[实用新型]微功耗无线压力变送器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种变送器，尤其是微功耗无线压力变送器。

背景技术

石油开采中，油井生产状况通过油管压力的变化来反映在日常管理中，常根据井口的油压和套压变化，并结合其他资料进行油井生产分析，及时而准确地测量井口的压力是非常重要的油田生产环境比较恶劣，要求仪器能在0～10MPa，－35～＋55℃的条件下进行准确测量。压力变送器是一种用来测量压力的单片机系统，然而目前许多压力变送器的数据通讯采用有线方式，电源采用集中供电，这样既不便于安装拆卸维护维修，又给油井的各种施工以及日常生产管理带来不便。因此，需要考虑采用无线通讯模块进行数据传输，测量系统采用电池供电为了延长电池的使用时间，降低测量仪器的功耗是非常必要的。

发明内容

鉴于以上原因，本实用新型提供了一种微功耗无线压力变送器。用来实现对井口压力的快速准确测量。系统设计中，为了降低功耗，外部电路均采用微功耗设计方式，并通过精确电源管理，关闭不用的模块，使设备处于低功耗状态。同时，采用微功耗编程技术，进一步延长了电池的使用寿命。设计中，选用TR3001无线发射接收芯片作为无线发射接收模块，实现了测量数据的无线传输，通过合理的研究与设计，提高了压力数据的采集精度。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种微功耗无线压力变送器，包括压力传感模块、信号调理模块、主控制模块、温度传感模块、无线通讯模块、显示模块、精确电源管理模块，其特征在于，主控制模块分别与信号调理模块、温度传感模块、无线通讯模块、显示模块连接，精确电源管理模块还分别与压力传感模块、信号调理模块、主控制模块、无线通讯模块连接，信号调理模块还与压力传感模块连接。压力传感模块将采集到的压力数据，通过信号调理模块转换，转换后的数字信号再由主控制模块将温度传感模块采集的环境温度参数进行补偿和计算，并通过显示模块进行显示，最后通过无线通讯模块将数据发送到上位机，为了降低功耗，外部电路均采用微功耗设计方式，并通过精确电源管理模块，关闭不用的模块，使设备处于低功耗状态。

本实用新型的有益效果是，实现对井口压力的快速准确测量，具有较高的实用性。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图。

具体实施方式

在图1中，一种微功耗无线压力变送器，包括压力传感模块1、信号调理模块2、主控制模块3、温度传感模块4、无线通讯模块5、显示模块6、精确电源管理模块7，其特征在于，主控制模块3分别与信号调理模块2、温度传感模块4、无线通讯模块5、显示模块6连接，精确电源管理模块7还分别与压力传感模块1、信号调理模块2、主控制模块3、无线通讯模块5连接，信号调理模块2还与压力传感模块1连接。压力传感模块1将采集到的压力数据，通过信号调理模块2转换，转换后的数字信号再由主控制模块3将温度传感模块4采集的环境温度参数进行补偿和计算，并通过显示模块6进行显示，最后通过无线通讯模块5将数据发送到上位机，为了降低功耗，外部电路均采用微功耗设计方式，并通过精确电源管理模块7，关闭不用的模块，使设备处于低功耗状态。

压力传感模块1是利用半导体材料的压阻效应制成的压力传感器件，其核心部分是一块沿某晶向切割的N型圆形硅膜片。在膜片上利用集成电路工艺方法扩散4个阻值相等的P型电阻，用导线将其构成惠斯通电桥。使用恒流源给惠斯通电桥供电初始状态电桥平衡，当被测介质的压力作用于传感器的膜片上时，膜片将产生与介质压力成正比的微位移，同时传感器的电阻值发生变化，此时，电桥处于不平衡状态，输出电压不为零。信号调理模块2选用的核心部件是AD694。AD694是一种单片电压电流转换器。它将输入电压信号转换成标准的0～20mA电流信号，由于频率信号产生电路产生的波形不是很规则，须经过CD4013进行整形处理。主控制模块3采用的是超低功耗单片机MSP430F449，低工作电压：1.8～3.6V；超低功耗：活动模式下工作电流为0.28mA，等待模式下为0.001mA，片内资源丰富，有精密硬件乘法器，2个16位定时器，1个8路的具有内部参考电平采样保持和自动扫描特性的12位的A/D模数转换器，片内带有LCD驱动功能，可直接驱动LCD显示，驱动段数可达160段。温度传感模块4使用DS18B20温度传感器读取环境温度参数，提供给信号单片机MSP430F449，作为软件温度补偿的依据。无线通讯模块5采用的TR3001无线发射接收芯片，它是单片短距离无线收发一体芯片，工作频率为315MHz，在一个20脚的芯片中集成了高频发射、高频接收、OOK/ASK调制与解调、脉冲发生器、AGC等电路，其发射模式工作电流是12mA。显示模块6采用的是LCM128645ZK，该模块可显示汉字及图形, 内置8192 个中文汉字( 16×16点阵)、128个字符( 8×16点阵)。精确电源管理模块7采用双电压电源的电源管理模块LTC3548，LTC3548是双通道同步降压型DC/DC稳压器，该器件的工作输入电压范围为2.5~5.5V，并具有2.25MHz的固定开关频率，其输出可在0.6～5V范围内独立调节。2个内置开关在最大输出电流条件下具有很高的效率，且内部补偿功能最大程度地减少了外部元件的数目和电路板面积。