[實用新型]一種用于管道內液體狀態監測的分布式傳感器節點裝置

有效

• 申請號: 201821631726.5
• 申請日: 2018-10-08
• 公開（公告）號: CN209027546U
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 趙川;云峰;李舒悅;許振豐
• 申請（專利權）人: 北京華航無線電測量研究所
• 主分類號: G01D7/00
• 分類號: G01D7/00
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 李明里;龐許倩

1.一種分布式傳感器節點裝置，其特征在于，包括溫度傳感器組件、壓力傳感器組件、處理器、網絡交換組件和電源管理單元；

所述溫度傳感器組件與所述處理器連接，用于將采集的與管道內液體溫度相關的電阻比例數據發送到所述處理器中；

所述壓力傳感器組件與所述處理器連接，用于將采集的與管道內液體壓力相關的差分電壓信號發送到所述處理器中；

所述處理器將所述電阻比例數據轉換為溫度數據，將所述差分電壓信號轉換為壓力數據；與所述網絡交換組件連接，用于將所述溫度和壓力數據接入物聯網；

所述電源管理單元的電源輸入端連接PoE交換機提供的直流電源，電源輸出端分別連接溫度傳感器組件、壓力傳感器組件、處理器和網絡交換組件的供電輸入端。

2.根據權利要求1所述的分布式傳感器節點裝置，其特征在于，所述溫度傳感器組件包括溫度敏感芯體和數字轉換單元；

所述溫度敏感芯體探入液體介質內部；用于采集與液體溫度相關的芯體電阻值到所述數字轉換單元；

所述數字轉換單元與所述處理器連接，用于對所述溫度敏感芯體的所述電阻值信號進行采集、模數轉換與比例變換，輸出電阻比例數據到所述處理器。

3.根據權利要求2所述的分布式傳感器節點裝置，其特征在于，

所述溫度敏感芯體為PT1000型鉑電阻芯體；所述鉑電阻芯體采用三線制方式連接所述數字轉換單元；

所述數字轉換單元采用MAX31865芯片；外接參考電阻R為4000Ω；生成鉑電阻芯體與外接參考電阻R間的阻值比例；通過SPI串行接口，將所述電阻比例以ADC碼值形式發送至所述處理器。

4.根據權利要求1所述的分布式傳感器節點裝置，其特征在于，所述壓力傳感器組件包括壓力敏感芯體和信號調理單元；

所述壓力敏感芯體探入液體介質內部；用于生成與液體壓力相關的差分電壓信號，送至信號調理單元；

所述信號調理單元與所述處理器連接，用于對所述差分電壓信號進行放大后，輸出至所述處理器的信號采集端口。

5.根據權利要求4所述的分布式傳感器節點裝置，其特征在于，

所述壓力敏感芯體為陶瓷壓阻電橋式芯體；

所述信號調理單元采用PGA308芯片，用于對所述陶瓷壓阻電橋式芯體的輸出差分電壓信號進行線性放大，同時微調輸出偏置，使所述差分電壓信號動態范圍擴展至0.3～3V；輸出至所述處理器的信號采集端口。

6.根據權利要求1所述的分布式傳感器節點裝置，其特征在于，所述處理器為STM32F103C8T6，用于對從信號采集端口輸入的差分電壓信號進行采集，模數轉換與線性變換，得到壓力數據輸出到所述網絡交換組件；用于對從SPI串行接口輸入的ADC碼值形式的電阻比例數據進行變換，得到溫度數據輸出到所述網絡交換組件。

7.根據權利要求1所述的分布式傳感器節點裝置，其特征在于，所述網絡交換組件包括以太網控制器、網絡變壓器和RJ45網口；

所述以太網控制器連接在所述處理器與所述網絡變壓器之間，用于獲得處理器輸出的溫度和壓力數據，然后將其按照內嵌網絡協議進行封裝打包后通過網絡變壓器對外輸出；

所述網絡變壓器位于所述以太網控制器與所述RJ45網口之間，作為信號雙向傳輸通道的同時，起到隔離干擾，濾除噪聲的作用。

8.根據權利要求7所述的分布式傳感器節點裝置，其特征在于，所述以太網控制器采用W5500芯片；所述W5500芯片的設備端通過SPI串行接口與所述處理器連接，所述W5500芯片的網絡端通過內嵌PHY與所述網絡變壓器進行信號互連，包含一對差分發射信號、一對差分接收信號；

所述網絡變壓器采用HY601742E芯片，所述HY601742E的芯片側與W5500芯片連接，所述HY601742E的線纜側與所述RJ45網口的數據收發引腳相連。