用于氣電量儀的主從式無線傳輸模塊的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于氣電量儀的主從式無線傳輸模塊，其特征是：包括與上位機連接的主模塊和安裝在氣電量儀上的從模塊，從模塊為多個，從模塊與主模塊無線連接。所述從模塊包括AD轉換芯片、從模塊單片機、從模塊無線傳輸芯片和從模塊天線，AD轉換芯片的輸出端與從模塊單片機的輸入端連接，從模塊單片機連接從模塊無線傳輸芯片，從模塊無線傳輸芯片連接從模塊天線。所述主模塊包括USB轉串口芯片、主模塊無線傳輸芯片、主模塊單片機和主模塊天線；所述主模塊天線與主模塊無線傳輸芯片連接，主模塊無線傳感芯片與主模塊單片機連接，主模塊單片機連接USB轉串口芯片。本發明能夠滿足多臺氣電式數顯量儀和上位機之間數據無線傳輸的需要。
【專利說明】
用于氣電量儀的主從式無線傳輸模塊
技術領域
[0001]本發明涉及一種用于氣電量儀的主從式無線傳輸模塊，尤其是一種無線傳輸模塊，用于將氣電量儀的測量數據上傳至上傳至上位機，屬于無線傳輸及物聯感知技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著現代工業自動化技術的迅速發展，對無線數據通信的需求越來越強烈，對于工業現場，無線傳輸需要具有高可靠性、實時性。智能工廠對生產管理提出了實時化、智能化的要求，原有的氣電式數顯量儀在檢測完工件的尺寸后，通過通訊串口用有線連接的方式將測量得到的數據傳輸給上位機。當有多臺氣電式數顯量儀同時工作的時候，則需在每臺測量儀和上位機之間布線，其布線成本就很高，對時間、安裝和調試成本都有較高的要求，因此測量質檢方面的有線方式越發難于滿足日益發展的智能工廠物聯網需要。而現有的無線模塊如ZigBee，WiFi直接應用于生產線質檢測量方面存在一些問題。若將物聯感知技術與之相結合，則可以加強量儀及上位機間的信息交換，簡化一些校正操作，使其更實時化、智能化。
[0003]因此，確有必要進行改進以解決現有的不足。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種用于氣電量儀的主從式無線傳輸模塊，能夠滿足多臺氣電式數顯量儀和上位機之間數據無線傳輸的需要。
[0005]按照本發明提供的技術方案，一種用于氣電量儀的主從式無線傳輸模塊，其特征是:包括與上位機連接的主模塊和安裝在氣電量儀上的從模塊，從模塊為多個，從模塊與主模塊無線連接。
[0006]進一步的，所述從模塊包括接收氣電量儀輸出的電壓信號并將電壓信號轉換成數字信號的AD轉換芯片、從模塊單片機、從模塊無線傳輸芯片和從模塊天線，所述AD轉換芯片的輸出端與從模塊單片機的輸入端連接，從模塊單片機連接從模塊無線傳輸芯片，從模塊無線傳輸芯片連接從模塊天線。
[0007]進一步的，所述從模塊還包括用于與氣電量儀連接的接口。
[0008]進一步的，所述從模塊還包括用于取電的從模塊電壓轉換芯片。
[0009]進一步的，所述從模塊還包括時鐘芯片，時鐘芯片與從模塊單片機連接。
[0010]進一步的，所述從模塊還包括從模塊蜂鳴器和從模塊LED燈，從模塊蜂鳴器和從模塊LED燈與從模塊單片機連接。
[0011 ]進一步的，所述主模塊包括USB轉串口芯片、主模塊無線傳輸芯片、主模塊單片機和主模塊天線;所述主模塊天線與主模塊無線傳輸芯片連接，主模塊無線傳感芯片與主模塊單片機連接，主模塊單片機連接USB轉串口芯片。
[0012]進一步的，所述主模塊還包括與上位機連接的USB接口。
[0013]進一步的，所述主模塊還包括主模塊電壓轉換芯片，主模塊電壓轉換芯片連接主模塊單片機。
[0014]進一步的，所述主模塊還包括主模塊蜂鳴器和主模塊LED燈，主模塊蜂鳴器和主模塊LED燈連接主模塊單片機。
[0015]本發明具有如下有益效果:
(1)本發明采用無線傳輸能大大降低布線成本，本發明采用無線傳輸技術代替原有的有線RS485網，能夠點對點的通訊，多個無線發送模塊與一個無線接收模塊連接組成網絡，最多可擴展至100個；
(2)本發明在原有LED燈閃爍的基礎上，增加蜂鳴器，通過不同聲音來提示操作者數據是否接收成功，如果接收失敗，則操作者重新發送數據，這大大增加了數據接收成功的可靠性，避免丟失需要保存的數據；
(3)本發明專用于質檢測量儀器，可根據測量值計算多種參數，并附加測量實時時間作為數據包發送保存，便于生產管理；
