專利名稱：基于ZigBee技術的電冰箱無線能效測試系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種能效測試系統(tǒng)，特別涉及一種基于ZigBee技術的電冰箱無線能效測試系統(tǒng)。
背景技術：
現(xiàn)階段家用電器檢測過程中，基本都是以有線的方式進行連接，例如安全試驗中的輸入功率和輸入電流測量、溫升試驗的溫度記錄等，型式試驗中儲藏溫度、冷卻速度等項目的檢測，能效試驗中耗電量、熱效率等項目的檢測。有線連接的檢測方法對于基本固定的被測對象來說是比較理想的選擇，且在實際使用中達到滿意的效果。但隨著無線技術的發(fā)展，無線通訊功能的實現(xiàn)越來越簡單，而且數(shù)據(jù)傳輸速度也越來越快，完全可以達到有線通信的水平。同時有線連接布線麻煩，線路故障難以檢查，且不可隨意移動。中國發(fā)明專利公開號CN201819704，
公開日2011年5月4日，專利名稱為《基于微功率無線通信技術的電冰箱能效試驗》，該專利公開了一種運用微功率無線通信技術，利用半導體傳感器LM92和無線單片機CClllO設計了一套無線測溫系統(tǒng)，從而減少線路質量對測試結果的影響，而且降低維護難度，提高檢測工作效率，降低了測量誤差，保證了檢測數(shù)據(jù)的準確性。該系統(tǒng)的不足之處在于:該系統(tǒng)僅實現(xiàn)了無線測溫，而能效試驗中的電參數(shù)測量依然采用有線方式，依然存在布線麻煩的問題，而且電冰箱能效試驗主要測試項目為耗電量，耗電量結果的準確性直接影響電冰箱能效測試結果的準確度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于ZigBee技術的電冰箱無線能效測試系統(tǒng)，解決有線檢測存在的布線麻煩、成本高的問題，而且本系統(tǒng)不僅可以無線測溫，而且還可以無線測量電參數(shù)，彌補現(xiàn)有冰箱能效測試系統(tǒng)的不足。為解決上述技術問題，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn):
本發(fā)明包括至少一個電參數(shù)無線采集節(jié)點、至少兩個溫度無線采集節(jié)點、至少一個用于管理溫度無線采集節(jié)點并兼具中繼功能的溫度無線路由節(jié)點、至少一個用于管理電參數(shù)無線采集節(jié)點并兼具中繼功能的電參數(shù)無線路由節(jié)點、一個用于收集數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)器節(jié)點和一臺計算機；其中，
O電參數(shù)無線采集節(jié)點中的一個發(fā)射模塊、分別通過導線和一個電參數(shù)采集模塊、第一個RF天線、一個液晶顯示電路相連；
2)溫度無線采集節(jié)點中的一個發(fā)射模塊分別通過導線至少一個溫度采集模塊、第二個RF天線、一個液晶顯示電路相連；
3)溫度無線路由節(jié)點中的一個發(fā)射模塊通過導線和第三個RF天線相連；
4)電參數(shù)無線路由節(jié)點中的一個發(fā)射模塊通過導線和第四個RF天線相連；
5)協(xié)調(diào)器節(jié)點中的一個發(fā)射模塊分別和第五個RF天線、一個串口電路相連；
6)電參數(shù)無線采集節(jié)點通過無線網(wǎng)絡和電參數(shù)無線路由節(jié)點進行連接，溫度無線采集節(jié)點通過無線網(wǎng)絡和溫度無線路由節(jié)點進行連接，溫度無線路由節(jié)點和電參數(shù)無線路由節(jié)點分別通過無線網(wǎng)絡和協(xié)調(diào)器節(jié)點連接，協(xié)調(diào)器節(jié)點和計算機通過串口線相連。所述的所有發(fā)射模塊均為無線收發(fā)器CC2430 ;所述的溫度采集模塊為DS18B20溫度傳感器；所述的電參數(shù)采集模塊包括ADE7755電能計量芯片、電壓檢測電路和電流檢測電路；其中，電壓檢測電路和電流檢測電路分別通過導線和ADE7755電能計量芯片相連。本發(fā)明具有的有益效果是:
本發(fā)明借助無線通訊技術ZigBee技術自組網(wǎng)、低成本、自組織、低功耗的特點，實現(xiàn)了電冰箱無線能效測試，避免了傳統(tǒng)布線時采集點布置困難、系統(tǒng)成本高、安裝維護難度大的缺點，系統(tǒng)配置簡單，安裝靈活，解決了有線檢測存在的布線麻煩、成本高等問題，而且本系統(tǒng)不僅可以無線測溫，而且還可以無線測量電參數(shù)，實現(xiàn)真正的電冰箱無線能效測試。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結構框圖。圖2是本發(fā)明的發(fā)射模塊CC2430芯片的內(nèi)部結構框圖。圖3是本發(fā)明的溫度無線采集節(jié)點硬件結構圖。圖4是本發(fā)明的電參數(shù)無線采集節(jié)點硬件結構圖。圖5是本發(fā)明的協(xié)調(diào)器節(jié)點軟件流程圖。