[發明專利]一種網絡化智能CO傳感器

有效

• 申請號: 201410172865.6
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103969401A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 李向陽;潘亮平;黃恩配
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及智能傳感器的技術領域，尤其是指一種網絡化智能CO傳感器。

背景技術

常用的CO傳感器多為模擬傳感器，當第一次與變送器進行連接時，都需要用標準氣體對傳感器進行標定之后才能用，標定數據存儲在變送器中。若需要更換傳感器，則必須重新進行校正。標定過程一般由用戶在使用現場完成，因此用戶必須備有不同濃度的標準氣體，這對用戶使用CO傳感器非常不便。此外，不同類型的模擬CO傳感器需要在變送器中有相應的電路配合，因此一種類型的變送器只能配置特定的模擬CO傳感器，這限制了用戶對模擬CO傳感器的選擇。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足與缺點，提供一種基于簡單高效網絡協議的智能CO傳感器，具有防爆功能，其輸出直接為數據信號，簡化了變送器電路，變送器解包即可獲得測量值；具有網絡功能，一個變送器可以連接包括智能CO傳感器等多個智能傳感器，能自動分配地址，可實現即插即用。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：一種網絡化智能CO傳感器，所述網絡化智能CO傳感器經環氧樹脂澆封成四線智能CO傳感器，其網絡協議采用基于I²C總線的應用層協議，它包括有四線插座、電源電路、通信接口電路、CO檢測變換電路、單片機電路，其中，所述四線插座的兩電源線連接電源電路，其兩通信線為I²C通信線，并連接通信接口電路；所述通信接口電路連接單片機電路，所述單片機電路采用具有Cortex-M3內核的單片機STM32L151C8T6，內含EEPROM存儲器，片上集成有所需的DAC、ADC和I²C外設；所述CO檢測變換電路連接單片機電路，實現對檢測到CO信號進行變換，并輸出給單片機STM32L151C8T6內部ADC，轉換為數據信號。

所述電源電路采用LDO電源芯片SPX3819，ADC的參考電源采用REF3020，所述參考電源連接單片機STM32L151C8T6的ADC引腳，以其讀數為參考值，對其它引腳的模擬信號進行校正。

所述通信接口電路由單片機STM32L151C8T6的I²C引腳、連接兩I²C通信線的上拉電阻和ESD保護芯片PRTR5V0U2X組成。

所述CO檢測變換電路由CO模擬傳感器ME2-CO、結型場效應管和放大器組成，其工作點由單片機STM32L151C8T6的DAC輸出設定。

所述網絡化智能CO傳感器的網絡協議的物理層采用I²C協議的物理層，其數據鏈路層采用I²C協議的一個子集，采用I²C通信模式中的Slave Receiver和Master Transmitter兩種通信模式，平時處于Slave Receiver模式，當需要發送數據時變為Master Transmitter模式，發送完成后，再次轉為Slave Receiver模式，等待數據接收；I²C協議支持多主通信機制，網絡中的每個節點是對等的，變送器是一個匯聚節點，用于收集數據，傳感器節點是一個檢測節點，用于采集數據；在協議中，地址0為廣播地址，變送器節點的I²C地址固定為1；每個傳感器節點有自己獨立的ID號，ID號是傳感器節點的唯一號，由96位組成，是STM32的MCU的ID號，當不采用STM32系列單片機時，可自行編制傳感器節點ID號，只要保持唯一性即可；傳感器節點在沒有分配地址以前，通過變送器地址1向其申請地址，變送器通過廣播方式向申請節點ID號配置I²C地址，傳感器節點分配的地址為2～127之間的一個值，變送器根據其內部注冊的傳感器ID和空閑的地址進行分配；在變送器節點中有一個保存每個傳感器節點的靜態信息表，含有傳感器節點的ID號、I²C地址、變量性質和通信周期信息，該表保存在單片機的內部EEPROM中；所述網絡協議的應用層數據包由地址、功能號、變量名、變量值和校驗碼組成，在變送器中保存有變量名代碼和對于的變量解釋，相對于簡化的數據字典，當變送器得到傳感器數據包時可以根據該數據字典對該數據包進行解釋和顯示，實現即插即用。

所述網絡化智能CO傳感器支持兩種通信模式，分別為請求-應答通信模式和發布-訂閱通信模式；所述請求-應答通信模式主要用于變送器節點給傳感器節點設定工作參數和傳感器節點申請地址；所述發布-訂閱通信模式主要用于傳感器節點向變送器節點周期報告測量值和報警值。