(10)授权公告号 CN 202109991 U
(45)授权公告日 2012.01.11C N 202109991 U
*CN202109991U*
(21)申请号 201020636457.9
(22)申请日 2010.12.01
G01K 1/02(2006.01)
G08C 17/02(2006.01)
(73)专利权人北京航空航天大学
地址100191 北京市海淀区学院路37号
专利权人北京旗硕基业科技有限责任公司
(72)发明人王卫红 翟顺 刘洪涛
王慧慧
(54)实用新型名称
(57)摘要
线测温装置，属于低功耗无线传感器技术。该传感
器项目采用单片机作为核心控制模块，设置了3
路数字信号通道并支持2路模拟输入通道。电源
模块提供的电压经过LDO 芯片转换以后分别供给
MCU 、ZIGBEE 无线模块、传感器和LCD 显示屏；并
且，MCU 控制着为ZIGBEE 无线模块、传感器和LCD
显示屏提供电压的LDO 芯片的使能端。本项目采
用先进的ZigBee 技术组建无线传感器网络，保证
了数据传输的可靠性以及网络的自组织性。专门
针对酒厂酒窖池环境进行的测温杆设计和外形结
构设计大大加强了本装置的实用性。(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利
权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 4 页
1.一种用于酒厂酒窖池的无线测温装置，其特征在于：电源模块提供的电压经过LDO 芯片转换以后分别供给MCU、ZIGBEE无线模块、传感器和LCD显示屏；并且，MCU控制着为ZIGBEE无线模块、传感器和LCD显示屏提供电压的LDO芯片的使能端。
2.根据权利要求1所述的无线测温装置，其特征在于：所述电源模块由内置干电池供电。
一种适用于酒窖池的无线测温装置
技术领域
[0001] 本实用新型专利是一种应用ZigBee无线传输技术对酒厂酒窖池进行数据采集的装置。其主要技术包括ZigBee无线传输、低功耗系统构建、LCD显示、无线配置ID号、测温杆设计、按键和指示灯设计及采集装置结构的整体设计。 背景技术
[0002] 目前，在我国大部分酒厂中，酒厂工作人员主要依赖传统结构简单的温度计等装置，依靠人工实地读取的方式获得酒窖池内的温度信息，测量装置的落后和人工读取的误差使得获取的信息准确度差。而且依靠人工读取方式不能保证测量时间与测量位置的精确把握。较为落后的测量装置和测量方式以及额外测量劳动力的加入，这些都成为制约酒厂质量和产量的重要因素。
[0003] 当前在酒厂的信息化领域，对于酒窖池内温度的采集方法的研究可谓不少，但是都未从根本上同时解决测量位置、时间精度的精确把握以及在真正意义上减少现场劳动力。据调研，市场上的酒厂酒窖池温度采集方案主要有两种。第一种：人工方式，工作人员手持特殊结构的温度计深入酒窖池内的不同位置现场读取温度表头的显示数字，此类产品只是针对测量工具上的改进，方便工作人员操作，但对测量时间和位置的精度都无法保证，效率低且浪费劳动力。第二种：有线自动方式，通过在酒窖池相应位置放置温度采集设备，设备通过有线的方式与附近的电脑相连，通过线缆传输数据，并实现远程监测。该产品的缺点在于布线成本高，且设备安置后无法移动，而且在很多酒厂内，在酒窖池附近建设监控中心投资巨大且不实际。因此，市场上急需一种能够全面考虑酒厂特殊需求，能够适应酒窖池的特殊环境，功能完备，实用性强的温度采集装置。
发明内容
[0004] 为了推进酒厂的工业化进程，针对酒窖池内的温度采集，本实用新型提供了一种基于ZigBee无线传输技术的酒窖池温度采集装置，可以采集酒窖池内3种深度位置的温度值，并将采集到的数据通过无线传输到。一种用于酒厂酒窖池的无线测温装置，电源模块提供的电压经过LDO芯片转换以后分别供给MCU、ZIGBEE无线模块、传感器和LCD显示屏。并且，MCU控制着为ZIGBEE无线模块、传感器和LCD显示屏提供电压的LDO芯片的使能端。
[0005] 为了全面采集酒窖池内不同深度位置的温度信息，在硬件上设计了3路数字信号输入通道(3.3V供电)，2路模拟信号输入通道(5V供电)，其中3路数字信号输入通道挂接的3个温度传感器，2路模拟信号通道未用，方便以后扩展。其中模拟信号采用电阻分压的方式降压后进入单片机，数字信号通过IIC总线或1-wire总线协议与单片机连接。各信号输入端都有相应的保护电路。
[0006] 无线数据传输采用国际上广泛应用的ZigBee技术，其数据包确认机制和重发机制能够保证数据传输的可靠性，其低功耗和低成本的特点能够降低系统功耗和成本。该种
无线传感器网络可以通过在网路中添加中转路由实现无限扩展，从而达到近程和远程监测的目的。
[0007] 考虑到酒窖池内的特殊结构要求，本实用新型设计了内置干电池供电，为了节省用电量延长工作时间，对系统进行了低功耗设计，一块干电池可以使得该装置可以工作3年以上。