(4)對于電氣特性相同，誤差產生單一的檢測情況，可通過主從模塊間的物聯感知簡化量具校正，被動增加校準次數，降低校準儀器數量。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明用于氣電量儀的主從式無線傳輸模塊的框圖。
[0017]圖2為所述從模塊的結構圖。
[0018]圖3為所述主模塊的結構圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合具體附圖對本發明作進一步說明。
[0020]如圖1?圖3所示:所述用于氣電量儀的主從式無線傳輸模塊包括上位機1、主模塊
2、USB接口201、USB轉串口芯片202、主模塊電壓轉換芯片203、主模塊無線傳輸芯片204、主模塊單片機205、主模塊蜂鳴器206、主模塊LED燈207、主模塊天線208、氣電量儀3、從模塊4、接口 401、AD轉換芯片402、從模塊電壓轉換芯片403、從模塊無線傳輸芯片404、時鐘芯片405、從模塊單片機406、從模塊蜂鳴器407、從模塊LED燈408、從模塊天線409等。
[0021]如圖1所示，本發明所述用于氣電量儀的主從式無線傳輸模塊，包括與上位機I連接的主模塊2和安裝在氣電量儀3上的從模塊4，從模塊4為多個、均與主模塊2連接。
[0022]如圖2所示，所述從模塊4包括接口401、AD轉換芯片402、從模塊電壓轉換芯片403、從模塊無線傳輸芯片404、時鐘芯片405、從模塊單片機406、從模塊蜂鳴器407、從模塊LED燈408和從模塊天線409;所述接口 401用于與氣電量儀3連接;所述AD轉換芯片402用于接收氣電量儀3輸出的電壓信號，并將氣電量儀3輸出的電壓信號轉換成數字信號;所述從模塊電壓轉換芯片403用于取電，工作電壓為5V;所述AD轉換芯片402的輸出端連接從模塊單片機406的輸入端，從模塊電壓轉換芯片403分別連接從模塊單片機406和時鐘芯片405，從模塊單片機406連接從模塊無線傳輸芯片404、從模塊蜂鳴器407和從模塊LED燈408，從模塊無線傳輸芯片404連接從模塊天線409。
[0023]如圖3所示，所述主模塊2包括USB接口201、USB轉串口芯片202、主模塊電壓轉換芯片203、主模塊無線傳輸芯片204、主模塊單片機205、主模塊蜂鳴器206、主模塊LED燈207和主模塊天線208;所述主模塊天線208與主模塊無線傳輸芯片204連接，主模塊無線傳感芯片204與主模塊單片機205連接，主模塊單片機205連接USB轉串口芯片202、主模塊電壓轉換芯片203、主模塊蜂鳴器206和主模塊LED燈207 ；所述USB接口 201用于與上位機I連接;所述主模塊電壓轉換芯片203與USB接口 201連接，用于取電，工作電壓為5V。
[0024]所述從模塊的工作電壓為5V，工作頻率選擇433MHz，調制方式LoRa，靈敏度為_111至IJ-148 dBm，單幀數據發送時間小于0.5s。所述主模塊的工作電壓為5V，工作頻率選擇433MHz，調制方式LoRa，靈敏度為_111到-148 dBm。
[0025]單片機與無線傳輸芯片之間通過SPI進行數據傳輸。數據協議格式為:起始位(0X40)+設備地址號+測量數據+數據校驗和+分隔位(0X40)+設備組號+結束位(0X52)。設備地址號為氣電量儀的編號，其范圍為1-100，設備組號范圍為1-5。測量數據為氣電量儀實際所測工件尺寸。
[0026]所述AD轉換芯片402采用RS-485收發芯片，用于接收RS-485信號并轉換成數字TTL信號。
[0027]本發明所述用于氣電量儀的主從式無線傳輸模塊的工作過程:
(I)將主模塊與電腦的任意USB 口連接，通過上位機軟件對整個系統進行初始化；
(2 )將從模塊安裝在氣電量儀上，氣電量儀通過從模塊接入無線網絡，向上位機發出組號地址請求，上位機返回當前空置的地址位，從模塊自動設置好設備組號地址;一臺主模塊分配固定組號地址，氣電量儀通過從模塊自動分配分組地址，最多可以將100臺氣電量儀的測量數據上傳至一臺上位機；
氣電量儀本身具備獨立的地址，操作者可在I號到100號之間任意設置，從模塊不參與設置這個地址。從模塊的組號地址用來將數量超過100臺氣電量儀分組。在一個區域內可以最多使用5個主模塊來接收最多500臺氣電量儀的數據；
(3)打開上位機軟件，用來接收測量數據；
