專利名稱：溫度變送器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種工業自動化控制的溫度數據采集和傳輸系統，特別 涉及一種基于微功耗短程無線網絡通信技術的溫度變送器。
背景技術：
變送器是一種將物理測量信號或普通電信號轉換為標準電信號輸出或 能夠以通訊協議方式輸出的設備， 一般分為溫度/濕度變送器，壓力變送器， 差壓變送器，液位變送器，電流變送器等。目前的溫度變送器一般由測溫探 頭(熱電偶或熱電阻傳感器)和兩線制固體電子單元組成。采用固體模塊形 式將測溫探頭直接安裝在接線盒內，從而形成一體化的變送器。用戶為采集所需信息并配合微機系統或其他常規儀表的使用，須將變送 器安置于各采集點，并考慮電源線和數據線的綜合布設，此工程的安裝成本 和運營維護成本較高。實用新型內容本實用新型的目的是提供一種基于無線傳輸協議的溫度變送器，其可安 置于任意地點而無需布設電源線或數據線，并且功耗低、抗干擾性高。為解決上述技術問題，本實用新型的溫度變送器包括 一傳感器組件， 其包括有集熱電阻和/或熱電偶信號輸入的傳感器和可用于轉換傳感器輸入 信號以及自校零的模擬開關； 一與傳感器組件相連接的信號調理電路，其包括有一差分放大器，用以作為所述信號調理電路的輸入級，以及一可編程放大器； 一與信號調理電路相連接的控制電路； 一基于無線傳輸協議的無線通 信電路，其與控制電路雙向連接；以及用以提供電源的電池。作為本實用新型的一種優選方案，所述傳感器組件還包括一測量橋路， 一為橋路提供電源的恒流源電路以及一斷偶保護電路。作為本實用新型的一種優選方案，所述控制電路為集A/D轉換、微處理 器(MPU， MICRO PROCESSOR UNIT)、電源智能管理的單片機，該單片 機自帶一環溫測量電路；還包括一用以提供MPU低功耗工作頻率的低頻震 蕩電路以及一用以提供MPU正常工作頻率的高頻震蕩電路。作為本實用新型的一種優選方案，所述無線通信電路為ZigBee信號接 收及發射天線電路。作為本實用新型的一種優選方案，所述熱電偶信號直接輸入并連接所述 模擬開關，所述熱電阻信號通過所述橋路與所述模擬開關相連接；所述模擬 開關包括有單片機U5，所述單片機U5的腳7和腳15連接所述差分放大器， 所述差分放大器包括有放大器U3C，所述放大器U3C的腳8連接所述可編 程放大器；所述可編程放大器包括有單片機U4，所述單片機U4的腳2連接 所述控制電路；所述控制電路包括有單片機U1，所述單片機U1的腳32、 腳33和腳34與基于ZigBee無線傳輸協議的無線通信電路雙向連接。本實用新型的技術效果在于引入ZigBee無線傳輸協議，將原有溫度變 送器信號的有線傳輸改為無線傳輸，省去了綜合布線的成本；并且功耗低、 抗干擾性高、組網靈活、配置快捷。
以下結合附圖和優選實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。 圖1是本實用新型溫度變送器的優選實施方式的電路方框圖；以及 圖2是本實用新型溫度變送器的優選實施方式的電路原理圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型溫度變送器包括一傳感器組件，其中，熱電偶 信號11直接輸入與模擬開關14相連接，熱電阻信號12通過一橋路13與模擬開關14相連接； 一與傳感器組件相連接的信號調理電路，其包括作為輸 入級的一差分放大器21以及一可編程放大器22; —與信號調理電路相連接控制電路，其包括一 14位A/D轉換組件31、微處理器32以及電源管理33; 一與控制電路雙向連接的基于ZigBee無線傳輸協議4的無線通信電路；以 及一基準電壓5，其為所述控制電路和所述傳感器組件的基準電壓源。請同時參閱圖2，所述基于ZigBee無線傳輸協議4的無線通信電路由電 感L1、 L2、 L3以及電容C1組成；其中，電感L1的一端與電容C1串聯接 地，電感L1的另一端、電感L3以及電感L2與單片機U1雙向連接。所述控制電路包括有單片機U1，所述單片機U1的腳9接電源Vaa;腳 16和腳18接地；腳7和腳15接可編程放大器22;腳17和腳20接基準電 壓5;腳22通過電阻R2接地；腳24、腳25、腳27~31、腳35-40通過電容 C5接地；腳26通過電阻Rl接地；腳32、腳33和腳34連接基于ZigBee 無線傳輸協議4的無線通信電路；腳42通過電容C2接地；腳19和腳21連 接高頻震蕩電路；腳43和腳44連接低頻震蕩電路；其中，所述低頻震蕩電 路由電容C3、 C4以及晶振Yl組成，所述高頻震蕩電路由電容C7、 C8以 及晶振Y2組成。本實施例中，單片機U1所選用的型號為CC2430。所述基準電壓5包括有單片機U2，其為低功耗的可控制工作或休眠狀 態的基準電壓源；所述單片機U2的腳5接地，腳4和腳7接電源Vref;腳 4還與串聯的電阻R3、 R4、 R5連接，用以分壓。