[实用新型]一种CAN总线传感器节点

说明书

技术领域

本实用新型属于无线传感器网络、混杂现场总线、嵌入式系统技术领域，具体涉及一种可用于化工安全监控的CAN总线传感器节点。

背景技术

随着无线通信技术的发展，无线通信设备不断成熟，成本也进一步的降低，为了解决工业环境及过程控制环境下的许多移动对象、旋转对象以及危险环境对象的监测与控制问题，出现了一种混杂的有线/无线现场总线（hybrid wired/wireless field bus）的新技术。

在工作环境较为恶劣、安全生产风险较高的化工企业，混杂现场总线技术可以随作业现场进行部署，迅速地覆盖所有工段。当现场工作人员携带无线传感器节点时，还可以利用无线传感器网络的定位技术对工作人员进行实时定位，万一发生事故可以对作业现场的工作人员在事故发生时刻的位置进行跟踪，便于设计高效的应急救援方案。基于混杂现场总线技术的现代化化工安全监控系统包括ZigBee与CAN总线之间的有线/无线网关、基于ZigBee的无线传感器节点、基于CAN总线的传感器节点等。

其中，CAN总线传感器节点可提供远距离、可靠、实时的现场环境参数与设备参数监测服务。由于化工企业生产环境较恶劣，CAN总线传感器节点的设计要充分考虑防潮、防腐、防爆、成本、功耗以及本质安全等因素。尤其是在事故发生后的生存能力要强，因为这是应急救援过程中的信息生命线。

发明内容

本实用新型提供了一种基于CAN总线技术、可用于化工安全监控的CAN总线传感器节点。该节点可用于监测化工工艺现场的环境参数与设备参数。

本实用新型采取的具体技术方案：

一种CAN总线传感器节点包括电源管理模块、环境参数采集模块、CAN传输模块、处理器模块。

所述电源管理模块包括7.4V锂电池、5V电压转换电路、3.3V电压转换电路、1.8V电压转换电路。锂电池JS-7.4V-2.2AH为5V电压转换电路提供电源；5V电压转换电路的核心为SPX1117M3-5.0低压差线性稳压电源芯片，其输出供给3.3V电压转换电路、1.8V电压转换电路和CAN传输模块；3.3V电压转换电路的核心为SPX1117M3-3.3低压差线性稳压电源芯片，其输出供给处理器模块和环境参数采集模块；1.8V电压转换电路的核心是SPX1117M3-1.8低压差线性稳压电源芯片，其输出供给处理器模块。

所述环境参数采集模块包括温湿度采集单元和气压采集单元。温湿度采集单元SHT21数字式温湿度传感器和处理器模块的Inter－Integrated Circuit(I²C)总线相连，电源端和3.3V电压转换电路相连；气压采集单元MS5607数字式气压计和处理器模块的串行外设接口 (Serial Peripheral Interface，SPI)相连，电源端和3.3V电压转换电路相连。

所述CAN传输模块包括光耦隔离单元、CAN收发单元和电源隔离单元。光耦隔离单元的核心为高速光耦6N137，其一端和处理器的CAN接口连接，另一端和CAN收发单元连接，电源端和5V电压转换电路以及电源隔离单元连接；CAN收发单元的CAN总线信号端和终端电阻连接，电源端和电源隔离单元连接；电源隔离单元的核心为电源隔离器件B0505，其输入端和5V电压转换电路连接。

所述处理器模块以处理器LPC2109FBD64/01为核心，在其外围分别搭建了复位电路、晶振电路、JTAG电路以及ISP电路。并且对处理器的各电源引脚进行了退藕处理，复位电路采用专用的复位芯片MAX811S。处理器电源端分别和3.3V电压转换电路、1.8V电压转换电路相连;处理器的CAN接口与CAN收发模块连接；SPI接口和QIYA 气压采集单元连接；I²C接口和温湿度采集单元连接；处理器电源端与3.3V电压转换电路、1.8V电压转换电路连接。

和现有节点设备相比，该节点设备具有如下优点：

1、传输距离远、实时性强。该节点设备采用CAN现场总线协议，可实现长距离、实时采集和传输多种环境参数（包括温度、湿度、气压等）。

2、数据处理速度快，升级潜力大。本实用新型采用ARM7内核的高性能处理器，相比传统设备数据处理能力大大提高，并且选用的处理器外设丰富，具有极大升级潜力。

3、设备运行功耗低。节点设备的软硬件都采用低功耗设计，能够长时间运行。