(4)氣電量儀測量工件尺寸完畢，從模塊將氣電量儀輸出的RS-485信號轉換成數字TTL信號，進行數據處理后得到工件的實際工件尺寸值，并計算測量數據的校驗和作為數據包發送;主模塊接收到數據，地址匹配合格后，反饋一個接收完成信號，同時將數據通過USB接口傳輸給上位機;測量端從模塊通過蜂鳴器產生不同的聲音和LED燈發出不同的顏色，來提示操作者數據是否發送成功。
[0028]本發明專用于氣電量儀的數據傳輸，所傳輸的數據量較小，對數據傳輸的速度要求不高，選用433MHz頻段，該頻段無線信號的穿透能力強，傳輸的距離可在200m以上，滿足多臺氣電量儀遠距離傳輸數據的要求。
[0029]現有技術中的中央節點要與多機連接，線路較多，采用無線傳輸之后能大大降低布線成本。本發明采用無線傳輸技術代替原有的有線RS-485網，如圖1所示，能夠點對點的通訊，多個從模塊與一個主模塊連接組成網絡，最多可擴展至500個。
[0030]現有技術中的一些無線傳輸模塊，使用LED燈閃爍來提示數據接收成功，由于LED燈較小，在使用過程中容易忽視。一些通訊接口常設置在儀器背面，也會造成指示燈不容易觀察的情況。本發明在原有LED燈閃爍的基礎上，增加蜂鳴器，通過不同聲音來提示操作者數據是否接收成功。主模塊成功接收到數據后，會反饋一個接收完成信號，從模塊接收這個反饋信號從而判斷數據是否發送成功。操作者可通過蜂鳴器的聲音提示或者通過LED燈的閃爍方式來判斷測量數據是否上傳成功。如果接收失敗，則操作者重新發送數據，這大大增加了數據接收成功的可靠性，避免丟失需要保存的數據。
【主權項】
1.一種用于氣電量儀的主從式無線傳輸模塊，其特征是:包括與上位機(I)連接的主模塊(2)和安裝在氣電量儀(3)上的從模塊(4)，從模塊(4)為多個，從模塊(4)與主模塊(2)無線連接。2.如權利要求1所述的用于氣電量儀的主從式無線傳輸模塊，其特征是:所述從模塊(4)包括接收氣電量儀(3)輸出的電壓信號并將電壓信號轉換成數字信號的AD轉換芯片(402)、從模塊單片機(406)、從模塊無線傳輸芯片(404)和從模塊天線(409)，所述AD轉換芯片(402)的輸出端與從模塊單片機(406)的輸入端連接，從模塊單片機(406)連接從模塊無線傳輸芯片(404)，從模塊無線傳輸芯片(404)連接從模塊天線(409)。3.如權利要求2所述的用于氣電量儀的主從式無線傳輸模塊，其特征是:所述從模塊(4)還包括用于與氣電量儀(3)連接的接口(401)。4.如權利要求2所述的用于氣電量儀的主從式無線傳輸模塊，其特征是:所述從模塊(4 )還包括用于取電的從模塊電壓轉換芯片(403 )。5.如權利要求2所述的用于氣電量儀的主從式無線傳輸模塊，其特征是:所述從模塊(4)還包括時鐘芯片(405)，時鐘芯片(405)與從模塊單片機(406)連接。6.如權利要求2所述的用于氣電量儀的主從式無線傳輸模塊，其特征是:所述從模塊(4)還包括從模塊蜂鳴器(407)和從模塊LED燈(408)，從模塊蜂鳴器(407)和從模塊LED燈(408)與從模塊單片機(406)連接。7.如權利要求1所述的用于氣電量儀的主從式無線傳輸模塊，其特征是:所述主模塊(2)包括USB轉串口芯片(202)、主模塊無線傳輸芯片(204)、主模塊單片機(205)和主模塊天線(208);所述主模塊天線(208)與主模塊無線傳輸芯片(204)連接，主模塊無線傳感芯片(204)與主模塊單片機(205)連接，主模塊單片機(205)連接USB轉串口芯片(202)。8.如權利要求7所述的用于氣電量儀的主從式無線傳輸模塊，其特征是:所述主模塊(2)還包括與上位機(I)連接的USB接口(201)。9.如權利要求7所述的用于氣電量儀的主從式無線傳輸模塊，其特征是:所述主模塊(2)還包括主模塊電壓轉換芯片(203)，主模塊電壓轉換芯片(203)連接主模塊單片機(205)。10.如權利要求7所述的用于氣電量儀的主從式無線傳輸模塊，其特征是:所述主模塊(2)還包括主模塊蜂鳴器(206)和主模塊LED燈(207)，主模塊蜂鳴器(206)和主模塊LED燈(207)連接主模塊單片機(205)。
【文檔編號】G08C17/02GK105869378SQ201610403842
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月8日
【發明人】周豐偉, 宋東風, 朱奎, 彭詩暉, 康信坤
【申請人】無錫富瑞德測控儀器股份有限公司