一種基于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁坎杉b置制造方法
【專利摘要】一種基于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁坎杉b置，屬于流量采集【技術領域】。由電源模塊、流量傳感器、高精度AD采集模塊、發(fā)射端MCU微控制器、無線發(fā)射模塊、發(fā)射端滑環(huán)、接收端滑環(huán)、無線接收模塊、接收端MCU微控制器和CAN通信模塊組成，發(fā)射端滑環(huán)和接收端滑環(huán)連接在一起；流量傳感器、高精度AD采集模塊、發(fā)射端MCU微控制器和無線發(fā)射模塊安裝在發(fā)射端滑環(huán)上；無線接收模塊、接收端MCU微控制器和CAN通信模塊安裝在接收端滑環(huán)上。采集模塊直接從傳感器獲取信號值，由無線發(fā)射模塊發(fā)送出去，另一端的無線接收模塊把接收到的信號數(shù)據(jù)信息等提供給MCU控制器，最后MCU控制器將信號發(fā)送到控制顯示端進行處理控制和顯示。
【專利說明】一種基于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁坎杉b置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于流量采集【技術領域】，具體涉及一種基于無線數(shù)據(jù)傳輸技術的流量采集裝置。
【背景技術】
[0002]在進行鉆井作業(yè)時，往往需要工作人員在井上實時監(jiān)控井下狀態(tài)，包括設備工作狀態(tài)、井下環(huán)境信息等。這就需要通過各種傳感器不斷采集井下信息，再經(jīng)由信號通道傳輸回井上。一般在信號通道上采用滑環(huán)連接傳輸?shù)姆绞絒I]，信號通過旋轉接觸的滑環(huán)(A，B)傳輸。由于大多數(shù)傳感器輸出的信號都是弱電，所以在信號通過滑環(huán)傳輸時，滑環(huán)的接觸電阻對信號的影響就是不可忽略的，它使采集的信號精度大大降低，有時甚至會導致采集的信號完全偏離真實值，這樣根本無法保證井上采集到正確的信號數(shù)值。
實用新型內容
[0003]有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種基于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁坎杉b置。采集模塊直接從傳感器獲取信號值，再由無線發(fā)射模塊發(fā)送出去，另一端的無線接收模塊再把接收到的信號數(shù)據(jù)信息等提供給MCU控制器，最后MCU控制器將信號發(fā)送到控制顯示端進行處理控制和顯示。
[0004]為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現(xiàn)的:
[0005]一種基于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁坎杉b置，由電源模塊、流量傳感器、高精度AD采集模塊、發(fā)射端MCU微控制器、無線發(fā)射模塊、發(fā)射端滑環(huán)、接收端滑環(huán)、無線接收模塊、接收端MCU微控制器和CAN通信模塊組成，其中:
[0006]發(fā)射端滑環(huán)和接收端滑環(huán)連接在一起；流量傳感器、高精度AD采集模塊、發(fā)射端MCU微控制器和無線發(fā)射模塊安裝在發(fā)射端滑環(huán)上；無線接收模塊、接收端MCU微控制器和CAN通信模塊安裝在接收端滑環(huán)上；
[0007]所述的電源模塊采用AMS1117電源芯片，為采集裝置的其他各個模塊提供工作電源，電源模塊上有不同的電源芯片，經(jīng)過電源芯片的轉換產(chǎn)生各個模塊正常工作所需的3.3V直流電壓；
[0008]所述的流量傳感器采用BF350型電阻式應變片，用于將流體流量的數(shù)值轉化為電
信號;
[0009]所述高精度AD采集模塊采用AD7799高精度AD采集芯片，直接與流量傳感器相連接。流量傳感器給出的信號到達高精度AD采集模塊以后，高精度AD采集模塊負責將接收的電信號轉化為數(shù)字量信號，使用SPI通信方式發(fā)送到MCU微控制器，這里使用高精度AD采集芯片的目的在于它能夠識別出流量傳感器信號的微弱變化，提高采集數(shù)據(jù)的精度；
