低功耗無線工礦設(shè)備監(jiān)測儀設(shè)計論-文庫吧
2025-05-16 15:06 本頁面
【正文】 ............................................................14 5 性能測試 ..................................................................................................................................14 測試儀器 ...............................................................................................................................14 測量波形 ...............................................................................................................................14 6 結(jié)束語 .....................................................................................................................................16 參考文獻(xiàn) ： .................................................................................................................................17 附錄 ............................................................................................................................................18 低功耗無線工礦檢測儀 1 1引言 礦井生產(chǎn)是地下作業(yè)，自然條件和生產(chǎn)條件都很復(fù)雜。進(jìn)行礦井通風(fēng)壓力測定，及時、準(zhǔn)確地提供井下空氣的壓力，是搞好礦井通風(fēng)、預(yù)防礦井事故、處理災(zāi)害事故和救護(hù)人員的重要手段。 同時采用無線模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送與接收， 還可以深入到井下某些不能進(jìn)行有線通信的地方。儀器的低功耗發(fā)展是必然趨勢，采用太陽能電池板采集電能，當(dāng)陽光充足的時候電源管理系統(tǒng) 不但為整個系統(tǒng)供電，而且將剩余電量提供給備用電池進(jìn)行充電。當(dāng)光線不足時（太陽能電池板提供的電量不足以使系統(tǒng)工作時），整個系統(tǒng)由備用電池進(jìn)行供電。這樣可以滿足低功耗的 要 求。 2總體設(shè)計 系統(tǒng)總體設(shè)計 整個系統(tǒng)由太陽能管理系統(tǒng)進(jìn)行供電，電源管理系統(tǒng)始終處于工作狀態(tài)， 當(dāng)陽光充足的時候電源管理系統(tǒng)不但為整個系統(tǒng)供電，而且將剩余電量提供給備用電池進(jìn)行充電。當(dāng)光線不足時（太陽能電池板提供的電量不足以使系統(tǒng)工作時），整個系統(tǒng)由備用電池進(jìn)行供電。除供電系統(tǒng)外 其余部分平時都處于待機(jī)模式，當(dāng)上位機(jī)發(fā)出測量信號后，整個 測量系統(tǒng)開始工作， 將 應(yīng)變片 由于 形變引起 的微小的阻值變化，經(jīng)全橋電路轉(zhuǎn)化為 微小的電壓變化，再通過 INA128 儀表放大電路將微小的電壓變化放大 100 倍后 送入單片機(jī) ADC 進(jìn)行 采樣， 在單片機(jī)內(nèi)部將采集到的電壓信號轉(zhuǎn)換為實際的壓力值，通過 RS232 協(xié)議發(fā)送給上位機(jī)，在上位機(jī)上顯示出壓力變化曲線 。 測量結(jié)束后，系統(tǒng)再次進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)等待下次測量命令。 整個系統(tǒng)框圖如圖 所 示。 圖 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖 方案論證RS232 太陽能電池電源管理 信號調(diào)理電路 控制器 (MSP430F) 上位機(jī) 低功耗無線工礦檢測儀 2 快 電源管理模塊主要是將太陽能電池板吸收的電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換從而為為整個系統(tǒng)的供電。太陽能電池板提供功率一定的大電壓小電流信號，為了保證后級電路的工作，要對其進(jìn)行降壓處理。 方案一：采用線性電源。所謂線性電源是指功率調(diào)整管工作在線性放大區(qū)的直流穩(wěn)壓電源。線性電源主要包括工頻變壓器、輸出整流濾波器、控制電路和保護(hù)電路等。其工作過程：電壓信號經(jīng)工頻變壓器降壓之后，再經(jīng)過整流、濾波和線性穩(wěn)壓，最后輸出一個紋波電壓和穩(wěn)壓性能均符合要求的直流電壓。其優(yōu)點是輸出紋波電壓小、瞬態(tài)響應(yīng)速度快、 ，調(diào)整率好、 沒有高頻干擾、電路簡單便于調(diào)整維修等。但由于 線性電源自身結(jié)構(gòu)和工作在線性狀態(tài)的工作方式等方面的原 因，導(dǎo)致體積很大，笨重，不能微型化，功耗大，發(fā)熱量大，工作效率低下，一般在 35%~45%。其應(yīng)用電路連接圖如圖 所示。 VCC2 Vin VoutGNDVR1470uFC1C3L7805GND470uFC2C4VCC 圖 線性電源應(yīng)用原理圖 方案二：采用開關(guān)電源構(gòu)成的 buck 電路 (1)PWM驅(qū)動 采用 PWM 驅(qū)動芯片 TPS2812。 TPS2812 是 TI 公司生產(chǎn)的雙高速 MOSFET 驅(qū)動芯片，它提供給負(fù)載一個峰值為 2A 的電流，滿足了設(shè)計上要求最小擊穿電流并且具有比同類產(chǎn)品消耗少一個數(shù)量級的優(yōu)點，符合電路低功耗的要求。同時 TPS2812還具有同步整流的功能，而不必?fù)?dān)心同步整流部分需要分立元件 驅(qū)動的問題。其引腳功能圖如圖 所示。 1 8 2 7 3 6 4 5 REGIN 1IN GND 2IN REGOUT 1OUT VCC 2OUT 低功耗無線工礦檢測儀 2 低功耗無線工礦檢測儀 3 圖 TPS28
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