[实用新型]一种矿用传感器M2M无线接口

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种传感器M2M接口，尤其是适合在矿井下使用的一种矿用传感器M2M无线接口。

背景技术

为了保障安全生产，煤矿井下安装有瓦斯、温度、风速、压力、设备开停等大量的传感器。目前这些传感器大多还是通过有线方式跟各种专用分站固定连接的，不仅安装麻烦，还会造成传感器采集的数据难以共享。矿山物联网的发展要实现机器互联（Machine-To-Machine，M2M），首先要解决传感器的这种有线的固定连接方式，使其成为独立的可自主通信的无线传感器节点，并能自组织构成无线传感器网络。因此提供一种适合在矿井下使用的传感器无线接口就很有必要。

发明内容

为了克服现有传感器安装麻烦、数据难以共享的问题，本实用新型提供一种将传感器有线通信转换成无线通信的一种矿用传感器M2M无线接口。其无线通信部分符合IEEE802.15.4标准，便于连接网络和其它传感器，有线通信部分包括了目前各种矿用传感器常用的三种标准：1~5V，4~20mA和200~1000Hz。该无线接口结构简单，数据传输稳定，安全可靠，特别适合煤矿井下使用。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种矿用传感器M2M无线接口，包括射频芯片、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4及二极管D1;该无线接口的核心采用内含嵌入式微处理器的射频芯片CC2530，在处理器的输入端口配接电阻和限幅二极管，分别针对三种标准传感器信号构成输入电路，具体做法如下：

1）针对1~5V电压信号，用R1=1.2k欧姆，R2=1.8k欧姆两个电阻分压，变成0.6~3.0V信号，接入CC2530引脚AIN1（P0.1），由CC2530内部的A/D转换器转换成数字信号，由CC2530的射频电路按IEEE802.15.4标准帧格式无线发送出去。

2）针对4~20mA电流信号，用R3=150欧姆电阻串联在电路中构成电流回路，获得0.6~3.0V信号，接入CC2530引脚AIN2（P0.2），由CC2530内部的A/D转换器转换成数字信号，由CC2530的射频电路按IEEE802.15.4标准帧格式无线发送出去。

3）针对200~1000Hz频率信号，用3V的限幅二极管D1和电阻R4=1k欧姆组成双向限幅电路，变成0.6~3.0V信号，然后接入CC2530引脚P1.0，由CC2530内部的计数器计算出频率值，转换成数字信号，由CC2530的射频电路按IEEE802.15.4标准帧格式无线发送出去。

本实用新型的有益效果是：该矿用传感器M2M无线接口将有线信号转换为无线信号，增强了数据传输的灵活性，适应了矿山物联网M2M的共享需要，方便了设备的安装维护，且结构简单、功耗低，各部分元件均符合煤矿井下的安全设备标准，安全可靠。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

在图1中，一种矿用传感器M2M无线接口，包括射频芯片、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4及二极管D1；本实用新型选用片上系统（SoC）架构的射频芯片CC2530，其片内含有嵌入式微处理器、A/D转换器、定时计数器和无线通信模块，通信协议完全符合IEEE802.15.4标准。射频芯片CC2530的P0.1口和电阻R1、R2连接，电阻R1、R2形成分压电路，并在R1的一端接传感器的1~5V电压信号，经分压转换成0.6~3.0V电压信号接入射频芯片CC2530的P0.1口；射频芯片CC2530的P0.2口接传感器的4~20mA电流信号，并通过电阻R3转换成0.6~3.0V的电压信号，电阻R3一端接射频芯片CC2530的P0.2口，另一端下拉接地，射频芯片CC2530的P1.0口通过电阻R4连接200~1000Hz频率信号，并在靠近射频芯片CC2530一端接二极管D1的负极，二极管D1正极接地，二极管D1和电阻R4构成了限幅电路，将200~1000Hz频率信号的幅度电压值限制在0~3.0V，以便与射频芯片CC2530的输入接口P1.0口匹配。

射频芯片CC2530将1~5V电压信号、4~20mA电流信号和200~1000Hz频率信号这三种矿用传感器的标准模拟信号经过A/D转换器和定时计数器转换成数字信号，然后在射频芯片CC2530内部由微处理器控制无线模块将这些数字信号发送出去，完成了有线信号向无线信号的转换。