[0010]所述的發(fā)射端和接收端MCU微控制器采用意法半導體公司的STM32103VE單片機，是整個流量采集裝置的核心。在信號采集端，發(fā)射端MCU微控制器負責接收由高精度AD采集模塊發(fā)出的數(shù)字量信號，并通過采集信號值和流量值標定的關系計算出實際的流量值，然后通過與無線發(fā)射模塊的通信將流量數(shù)值發(fā)送出去；在信號接收端，接收端MCU微控制器將從無線接收模塊接收到的流量數(shù)值轉化為CAN通信所需的數(shù)據(jù)，再通過外圍的CAN通信模塊發(fā)送到控制顯示端進行處理控制和顯示；
[0011 ] 所述的CAN通信模塊采用A82C250芯片
[0012]所述無線發(fā)射和接收模塊采用24L01型無線通訊模塊，它是一款單片射頻收發(fā)器件，工作于2.4GHz?2.5GHz ISM頻段；我們的設計中包括兩個無線通信模塊，一個負責發(fā)送采集到的流量數(shù)據(jù)，即無線發(fā)射模塊；另一個負責接收流量數(shù)據(jù)，即無線接收模塊，它們分別和自己一端的發(fā)射端或接收端MCU微控制器相連。
[0013]本實用新型所提供的基于無線傳輸?shù)牧髁坎杉b置具有以下優(yōu)點:
[0014]本實用新型的設計思想主要是針對流量采集時滑環(huán)對信號采集的干擾，所以該裝置可以有效地避免上述問題，提高測量精度，使采集結果準確可信；不單單是對流量采集，其他信號的采集也可以使用該裝置，效果同樣良好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的流量采集裝置結構示意圖；
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本實用新型的方法作進一步詳細說明。
[0017]圖1所示為本實用新型的流量采集裝置的結構示意圖，該流量采集裝置包括電源模塊兩個、高精度AD采集模塊一個、MCU微控制器模塊兩個、無線通信模塊兩個、CAN通信模塊一個、接觸滑環(huán)兩個。各模塊如圖1的連接方式直接使用導線連接，并固定在兩片滑環(huán)上。
[0018]由圖1可以看出:兩個電源模塊都來自同一電源，電源在給右側的電源模塊供電的同時，也接入滑環(huán)B，這樣通過滑環(huán)A和滑環(huán)B的接觸將電能傳遞給左側的電源模塊，其他模塊的供電都來自于這兩個電源模塊，這樣該裝置就可以正常工作了 ；
[0019]所述的滑環(huán)內圈為銅質材料，在工作過程中可以傳遞外部12V供電，通過2片滑環(huán)上的電源芯片實現(xiàn)各個模塊的供電。所述流量傳感器直接與高精度AD采集模塊連接，AD采集模塊可以精確獲取流量傳感器給出的信號，并將流量信號轉化為數(shù)字量，同時滑環(huán)A左側的各個工作模塊都同時受到一個MCU微控制器模塊的控制,微控制器和AD米集模塊之間通過SPI通信進行數(shù)據(jù)交互，微控制器不斷地向AD采集模塊索取流量傳感器信號值，于是AD采集模塊將采集到的流量值不停地發(fā)送給微控制器；同時，微控制器在接收到AD采集模塊發(fā)送來的數(shù)據(jù)之后，立刻將接收到的數(shù)據(jù)通過另一路SPI通信轉發(fā)給無線發(fā)射模塊，在微控制器的控制下將流量信號發(fā)射出去；
[0020]如圖1所示，在正常工作時，滑環(huán)A和滑環(huán)B是接觸在一起的，所以兩個無線通信模塊之間的距離很近；在上述無線發(fā)射模塊將流量信號發(fā)送出來之后，滑環(huán)B —側的無線接收模塊可以迅速準確地接收到無線信號，并立即通過SPI通信將接收到的流量信號發(fā)送給滑環(huán)B —側的MCU微控制器，與滑環(huán)A —側類似，右側的各個模塊也都是由一個MCU微控制器所控制的；同樣，在接收到無線模塊發(fā)送過來的流量信號之后，微控制器立即根據(jù)確定好的通信協(xié)議，將流量信號數(shù)值轉化為CAN報文，再通過CAN通信將流量信號數(shù)值發(fā)送到井上的總控制器等外部設備。
[0021]以上的描述是單次流量信號采集的流程，所述的各部件除了2個無線模塊使用無線通訊外，其他都使用導線直接連接。在應用中不斷地重復以上流程，就實現(xiàn)了實時監(jiān)控流量信息的目的。
