[实用新型]一种电流环取电的微功率无线采集测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及数据采集测量领域的装置及其实现方法，具体涉及一种电流环取电的微功率无线采集测量装置。

背景技术

目前湿度、压力、流量等传感器大多采用4~20mA电流环的方式输出测量结果，在将4~20mA电流环的电流模拟量转换成数字量的过程中，往往需要加装额外的A/D转换采集测量装置，经A/D转换后以数字信号的形式输出。但是加装的A/D转换采集测量装置有两个地方可能会涉及到布线：电源供电和数字信号输出。现场布线增加了施工难度、施工费用和施工时间。目前已有的采集测量设备可以实现数据无线传输，但是在电源供电方面仍然需要外接电源。这样就增加了施工成本、施工难度和施工时间，不利于采集测量设备实现数据无线传输。

随着低功耗、具有休眠功能的微功率无线和低功耗MCU的出现，使我们利用电流环的微功率电能作为微功率无线采集测量装置的电源实现信号采集测量和无线传输成为可能。电流环的输出范围为4~20mA，电流环可为微功率无线采集测量装置至少4mA的供电。微功率无线采集测量装置在休眠期间总电流可做到小于100uA，在正常工作期间包括无线收发最大总电流一般在70mA以下。按休眠间隔4S，唤醒后工作0.2S计算，其平均工作电流为：

          I=W/t=(0.1mA×3.8S+70mA×0.2S)/4S=3.595mA；

因此采用电流环供电后，可以满足采集间隔大于4秒的采集应用，4秒的采集间隔可以满足大部分的现场数据采集。这也为我们实现免布线进行现场数据定时采集提供了可能。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种电流环取电的微功率无线采集测量装置，通过电流环取电来解决电源供电问题，再辅以微功率无线模块通过无线方式传输数据，在电源供电和数字信号输出两方面实现现场免布线，降低施工难度，节省施工费用和施工时间。

本实用新型的目的是采用下述技术方案实现的：

一种电流环取电的微功率无线采集测量装置，其改进之处在于，所述测量装置包括：电流环切换电路、超级电容、电压监测电路、电流环取样电路、稳压电路、微控制单元MCU和无线模块；所述电流环切换电路分别与超级电容、电压监测电路和电流环取样电路连接；所述稳压电路分别与超级电容、电压监测电路和微控制单元MCU连接；所述微控制单元MCU与无线模块连接。

其中，所述电流环切换电路包括电子开关S1和S2；所述电流环取样电路包括电阻R1和R2；

所述电子开关S1、电阻R1和电阻R2依次串联，组成S1-R1-R2支路；所述电子开关S2和超级电容C1依次串联，组成S2-C1支路；所述S1-R1-R2支路和S2-C1支路并联；所述S1-R1-R2支路和S2-C1支路均接地；

在电子开关S1和S2的输入端形成I+端口；在电阻R2的输入端形成I-端口；电阻R2的电压降为Ui，Ui接入微控制单元MCU的A/D转换器，Ui电压的大小反映了电流环电流的大小。

其中，所述电子开关S1和S2采用电力电子器件MOS管组成；所述电阻R1和R2串联组成电流环的负载电阻。

其中，所述超级电容C1的最小放电电压范围在3.6~3.9V之间；所述超级电容C1的最大耐压为5V。

其中，所述电压监测电路采用MAX6459监测芯片进行电压监测；所述MAX6459监测芯片包括两路窗口电压监测，每路电压监测方式均为窗口电压监测，每路均可设定窗口电压，窗口电压包括电压上限U_TH+和电压下限U_TH-；所述MAX6459监测芯片包括两路输出电压，分别为OUTA和OUTB。

其中，所述稳压电路采用LTC1844稳压芯片对微控制单元MCU的供电电压进行稳压；所述LTC1844稳压芯片包括IN引脚、OUT引脚、引脚、BYP引脚和GND引脚；

V_IN端接入IN引脚；在V_IN端接入滤波电容C2；

V_OUT端接入OUT引脚，在V_OUT端接入滤波电容C3；

旁路电容C4接入BYP引脚；

所述电压监测电路OUTA接入引脚；OUTB控制电子开关S2的开断；

所述GND引脚接地。

其中，所述滤波电容C2、C3和旁路C4均接地；所述滤波电容C2和C3均为1 μF；所述旁路电容C4为0.1μF。