[发明专利]低功耗电池供电无线远传压力传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种压力传感器，尤其涉及该压力传感器的电路模块。

背景技术

随着城市化、工业化步伐的加速，压力传感器在管网系统(如，城市供水系统、排水排污系统、城市天然气系统、野外石油天然气等)、工业生产制造等行业中起到了举足轻重的作用，特别是网管工程建设日益庞大，各网管监测分布范围广，数量多，甚至地处山区，环境恶劣。因此采用传统常规有线方式的压力传感器组成的管网系统建设难度大，周期长，造价高，运行成本高，易受到破坏等。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供了一种低功耗电池供电无线远传压力传感器，旨在解决上述的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：防水外壳；在所述的防水外壳内底部安置扩散硅芯体；在所述的防水外壳内还包括：快速接头、挡圈、孔用弹性挡圈、变送电路板、主控(MCU)电路板、GPRS无线模块、GPS模块以及电池组；所述的扩散硅芯体安装在快速接头内，用挡圈固定扩散硅芯体；所述的变送电路板安放在孔用弹性挡圈上，扩散硅芯体的桥输出接于变送电路板输入端，变送电路板数据输出接口与主控(MCU)电路板相连；所述的主控(MCU)电路板上的GPRS、GPS接口与GPRS模块和GPS模块分别相连；电池组与主控电路板相连供电；通过主控电路板给GPRS模块、GPS模块、变送电路板以及扩散硅芯体供电；在所述的防水外壳顶部上分别安置GPS天线和GPRS天线；所述的扩散硅芯体与安置在防水外壳外的不锈钢膜片相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：能实现压力、温度和传感器的地理位置信息等的远距离无线采集传输，并易于集中数据管理和分析；由于采用低功耗高精度的数据采集校准芯片、低功耗MCU和成熟稳定的中国移动无线GPRS网络为通讯平台，具有电池供电，低功耗，电池使用寿命时间长，防水性能好，系统稳定可靠，安装方便，建设成本低，维护简单等优点。

附图说明

图1是本发明的模块图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

由图1可见：本发明包括：防水外壳12；在所述的防水外壳12内底部安置扩散硅芯体1；在所述的防水外壳12内还包括：快速接头2、挡圈3、孔用弹性挡圈4、变送电路板5、主控(MCU)电路板6、GPRS无线模块7、GPS模块8以及电池组11；所述的扩散硅芯体1安装在快速接头2内，用挡圈3固定扩散硅芯体1；所述的变送电路板5安放在孔用弹性挡圈4上，扩散硅芯体1的桥输出接于变送电路板5输入端，变送电路板5数据输出接口与主控(MCU)电路板6相连；所述的主控(MCU)电路板上的GPRS、GPS接口与GPRS模块7和GPS模块8分别相连；电池组11与主控电路板6相连供电；通过主控电路板给GPRS模块7、GPS模块8、变送电路板5以及扩散硅芯体1供电；在所述的防水外壳12顶部上分别安置GPS天线9和GPRS天线10；所述的扩散硅芯体1与安置在防水外壳12外的不锈钢膜片101相连。

本发明中扩散硅芯体为扩散硅压力敏感芯片封装到316L不锈钢外壳中，外加压力通过不锈钢膜片、内部密封的硅油传递到敏感硅片上，敏感硅片不直接接触被测介质，形成压力测量的隔离结构，因此该产品可以应用于各种场合，包括恶劣的腐蚀性介质环境。变送电路板是用于扩散硅芯体电路放大，温度补偿，线性校准，及量化后的温度和压力数字信号输出(I2C协议)。主控(MCU)电路板负责读取变送电路板输出的温度和压力数字信号，控制GPS模块并读取其传送来的数据，并通过GPRS模块将各种数据(如温度、压力、经度、纬度、时间等等)以TCP/IP通信协议上传给数据服务器，并对各模块电源进行低功耗管理。GPRS模块用于主控(MCU)电路板与数据服务器之间的数据交换，GPS模块用于读取传感器地理位置的经度和纬度数据，电池为整个系统提供电能。

本发明低功耗电池供电无线(GPRS)远传压力传感器的工作原理如下：主控(MCU)电路板的MCU在到达设定时间时，就会从睡眠模式进入正常工作模式，执行程序设置的任务。首先，通过指令唤醒变送电路板的压力测量芯片，变送电路板的压力测量芯片唤醒后，就对扩散硅芯体产生的差分信号进行放大，采集和转换，并进行温度补偿和线性校准，最后将量化后的温度和压力数字信号以I2C协议输出，主控(MCU)电路板的MCU通过I2C协议读取到变送电路板送出的温度和压力信号后存贮到缓存中，主控(MCU)电路板的MCU接着启动GPS模块的并采集当前的地理位置信息(经度和纬度)，然后主控(MCU)电路板的MCU整合这些数据(温度、压力、经度、纬度、时间等等)。然后控制GPRS模块通过中国移动的GPRS无线网络以TCP/IP协议发送给互联网上的数据服务器。在接收到数据服务器传回的数据验证成功信息后。主控(MCU)电路板的MCU进入睡眠模式，并切断GPRS模块和GPS模块电源，使整个系统进入低功耗状态。当下一次设定时间到时，MCU再次被唤醒，如此循环，就将各个时间点的压力温度及其它数据上传到数据服务器，同时主控(MCU)电路板的MCU可根据设定的条件(如压力上下限报警)，在侦测到满足这些条件时，就及时主动将相关信息上传到数据服务器。在数据服务器上运行的监控软件系统可以实时监控所有的设备运行状况并记录所有的上传数据，并能生成数据报表进行数据分析和查询。同时可以通过互联网根据权限设定随时随地监控和查询相关设备和数据。这样极大方便了作业人员和管理人员对设备状况和信息的及时掌控。