[0008] 为了指示该装置的工作状态并对装置进行一定的测试和配置操作，本实用新型自带指示灯和功能按键。通过指示灯可以清楚地知道当前无线网络和整个系统是否正常工作以及工作在何种模式。功能按键的设置可以方便技术人员对系统进行软复位并对装置进行功能测试，同时可以使装置进入ID手动配置模式，使得装置应用的灵活度增加。[0009] 为了方便工作人员实地的了解酒窖池内的温度情况和本装置的工作情况，本实用新型自带LCD显示屏，LCD显示屏的8个数据线与MCU的8个IO口相连，片选与复位也分别与2个IO口相连接，便于接受MCU数据和控制信号，并且给LCD设计了上电的硬件
复位电路，复位时间为2ms。具体的显示内容为：当装置处于正常唤醒工作状态时，装置将测量杆3个传感器的数值读取并自上而下显示在LCD屏幕上，同时将该数据上发到；并且装置向发送测试网络状况数据包，并将网络信号强度实时的显示在LCD显示屏上；并且通过硬件测试电池电量同样显示在LCD屏幕上，使得本装置更实用且人性化。
[0010] 酒窖池内的湿度特别大，要求装置必须防水、防锈，而且酒窖池的特殊环境要求装置不能对其造成环境污染，而且要求酒窖池3种深度位置的数据不能因为测量杆而互相干扰，所以本装置结构设计中考虑了防水、防锈、防温度串扰设计。
[0011] 本实用新型的有益效果是，为酒厂酒窖池内的发酵控制提供全面、准确的环境信息，从而有益于帮助酒厂工作人员做出适时决策以提高酿酒的质量和产量。低功耗系统的构建、按键和显示屏的设计以及专门针对于酒窖池环境的测量杆和整体结构设计使得本装置有很强的针对性和实用性。
附图说明
[0012] 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0013] 图1为本实用新型电路原理图；
[0014] 图2为本实用新型LCD显示屏电路原理图；
[0015] 图3为本实用新型传感器与按键电路原理图；
[0016] 图4为本实用新型低功耗构架电源控制图；
具体实施方式
[0017] 如图1-4所示，我们对本实用新型电路部分进行了模块化设计。电源模块分别为传感器、MCU和ZIGBEE供电。其中，核心模块MCU、无线模块和传感器、LCD显示屏是分别独立供电的，这是为了满足系统的低功耗需求，当系统进入休眠低功耗模式时，可以使某些模块掉电以减少能耗。
[0018] 为了减少耗电量，延长装置的工作时间，我们进行了严格的低功耗设计。该装置需要完成的是一个周期性采集发送的过程，在大部分时间里装置是处于休眠状态的。在装置休眠时，通过软件设置CPU进入休眠模式，每隔十分钟唤醒一次，每唤醒一次工作三十秒
钟，在三十秒钟内完成ZIGBEE网络信号强度的测试、数据的采集和发送、电池电量的计算并在LCD显示屏上显示数据。同时，在CPU休眠时，切断ZIGBEE无线模块、传感器和LCD显示屏的电源，减少装置在非工作时间的电量消耗。其原理如图2所示，电源模块提供的电压经过LDO芯片转换以后分别供给MCU、ZIGBEE无线模块、传感器和LCD显示屏。由于MCU是整个系统的控制核心，其电源是不可关断的。并且，MCU控制着为ZIGBEE无线模块、传感器和LCD显示屏提供电压的LDO芯片的使能端，
当系统完成数据的采集、发送和LCD显示后，MCU断开LDO芯片的使能，使ZIGBEE无线模块、传感器和LCD显示屏掉电，然后CPU进入休眠模式。最后，由于本装置工作量并不大，我们减低了CPU的频率进一步节省电量。[0019] 为了方便工作人员实地的查看装置的工作情况以及现场的环境情况，装置LCD显示屏可以显示当前的网络信号强度以及电池电量，其中网络信号强度的测试是通过装置在唤醒时不断的向发送100个数据包，收到数据包后会回发一个应答包，装置根据收到的应答包占发送出去的数据包百分比来显示当前信号强度，强度指示4格全满时代表信号强度为75％-100％，3格时为50％-75％，2格时为25％-50％，1格时为0％-25％，0格为0％；电池电量的指示是通过硬件电压检测电路测试当前电量，通过软件计算出当前电量占满电量的百分比，然后通过LCD显示屏显示，对应关系同样为，电池电量指示4格时代表电量为75％-100％，3格时为50％-75％，2格时为25％-50％，2格时已经代表电量不足，需要更换电池。
[0020] 本实用新型采用的ZigBee技术是一种近距离无线通信技术，在实际的安装过程中，考虑到待检测点与的距离不同可以采用不同的布点方案。如果待监测点与距离在有效传输距离内，则可以将信号直接传输到；如果待监测点与距离超出ZigBee信号的有效传输距离，则需要在网路中加装路由，或者将一定范围内各个节点采集到的信息发送到GPRS网关，通过GPRS网关将信息发送到因特网，实现远程监测。[0021] 在实现基本的采集和通讯功能的基础上，我们为该装置添加了指示灯和按键，来指示系统工作状态，并结合LCD显示屏来对系统进行一定的测试和配置工作。其功能是通过内部软件编程实现的。
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