圖6是本發(fā)明的溫度無線路由節(jié)點軟件流程圖。圖7是本發(fā)明的溫度無線采集節(jié)點軟件流程圖。圖中:1、溫度采集模塊；2、電參數(shù)采集模塊；3、發(fā)射模塊；4、電參數(shù)無線采集節(jié)點；5、溫度無線采集節(jié)點6、溫度無線路由節(jié)點；7、電參數(shù)無線路由節(jié)點；8、協(xié)調(diào)器節(jié)點；9、計算機。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。如圖1所示，一種基于ZigBee技術的電冰箱無線能效測試系統(tǒng)，包括五個電參數(shù)無線采集節(jié)點4、五個溫度無線采集節(jié)點5、一個用于管理溫度無線采集節(jié)點并兼具中繼功能的溫度無線路由節(jié)點6、一個用于管理電參數(shù)無線采集節(jié)點并兼具中繼功能的電參數(shù)無線路由節(jié)點7、一個用于收集數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)器節(jié)點8和一臺計算機9。其中，電參數(shù)無線采集節(jié)點通過無線網(wǎng)絡和電參數(shù)無線路由節(jié)點7進行連接，溫度無線采集節(jié)點5通過無線網(wǎng)絡和溫度無線路由節(jié)點6進行連接，溫度無線路由節(jié)點6和電參數(shù)無線路由節(jié)點7分別通過無線網(wǎng)絡和協(xié)調(diào)器節(jié)點8連接，協(xié)調(diào)器節(jié)點8和計算機9通過串口線相連。如果溫度無線路由節(jié)點6和電參數(shù)無線路由節(jié)點7距離協(xié)調(diào)器節(jié)點8的距離超過ZigBee通信的距離，可以間接通過臨近的路由器節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點8通訊。如圖2所示，發(fā)射模塊3內(nèi)部包括8051內(nèi)核、程序存儲器、射頻控制電路、定時器電路、數(shù)據(jù)存儲器、DMA控制器和通用IO端口 /片內(nèi)外設。其中8051內(nèi)核為高性能和低功耗的增強型微控制器內(nèi)核，運行時鐘32MHz，具有8倍于標準8051內(nèi)核性能。CC2430芯片還包括2.4GHz的RF收發(fā)器、4個頻率可選擇的振蕩器。本發(fā)明中的協(xié)調(diào)器節(jié)點、溫度無線路由節(jié)點、電參數(shù)無線路由節(jié)點、溫度無線采集節(jié)點和電參數(shù)無線采集節(jié)點中的發(fā)射模塊均為CC2430芯片，而且CC2430芯片可以很容易在市場上買到。如圖3所示，溫度無線采集節(jié)點5中的一個發(fā)射模塊3分別通過導線和至少一個溫度采集模塊1、一個RF天線、一個液晶顯示電路相連。溫度采集模塊I負責采集溫度參數(shù)，發(fā)射模塊3負責運行ZigBee協(xié)議并對溫度數(shù)據(jù)進行處理、傳輸以及監(jiān)控溫度傳感器的運行。溫度采集模塊I工作電壓范圍為3.(Γ5.5V，測溫范圍-55 125°C，固有測溫分辨率為
0.5°C，修正后可以達到±0.3°C。溫度采集模塊I的數(shù)據(jù)線引腳(DQ)和CC2430芯片任一個數(shù)字I/o引腳相連，工作時，需接一個上拉電阻為數(shù)據(jù)線提供能量，保證工作穩(wěn)定。冰箱的每個間室放置一個溫度無線采集節(jié)點5和若干個溫度采集模塊1，冰箱環(huán)境試驗室放置若干個溫度無線采集節(jié)點5。如圖4所示，電參數(shù)無線采集節(jié)點4中的一個發(fā)射模塊3分別通過導線和一個電參數(shù)采集模塊2、一個RF天線、一個液晶顯示電路相連,其中，電參數(shù)采集模塊2包括電壓檢測電路、電流檢測電路和ADE7755電能計量芯片。發(fā)射模塊3負責運行ZigBee協(xié)議并對電參數(shù)數(shù)據(jù)進行處理、傳輸以及監(jiān)控ADE7755芯片的運行。ADE7755芯片以預定的通信規(guī)約與發(fā)射模塊3通信，提供相關電能參數(shù)(電壓、電流、功率、電能等)。每個冰箱外放置一個電參數(shù)無線采集節(jié)點4。如圖5、圖6、圖7所示，ZigBee協(xié)議組網(wǎng)過程為協(xié)調(diào)器節(jié)點8上電后，發(fā)出組網(wǎng)指令，建立以協(xié)調(diào)器節(jié)點8為中心的近距離網(wǎng)絡，隨后打開溫度無線路由節(jié)點6和電參數(shù)無線路由節(jié)點7，路由節(jié)點加入到網(wǎng)絡中，實現(xiàn)對網(wǎng)絡覆蓋范圍的擴展，最后打開溫度無線采集節(jié)點5和電參數(shù)無線采集節(jié)點4。