-10dBm的輸出功率發(fā)射時(shí)電流只有l(wèi)lmA， 在接收模式時(shí)電流為12.5mA。支節(jié)點(diǎn)電路通電后，從可擦寫存儲(chǔ)器芯片 AT24C02中讀主節(jié)點(diǎn)地址和本節(jié)點(diǎn)地址，進(jìn)行傳輸芯片RF905初始化，支節(jié) 點(diǎn)一直工作在接收狀態(tài)，當(dāng)接收到數(shù)據(jù)時(shí)，判斷為讀AD數(shù)據(jù)指令時(shí)，開始 AD轉(zhuǎn)換讀取鉑電阻的電壓值，得到AD值，并對AD值進(jìn)行變換，得到溫度 數(shù)據(jù)，再把溫度數(shù)據(jù)發(fā)給傳輸芯片RF905后，啟動(dòng)傳輸芯片RF905向主節(jié)點(diǎn) 電路無線發(fā)送數(shù)據(jù)。
主節(jié)點(diǎn)電路與支節(jié)點(diǎn)電路進(jìn)行數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)臒o線傳輸單元(8)也采用傳輸芯片NRF卯5;可擦寫存儲(chǔ)器(9)也采用AT24C02芯片；由于主節(jié)點(diǎn) 無需對鉑電阻測量，對低功耗的要求也沒有很高的要求，主節(jié)點(diǎn)微控制器MCIJ (10)采用AT89S52芯片就可以滿足要求；主節(jié)點(diǎn)微控制器MCU (10)通過 RS232通信口 (12)聯(lián)接PC機(jī)(13);主節(jié)點(diǎn)電壓轉(zhuǎn)換器(11)與支節(jié)點(diǎn)電 壓轉(zhuǎn)換器(6)。主節(jié)點(diǎn)電路通電后，先進(jìn)行系統(tǒng)時(shí)鐘初始化，使它產(chǎn)生10()ms 的定時(shí)周期，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)時(shí)間片到來時(shí)，首先把第一個(gè)支節(jié)點(diǎn)的地址、讀AD 數(shù)據(jù)指令寫入傳輸芯片NRF卯5，啟動(dòng)發(fā)送；并保存當(dāng)前的周期數(shù)，此后等待 接收第一個(gè)支節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，當(dāng)在2個(gè)周期內(nèi)，接收到第一個(gè)支節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)則把數(shù) 據(jù)通過RS232通信口，發(fā)送給PC機(jī)，由PC端的軟件進(jìn)行顯示；當(dāng)在2個(gè)周 期內(nèi)，支節(jié)點(diǎn)沒有傳來數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)在傳輸過程中丟失，則放棄，開始對下個(gè) 支節(jié)點(diǎn)進(jìn)行讀數(shù)據(jù)。在等待支節(jié)點(diǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的同時(shí)，判斷PC端是否有指令數(shù)據(jù) 發(fā)來，如果有則分析，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。
權(quán)利要求1、一種無線溫度傳感器，其特征在于它包括多套支節(jié)點(diǎn)電路和一套主節(jié)點(diǎn)電路；支節(jié)點(diǎn)電路包括由2.5V電壓基準(zhǔn)芯片和運(yùn)放芯片組成的恒流源電路、電阻值隨溫度而變化的鉑電阻、將鉑電阻兩端電壓值進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的AD轉(zhuǎn)換器、支節(jié)點(diǎn)微控制器MCU、用于保存支節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)地址、AD誤差值的可擦寫存貯器、給支節(jié)點(diǎn)電路供電的電壓轉(zhuǎn)換器、與主節(jié)點(diǎn)電路之間進(jìn)行無線傳輸?shù)臒o線傳輸單元；主節(jié)點(diǎn)電路包括與支節(jié)點(diǎn)電路進(jìn)行數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)臒o線傳輸單元、可擦寫存儲(chǔ)器、主節(jié)點(diǎn)微控制器MCU、用于聯(lián)接PC機(jī)的RS232通信口、用于輸入操作顯示溫度的PC機(jī)。
專利摘要一種無線溫度傳感器，其特征在于它包括多套支節(jié)點(diǎn)電路和一套主節(jié)點(diǎn)電路；支節(jié)點(diǎn)電路包括由2.5V電壓基準(zhǔn)芯片和運(yùn)放芯片組成的恒流源電路、電阻值隨溫度而變化的鉑電阻、將鉑電阻兩端電壓值進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的AD轉(zhuǎn)換器、支節(jié)點(diǎn)微控制器MCU、用于保存支節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)地址、AD誤差值的可擦寫存貯器、給支節(jié)點(diǎn)電路供電的電壓轉(zhuǎn)換器、與主節(jié)點(diǎn)電路之間進(jìn)行無線傳輸?shù)臒o線傳輸單元；主節(jié)點(diǎn)電路包括與支節(jié)點(diǎn)電路進(jìn)行數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)臒o線傳輸單元、可擦寫存儲(chǔ)器、主節(jié)點(diǎn)微控制器MCU、用于聯(lián)接PC機(jī)的RS232通信口、用于輸入操作顯示溫度的PC機(jī)。本實(shí)用新型穩(wěn)定性高、數(shù)據(jù)傳輸可靠、能耗低、方便數(shù)據(jù)后處理、數(shù)據(jù)采集精度高。
文檔編號G01K7/18GK201262576SQ20082018489
公開日2009年6月24日 申請日期2008年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月2日
發(fā)明者陽 向, 邰偉鵬 申請人:馬鞍山保利電子科技有限公司