本實施例中，單片機U2所選用的型號為ADR390。所述可編程放大器22由單片機U4和放大器U3D組成；其中，單片機 U4的腳3、 6、 11、 14接放大器U3D，腳2接所述控制電路，腳5接地，腳 7通過接電阻R9接地，腳10接電阻R8，腳15接電阻R7;放大器U3D的 腳4接電源Vaa，腳11接地，腳12接差分放大器21，腳14接控制電路。本實施例中，單片機U4所選用的型號為ADG711，放大器U3D所選用 的型號為AD8069。所述差分放大器21由放大器U3A、 U3B、 U3C和電阻R10 R16組成； 其中，放大器U3A的腳4接電源Vaa，腳11接地，腳3接模擬開關14，腳 2通過電阻R10接放大器U3B，腳1通過電阻R14接放大器U3C;放大器 U3B的腳4接電源Vaa，腳11接地，腳5接模擬開關14，腳7通過電阻R13 接放大器U3C;放大器U3C的腳4接電源Vaa，腳11接地，腳8接可編程 放大器22;電阻R12、 Rll、 R16分別并聯于放大器U3A、 U3B、 U3C。本實施例中，放大器U3A、 U3B、 U3C所選用的型號為AD8069。所述模擬開關14由單片機U5組成，用于熱電阻和熱電偶的測量轉換以 及熱電偶的測量自校零；其中單片機U5的腳5接地，腳13接電源Vaa，腳 2接熱電偶信號11，腳3接斷偶保護電路，腳6和腳11接測量橋路，腳7 接差分放大器21，腳10接恒流源電路。本實施例中，單片機U5所選用的型號為ADG711。所述測量橋路由電阻R19、 R20、 R21組成，電阻R18提供斷偶保護措 施。所述恒流源電路由運放電路U6和三極管Q1組成，其為所述橋路13提 供激勵電源，可以高速關斷和導通；其中，運放電路U6的腳1接三極管Q1， 腳2接地，腳3接基準電壓5，腳4通過電阻R17接地。本實施例中，運放電路U6所選用的型號為ADA4851-1，三極管Ql所 選用的型號為2N2209。以上已對本發明創造的較佳實施例進行了具體說明，但本發明創造并不 限于所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發明精神的前提下還可 作出種種的等同的變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利 要求所限定的范圍內。
權利要求1.一種溫度變送器，包括一傳感器組件，其包括有集熱電阻和/或熱電偶信號輸入的傳感器和可用于轉換傳感器輸入信號以及自校零的模擬開關；一與傳感器組件相連接的信號調理電路，其包括有一差分放大器，用以作為所述信號調理電路的輸入級，以及一可編程放大器；一與信號調理電路相連接的控制電路；一基于無線傳輸協議的無線通信電路，其與控制電路雙向連接；以及用以提供電源的電池。
2. 如權利要求1所述的溫度變送器，其特征在于所述傳感器組件還包 括一測量橋路， 一為橋路提供電源的恒流源電路以及一斷偶保護電路。
3. 如權利要求1所述的溫度變送器，其特征在于所述控制電路為集合 A/D轉換、微處理器、電源智能管理的單片機，其還包括一用以提供微處理 器低功耗工作頻率的低頻震蕩電路以及一用以提供微處理器正常工作頻率 的高頻震蕩電路。
4. 如權利要求1所述的溫度變送器，其特征在于所述無線通信電路為 ZigBee信號接收及發射天線電路。
5. 如權利要求1、 2、 3或4所述的溫度變送器，其特征在于所述熱電 偶信號直接輸入并連接所述模擬開關，所述熱電阻信號通過所述橋路與所述 模擬開關相連接；所述模擬開關包括有單片機U5，所述單片機U5的腳7 和腳15連接所述差分放大器，所述差分放大器包括有放大器U3C，所述放 大器U3C的腳8連接所述可編程放大器；所述可編程放大器包括有單片機 U4，所述單片機U4的腳2連接所述控制電路；所述控制電路包括有單片機 Ul，所述單片機Ul的腳32、腳33和腳34與基于ZigBee無線傳輸協議的 無線通信電路雙向連接。
專利摘要本實用新型公開了一種基于微功耗短程無線網絡通信技術的溫度變送器，其包括一傳感器組件，其包括有集熱電阻和/或熱電偶信號輸入的傳感器和可用于轉換傳感器輸入信號以及自校零的模擬開關；一與傳感器組件相連接的信號調理電路，其包括有一差分放大器，用以作為所述信號調理電路的輸入級，以及一可編程放大器；一與信號調理電路相連接的控制電路；一基于無線傳輸協議的無線通信電路，其與控制電路雙向連接，以及用以提供電源的電池。本實用新型提供的溫度變送器將原有溫度變送器信號的有線傳輸改為無線傳輸，省去了綜合布線的成本；并且功耗低、抗干擾性高、組網靈活、配置快捷。
文檔編號G01D5/12GK201166913SQ20082005540
公開日2008年12月17日 申請日期2008年2月3日 優先權日2008年2月3日
發明者葉奕菱, 敏 趙 申請人:趙 敏;葉奕菱