如圖5所示，協(xié)調(diào)器節(jié)點8作為中心控制平臺，其任務首先建立新的網(wǎng)絡，完成組建網(wǎng)絡的工作，接收各網(wǎng)絡節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行處理，并發(fā)送相應的控制信號。如圖6所示，溫度無線路由節(jié)點6負責查找目標設備即溫度無線采集節(jié)點5，并接收溫度無線采集節(jié)點的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)處理后傳送給協(xié)調(diào)器節(jié)點8，電參數(shù)無線路由節(jié)點的軟件流程和溫度無線路由節(jié)點的類似。如圖7所示，溫度無線采集節(jié)點5主要功能是加入ZigBee網(wǎng)絡、讀/寫溫度數(shù)據(jù)，收發(fā)ZigBee網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)及命令，并根據(jù)命令操作采集模塊。 電參數(shù)無線采集節(jié)點的軟件流程和溫度無線采集節(jié)點類似。
權利要求
1.一種基于ZigBee技術的電冰箱無線能效測試系統(tǒng),其特征在于:包括至少一個電參數(shù)無線采集節(jié)點(4)、至少兩個溫度無線采集節(jié)點(5)、至少一個用于管理溫度無線采集節(jié)點并兼具中繼功能的溫度無線路由節(jié)點(6)、至少一個用于管理電參數(shù)無線采集節(jié)點并兼具中繼功能的電參數(shù)無線路由節(jié)點(7)、一個用于收集數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)器節(jié)點(8)和一臺計算機(9);其中， O電參數(shù)無線采集節(jié)點(4)中的一個發(fā)射模塊、分別通過導線和一個電參數(shù)采集模塊(2)、第一個RF天線、一個液晶顯示電路相連； 2)溫度無線采集節(jié)點(5)中的一個發(fā)射模塊分別通過導線至少一個溫度采集模塊(I)、第二個RF天線、一個液晶顯示電路相連； 3)溫度無線路由節(jié)點(6)中的一個發(fā)射模塊通過導線和第三個RF天線相連； 4)電參數(shù)無線路由節(jié)點(7)中的一個發(fā)射模塊通過導線和第四個RF天線相連； 5)協(xié)調(diào)器節(jié)點(8)中的一個發(fā)射模塊分別和第五個RF天線、一個串口電路相連； 6)電參數(shù)無線采集節(jié)點(4)通過無線網(wǎng)絡和電參數(shù)無線路由節(jié)點(7)進行連接，溫度無線采集節(jié)點(5)通過無線網(wǎng)絡和溫度無線路由節(jié)點(6)進行連接，溫度無線路由節(jié)點(6)和電參數(shù)無線路由節(jié)點(7)分別通過無線網(wǎng)絡和協(xié)調(diào)器節(jié)點(8)連接，協(xié)調(diào)器節(jié)點(8)和計算機(9)通過串口線相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于ZigBee技術的電冰箱無線能效測試系統(tǒng)，其特征在于:所述的所有發(fā)射模塊均為無線收發(fā)器CC2430 ;所述的溫度采集模塊(I)為DS18B20溫度傳感器；所述的電參數(shù)采集模塊(2)包括ADE7755電能計量芯片、電壓檢測電路和電流檢測電路；其中，電壓檢測電路和電流檢測電路分別通過導線和ADE7755電能計量芯片相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于ZigBee技術的電冰箱無線能效測試系統(tǒng)，包括至少一個電參數(shù)無線采集節(jié)點、至少兩個溫度無線采集節(jié)點、至少一個溫度無線路由節(jié)點、至少一個電參數(shù)無線路由節(jié)點、一個協(xié)調(diào)器節(jié)點和一臺計算機。電參數(shù)無線采集節(jié)點和電參數(shù)無線路由節(jié)點、溫度無線采集節(jié)點和溫度無線路由節(jié)點、溫度無線路由節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點、電參數(shù)無線路由節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點分別通過無線網(wǎng)絡連接，協(xié)調(diào)器節(jié)點通過串口線和計算機相連。采用無需架設線路的無線檢測方式，檢測電冰箱能效測試所需的電冰箱各間室溫度、環(huán)境試驗室溫度以及電冰箱電參數(shù)。解決有線檢測布線麻煩、成本高等問題，提高檢測效率。本發(fā)明應用于電冰箱型式檢驗和出廠檢驗中。
文檔編號G08C17/02GK103105204SQ201310018648
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月18日 優(yōu)先權日2013年1月18日
發(fā)明者孫堅, 劉君, 陳樂 , 謝敏, 富雅瓊, 周秀英, 沈廣月 申請人:中國計量學院