[发明专利]一种网络传感器

摘要

本发明提供基于IEEE1451.2的测量粉尘浓度的网络传感器，其由四部分组成：前端传感器、智能传感器接口模块、TII接口模块、网络适配器模块，克服了现有传感器上位网络不兼容、前端传感器不互换的缺点，提高了传感器的网络兼容性和互操作性，实现矿井下采集粉尘浓度的网络共享。

主权项

1.一种网络传感器，其特征在于，包括：前端传感器、通过数据线与前端传感器连接的智能传感器接口模块、网络适配器模块、连接智能传感器接口模块和网络适配器的TII接口模块；网络传感器工作时，前端传感器将接收待测的粉尘浓度转化为模拟的电信号，并将信号送入智能传感器接口模块，模拟信号经智能传感器接口模块内部进行调理和AD转换，转换后的数字信号通过智能传感器处理器进行数据处理并将信息存储到传感器电子数据表单中，网络适配器模块通过TII接口模块对数据进行读取；并由网络适配器处理器进行数据校正；处理结束的数据通过网络接口模块把数据传输到网络；所述前端传感器包括：金属屏蔽外壳、绝缘管、感应电极，其中：金属屏蔽外壳选用金属铝材料，其上有人机交互部分的开口，分别安装数码管显示模块和键控模块；绝缘管的材料为聚四氟乙烯，绝缘管的两端为通孔式的，其内壁为粉尘颗粒流经的风道；感应电极选用铜片制作，其采用圆环式的结构镶绕在绝缘管的外壁中间位置，在感应电极上有同轴电缆线接到电极上方的硬件系统中，用铝材料将前端传感器的电极与电子电路进行密闭衔接设计，形成一个统一的外壳整体，从而达到电磁屏蔽的效果；所述的智能传感器接口模块，包括信号调理模块、数字转换模块、传感器电子数据表单和微处理模块，其中信号调理模块包括信号采集放大电路和滤波电路；所述信号采集放大电路以运算放大器为核心，构成二级放大电路；第一级放大电路的反馈部分采用T型反馈电阻网络，在反馈回路中并联电容进行电路的频率补偿；第一级放大电路中，前端传感器信号经过R1后与放大器A1的管脚2连接，电阻R1与电阻R2和电阻R3串联后与放大器A1的管脚6连接，电容C5与电阻R2和电阻R3并联，放大器A1的管脚3与电阻R5连接后接地，放大器A1的管脚4接‑5V电源，电容C2一侧与放大器A1的管脚4连接，另一侧接地，放大器A1的管脚7接5V电源，电容C1一侧与放大器A1的管脚7连接，另一侧接地，电阻R4一侧与电阻R2连接，一侧接地；第二级放大电路采用电压串联负反馈网络；第二级放大电路中，经第一级放大电路放大的信号与电阻R6连接后与放大器A2的管脚3相连，电阻R7一侧与放大器A2的管脚2连接，一侧接地，电阻R8一侧与放大器A2的管脚2连接，一侧与放大器A2的管脚6连接，放大器A2的管脚4接‑5V电源，电容C7一侧与放大器A2的管脚4连接，另一侧接地，放大器A2的管脚7接5V电源，电容C6一侧与放大器A2的管脚7连接，另一侧接地，放大器A2的管脚6输出经放大的信号；所述滤波电路包括巴特沃斯低通滤波电路和50Hz陷波电路；所述巴特沃斯低通滤波电路选用二阶低通滤波，截止频率为100Hz；巴特沃斯低通滤波电路信号经传感信号收集放大电路将信号放大后输入，电路中输入线路连接电阻R9，电阻R9与电阻R10串联后连接放大器A3的管脚3，电容C9一侧连接放大器A3的管脚3，一侧接地，放大器A3的管脚4连接‑5V电源，电容C10一侧连接放大器A3的管脚4，一侧接地，放大器A3的管脚2 连接电阻R11后接地，电阻R12连接放大器A3的管脚2与放大器A3的管脚6，放大器A3的管脚7连接5V电源，电容C16一侧连接放大器A3的管脚7，另一侧接地，电容C8连接于电阻R9与放大器A3的管脚6之间，信号最终由放大器A3的管脚6输出；所述50HZ陷波电路选用品质因数Q值可调的有源双T型双跟随电路；50HZ陷波电路中，信号由巴特沃斯低通滤波电路中放大器A3的管脚6输入，电容C11与电容C12串联，电容C11的另一侧与放大器A3的管脚6连接，电容C12的另一侧与放大器A4的管脚3相连，放大器A3的管脚6与电阻R13和电阻R14串联后连于放大器A4的管脚3上，放大器A4的管脚2与放大器A4的管脚1连接，放大器A4的管脚8连接5V电源，电容C14一侧连于放大器A4的管脚8，另一侧接地，电容C13与电阻R13形成串联关系，电容C13的另一侧连于放大器A5的管脚7处，电阻R15与电容C11形成串联相连接，电阻R15的另一侧与放大器A5的管脚7相连，放大器A5的管脚7与放大器A5的管脚6相连，放大器A5的管脚4连接‑4V电源，电容C11一侧与放大器A5的管脚4相连，另一侧接地，放大器A5的管脚5与滑动变阻器Rw滑动侧相连，滑动变阻器Rw一侧接地一侧与放大器A5的管脚1相连，信号经放大器A4的管脚1输出；所述智能传感器的微处理模块为处理器芯片；所述的网络适配器模块包括两个通讯接口和微处理模块；所述的TII接口为RS232接口。