[0022]其實不只是流量采集信號可以使用本實用新型，其他任何微弱的模擬量信號采集都可以利用本實用新型，效果是一樣的。
[0023]凡依本實用新型權利要求及說明書內容所作的簡單的變換，皆應屬于本實用新型覆蓋的保護范圍。
[0024][I]劉新平，房軍，金有海。隨鉆測井數(shù)據(jù)傳輸技術應用現(xiàn)狀及展望:中國，1004-1338(2008)03-0249-05.2008-06。
【權利要求】
1.一種基于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁坎杉b置，其特征在于:由電源模塊、流量傳感器、高精度AD采集模塊、發(fā)射端MCU微控制器、無線發(fā)射模塊、發(fā)射端滑環(huán)、接收端滑環(huán)、無線接收模塊、接收端MCU微控制器和CAN通信模塊組成，發(fā)射端滑環(huán)和接收端滑環(huán)連接在一起；流量傳感器、高精度AD采集模塊、發(fā)射端MCU微控制器和無線發(fā)射模塊安裝在發(fā)射端滑環(huán)上；無線接收模塊、接收端MCU微控制器和CAN通信模塊安裝在接收端滑環(huán)上。
2.如權利要求1所述的一種基于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁坎杉b置，其特征在于:所述的電源模塊采用AMS1117電源芯片，為采集裝置的其他各個模塊提供工作電源。
3.如權利要求1所述的一種基于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁坎杉b置，其特征在于:所述的流量傳感器為BF350型電阻式應變片，用于將流體流量的數(shù)值轉化為電信號。
4.如權利要求1所述的一種基于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁坎杉b置，其特征在于:所述高精度AD采集模塊采用AD7799高精度AD采集芯片；流量傳感器給出的信號到達高精度AD采集模塊以后，高精度AD采集模塊負責將接收的電信號轉化為數(shù)字量信號，使用SPI通信方式發(fā)送到MCU微控制器。
5.如權利要求1所述的一種基于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁坎杉b置，其特征在于:所述的發(fā)射端MCU微控制器和接收端MCU微控制器采用意法半導體公司的STM32103VE單片機。
6.如權利要求1所述的一種基于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁坎杉b置，其特征在于:發(fā)射端MCU微控制器負責接收由高精度AD采集模塊發(fā)出的數(shù)字量信號，并通過采集信號值和流量值成正比的關系計算出實際的流量值，然后通過與無線發(fā)射模塊的通信將流量數(shù)值發(fā)送出去；接收端MCU微控制器將從無線接收模塊接收到的流量數(shù)值轉化為CAN通信所需的數(shù)據(jù)，再通過外圍的CAN通信模塊發(fā)送到控制顯示端進行處理控制和顯示。
7.如權利要求1所述的一種基于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁坎杉b置，其特征在于:CAN通信模塊采用A82C250芯片。
8.如權利要求1所述的一種基于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁坎杉b置，其特征在于:所述無線發(fā)射模塊和無線接收模塊采用24L01型無線通訊模塊。
9.如權利要求1所述的一種基于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁坎杉b置，其特征在于:所述無線發(fā)射模塊和無線接收模塊采用NRF24L01型無線通訊模塊，工作于2.4GHz?2.5GHz ISM頻段。
【文檔編號】G08C17/02GK203433664SQ201320537453
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月31日 優(yōu)先權日:2013年8月31日
【發(fā)明者】付成偉, 韓煒, 帕維爾·達達拉伊, 高明, 李一鳴, 張楠, 于超然, 閆文龍, 阿利列克謝·馬爾科夫 申請人:吉林大學