五年無需更換電池的無線測溫方案
發布時間:2018-09-28 責任編輯:wenwei
【導讀】隨著用電需求的不斷增加人們對於用電安全也越來越重視,中高壓開關櫃的測溫一直是人們關注的焦點。由於無線zigbee的技術越來越普及,這種方案很好的解決了中高壓開關櫃的銅排溫度監控問題。但是這種方案也有缺陷,怎樣做到低功耗以及小體積、快速開發一直限製著無線測溫的應用。
開kai關guan櫃gui中zhong銅tong排pai布bu局ju緊jin湊cou不bu可ke能neng有you較jiao大da空kong閑xian位wei置zhi,一yi般ban都dou采cai用yong表biao帶dai的de方fang式shi進jin行xing安an裝zhuang,這zhe種zhong方fang式shi就jiu要yao求qiu溫wen度du采cai集ji模mo塊kuai體ti積ji做zuo的de非fei常chang小xiao。由you於yu現xian場chang不bu方fang便bian取qu電dian,所suo以yi多duo采cai用yong電dian池chi供gong電dian,整zheng個ge溫wen度du采cai集ji模mo塊kuai使shi用yong壽shou命ming最zui少shao為wei3年,為了做到絕緣安全都采用膠水封死的方法導致更換電池也很不方便。一般無線溫度采集多采用:MCU+zigbee+溫度傳感器,這種方案體積大、功耗大、開發繁瑣,下麵給大家介紹一種比較方便實用的方案。

圖 1 無線溫度采集表帶
一、zigbee+溫度傳感器一體化解決方案
為了降低功耗以及控製體積,不能增家額外MCU,所有的采集控製必須在zigbee模塊中完成。為了zigbee模塊休眠時整個係統不消耗電能,將溫度傳感器DS18B20設置成單線通信模式,當zigbee休眠時DS18B20不消耗電能。當zigbee模塊喚醒采集時,zigbee與溫度采集模塊通信並同時給溫度傳感器DS18B20中(zhong)的(de)電(dian)容(rong)充(chong)電(dian)。用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)上(shang)位(wei)機(ji)軟(ruan)件(jian)設(she)置(zhi)休(xiu)眠(mian)喚(huan)醒(xing)時(shi)間(jian),可(ke)以(yi)按(an)照(zhao)秒(miao)設(she)置(zhi)也(ye)可(ke)以(yi)按(an)照(zhao)分(fen)來(lai)設(she)置(zhi)。配(pei)置(zhi)好(hao)後(hou)模(mo)塊(kuai)定(ding)時(shi)休(xiu)眠(mian),當(dang)模(mo)塊(kuai)喚(huan)醒(xing)後(hou)將(jiang)溫(wen)度(du)采(cai)集(ji)通(tong)過(guo)zigbee網wang絡luo傳chuan送song給gei主zhu節jie點dian,傳chuan送song完wan成cheng後hou再zai次ci進jin入ru休xiu眠mian。此ci方fang案an不bu僅jin功gong耗hao低di而er且qie體ti積ji小xiao巧qiao,再zai有you大da大da縮suo短duan了le用yong戶hu的de研yan發fa周zhou期qi,用yong戶hu隻zhi需xu關guan注zhu自zi己ji主zhu節jie點dian的de研yan發fa,從cong節jie點dian隻zhi需xu通tong過guo配pei置zhi即ji可ke。

圖 2 溫度采集框圖
zigbee模塊以及電池被集成到一個表帶當中,然後將表帶綁在被測銅牌上,表帶背麵有開孔方便溫度傳感器與被測銅牌接觸。

圖 3 現場安裝圖片
整zheng個ge網wang絡luo采cai用yong星xing型xing網wang絡luo拓tuo撲pu結jie構gou,開kai關guan櫃gui中zhong的de智zhi能neng控kong製zhi開kai關guan作zuo為wei主zhu節jie點dian,溫wen度du采cai集ji表biao帶dai作zuo為wei子zi節jie點dian,子zi節jie點dian定ding時shi上shang傳chuan采cai集ji到dao的de溫wen度du然ran後hou再zai次ci休xiu眠mian。主zhu節jie點dian之zhi間jian通tong過guoRS-485網絡相連,然後再通過GPRS DTU傳送到監控後台。

圖 4 無線測溫係統框圖
二、核心部件:zigbee模塊介紹
超小體積
本方案采用廣州致遠研發的低功耗小體積Nano型zigbee模塊,如下圖所示zigbee模塊一般采用陶瓷天線,低功耗模塊體積可以做到13.5mm*16.5mm,放(fang)在(zai)標(biao)準(zhun)的(de)表(biao)帶(dai)中(zhong)剛(gang)剛(gang)合(he)適(shi)如(ru)果(guo)體(ti)積(ji)再(zai)大(da)就(jiu)有(you)點(dian)放(fang)不(bu)了(le)。整(zheng)個(ge)模(mo)塊(kuai)采(cai)用(yong)郵(you)票(piao)孔(kong)的(de)方(fang)式(shi)高(gao)度(du)正(zheng)好(hao)合(he)適(shi),如(ru)果(guo)使(shi)用(yong)排(pai)針(zhen)的(de)方(fang)式(shi)再(zai)算(suan)上(shang)底(di)板(ban)的(de)厚(hou)度(du)高(gao)度(du)就(jiu)顯(xian)得(de)太(tai)高(gao)了(le)。

圖 5 zigbee模塊體積
超度功耗
該模塊不僅具有超小體積還具有超低功耗,如下表所小功率模塊發送電流隻有20mA,休眠狀態下隻有160nA按照2分鍾喚醒一次理論可以工作5-6年時間。

圖 6 zigbee模塊功耗
下圖是同類產品功耗對比

圖 7 功耗對比
3.6V供電,無需其他電源模塊
常用的ER14250H電池均為3.6V供電,ZLG致遠電子的Nano模塊支持3.6V供電,無需其他器件從而避免增加功耗增加體積。

圖 8 電池
支持上位機軟件配置,產品開發速度快
Nano模塊支持上位機軟件配置,可以設置主節點的ID以及休眠采集時間,實現0代碼控製。

圖 9 上位機軟件配置
三、溫度傳感器介紹
本方案采用DS18B20作為溫度傳感器,該傳感器體積小便於安裝,可以采用單線通信不需要額外的電源接口,zigbee模塊休眠時DS18B20處於關斷狀態。

圖 10 單線供電
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