[發明專利]微生物燃料電池電壓的無線數據采集系統

無效

• 申請號: 201110143026.8
• 申請日: 2011-05-30
• 公開（公告）號: CN102222405A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 趙志偉;劉凱;江和龍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;G01R31/36
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于數據采集領域，特別涉及一種對微生物燃料電池電壓數據進行無線采集的系統。

背景技術

微生物燃料電池是一種利用微生物將有機物中的化學能直接轉化成電能的裝置。在對微生物燃料電池特性的研究過程中，需要對電池電壓進行測量與分析，包括陽極電勢、陰極電勢以及電極電勢差等，在存在外接負載時，通常還需要測量負載兩端的電勢差，因此測量儀器應具備多個通道以滿足微生物燃料電池多路電壓信號的測量要求。

微生物燃料電池由于其特殊的工作原理，其輸出電壓較低，單個普通的微生物燃料電池開路電壓一般在800mV以下，其電壓微弱，信號變換緩慢，為了達到較高的測量精度，需要電壓轉換器件具備較高的轉換精度。此外，由于微生物燃料電池是利用有機物中的微生物新陳代謝來將化學能轉換為電能，在實際的研究與應用中，電池的實體通常置于湖泊、河流等野外環境中，而傳統的數據采集儀器體積大、功耗高、價格昂貴，不適合在惡劣的野外環境中工作，并且通常采用有線接口與計算機進行數據傳輸，或使用數據存儲卡存儲采集數據，采集數據的獲取需要到采集現場進行，由于這些缺點和不足，有必要設計一種適合在野外環境工作的微生物燃料電池電壓的無線數據采集系統。

發明內容

發明目的：針對上述現有存在的問題和不足，本發明的目的是提供一種微生物燃料電池電壓的無線數據采集系統，能夠對微生物燃料電池微弱電壓信號進行精確采集，并通過無線網絡傳輸采集的數據。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為一種微生物燃料電池電壓的無線數據采集系統，包括單片機最小系統、輸入微生物燃料電池電壓信號的模數轉換模塊和無線通信單元，其中單片機最小系統分別連接模數轉換模塊和無線通信單元。模數轉換模塊，用于采集模擬電壓值并將其轉換為數字電壓值；無線通信單元，用于通過無線通信網絡發送采集的數字電壓值。

所述模數轉換模塊能夠處理-2.5～+2.5V的電壓信號，最小分辨電壓為10mV。

所述模數轉換模塊可為連接基準電壓源ADR421的8通道24位∑-Δ型模數轉換器AD7194。

還可包括連接所述單片機最小系統的實時時鐘模塊，該模塊用于實現精確計時和定時，控制數據采集與數據發送的時間間隔。

所述無線通信單元可包括GSM短信模塊TC35I和連接TC35I的SIM卡。

還可包括連接所述單片機最小系統的顯示模塊，該模塊用于顯示系統的運行狀態。

還可包括連接所述單片機最小系統的按鍵控制電路，該電路設有若干按鍵，可通過按鍵控制系統的運行狀態。

還可包括連接所述單片機最小系統的存儲模塊和有線數據傳輸模塊，其中存儲模塊用于存儲采集的電壓數據，有線數據傳輸模塊還連接計算機，用于將存儲模塊中保存的電壓數據發送到計算機。

所述有線數據傳輸模塊可為USB通信模塊，通過USB接口連接計算機。

所述單片機最小系統可包括單片機MSP430F149和連接所述單片機MSP430F149的晶振、復位電路和用于下載程序的JTAG接口。

有益效果：本發明體積小、功耗低、成本低、可靠性高，能適應惡劣的工作環境，通過采用高精度模數轉換器，保證了轉換精度，能夠對電壓進行精確測量，而采用GSM短信模塊進行無線數據傳輸，可以及時、方便地獲取采集數據，實現遠距離的自動監測；還采用了存儲模塊和USB通信接口，能夠通過USB電纜與計算機連接，進行采集數據的高速傳輸。

附圖說明

圖1為本發明的結構框圖；

圖2為與圖1對應的電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。