[發(fā)明專利]一種低功耗無線溫度傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811513446.9
• 申請(qǐng)日: 2018-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN109580024A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂衛(wèi);趙佳麗;褚晶輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G01K7/18
• 分類號(hào): G01K7/18;G01K1/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李林娟

本發(fā)明公開了一種低功耗無線溫度傳感器，所述無線傳感器基于LoRa無線傳輸模塊，所述無線傳感器還包括：Pt100溫度采集模塊、AD7794模數(shù)轉(zhuǎn)換器、以及PIC18主控芯片，所述主控芯片按照用戶設(shè)定的時(shí)間間隔工作，處于休眠狀態(tài)時(shí)，LoRa無線傳輸模塊進(jìn)入休眠狀態(tài)，處于工作狀態(tài)時(shí)，LoRa無線傳輸模塊發(fā)送采集的溫度值，發(fā)送完成后進(jìn)入休眠狀態(tài)；將AD7794模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的電流源作為鉑電阻和高精密參考電阻激勵(lì)電源，用于消除激勵(lì)電流的誤差；所述PIC18主控芯片使用3個(gè)定時(shí)器，Timer3控制啟動(dòng)時(shí)間，Timer1控制工作間隔，Timer0控制關(guān)機(jī)時(shí)間。本發(fā)明降低了設(shè)備的功耗、增加設(shè)備的傳輸距離、實(shí)時(shí)監(jiān)控報(bào)警、以及采集設(shè)備的精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線傳感技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低功耗無線溫度傳感器。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的人工溫度監(jiān)測(cè)方法多是利用溫濕度表，通過定期巡回查看來測(cè)量和記錄數(shù)據(jù)，誤差大、效率低、而且不能實(shí)時(shí)監(jiān)控；采用有線的監(jiān)控系統(tǒng)，各部件之間連接布線比較困難，移動(dòng)較為不便，維護(hù)成本較高，并且易受周圍環(huán)境的影響，測(cè)量精度不高。

在一些較為惡劣的環(huán)境下，比如野外、井下油溫等溫度測(cè)量環(huán)境，不適合使用人工和有線設(shè)備，此時(shí)無線溫度傳感器就顯現(xiàn)出了獨(dú)具的優(yōu)勢(shì)。

目前市場(chǎng)上流行的溫度傳感器中，精度最高的可達(dá)0.2℃左右，無法滿足實(shí)際應(yīng)用中的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種低功耗無線溫度傳感器，本發(fā)明降低了設(shè)備的功耗、增加設(shè)備的傳輸距離、實(shí)時(shí)監(jiān)控報(bào)警、以及采集設(shè)備的精度，詳見下文描述：

一種低功耗無線溫度傳感器，所述無線傳感器基于LoRa無線傳輸模塊，

所述無線傳感器還包括：Pt100溫度采集模塊、AD7794模數(shù)轉(zhuǎn)換器、以及PIC18主控芯片，

所述主控芯片按照用戶設(shè)定的時(shí)間間隔工作，處于休眠狀態(tài)時(shí)，LoRa無線傳輸模塊進(jìn)入休眠狀態(tài)，處于工作狀態(tài)時(shí)，LoRa無線傳輸模塊發(fā)送采集的溫度值，發(fā)送完成后進(jìn)入休眠狀態(tài)；

將AD7794模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的電流源作為鉑電阻和高精密參考電阻激勵(lì)電源，用于消除激勵(lì)電流的誤差；

所述PIC18主控芯片使用3個(gè)定時(shí)器，Timer3控制啟動(dòng)時(shí)間，Timer 1控制工作間隔，Timer0控制關(guān)機(jī)時(shí)間。

本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)了一種低功耗、高精度的無線溫度傳感器，設(shè)計(jì)采用電池供電，將采集的數(shù)據(jù)使用LoRa模塊進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。為了達(dá)到設(shè)計(jì)整體低功耗，主控芯片選用功耗的PIC18。溫度傳感器采用反應(yīng)靈明的高精度的Pt100，配合24位的高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器將采集的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，當(dāng)內(nèi)部計(jì)時(shí)器到達(dá)用戶設(shè)定的時(shí)間間隔，或外部上傳命令到達(dá)，PIC18控制LoRa將計(jì)算結(jié)果透?jìng)鞯街付ǖ纳衔粰C(jī)。不同批次的電阻在出廠時(shí)有電氣的差別，同一批次的電阻在不同的環(huán)境下的電氣特性與給定的溫度曲線可能不會(huì)完全匹配，根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用情況在使用前先對(duì)電阻的溫度曲線進(jìn)行糾偏，為達(dá)到產(chǎn)品的應(yīng)用性，在系統(tǒng)上電后將RA0端口拉為低電平，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)5個(gè)點(diǎn)的溫度值進(jìn)行溫度曲線校準(zhǔn)。此設(shè)計(jì)的工作步驟如下：系統(tǒng)上電三分鐘等待用戶輸入采樣間隔和開始工作的時(shí)間點(diǎn)，以及報(bào)警值，然后系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶的輸入初始化系統(tǒng)的工作參數(shù)，啟動(dòng)定時(shí)器，當(dāng)定時(shí)器Timer3到達(dá)定時(shí)時(shí)間時(shí)系統(tǒng)開始啟動(dòng)，每隔Timer1設(shè)定的間隔采集一次數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)竭_(dá)定時(shí)器Timer0設(shè)定的時(shí)間，系統(tǒng)關(guān)機(jī)。采集過程時(shí)每次Timer1溢出，則控制AD7794的內(nèi)部10uA的恒流源通過AIN5(-)引腳設(shè)輸出，電流流經(jīng)Pt100在AD7794的第三通道兩個(gè)引腳間產(chǎn)生電壓差，根據(jù)壓差計(jì)算出此時(shí)的電阻值，根據(jù)事先校準(zhǔn)好的溫度曲線，得出待測(cè)物體的溫度，將此溫度通過LoRa透?jìng)鞯街付ǖ纳衔粰C(jī)，進(jìn)行進(jìn)一步的分析和處理，在采集監(jiān)測(cè)過程中，一旦采集到的溫度值一旦超過設(shè)定的報(bào)警值，則PIC控制報(bào)警器報(bào)警，提示用戶發(fā)生異常。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是：