一種無線無源測(cè)量裝置，第一微控制器通過倍壓功率驅(qū)動(dòng)模塊控制電源的輸入；電源依次經(jīng)過倍壓功率驅(qū)動(dòng)模塊和初級(jí)線圈為無線無源測(cè)量電路供電；第一微控制器通過第一無線模塊實(shí)現(xiàn)和無線無源測(cè)量電路之間的通訊；次級(jí)線圈將電能耦合進(jìn)整流充電管理模塊，并存儲(chǔ)在法拉電容中；經(jīng)過穩(wěn)壓電路為第二微控制器和傳感器模塊供電；第二微控制器通過電壓監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)法拉電容的充放電電壓，并通過外部控制電路進(jìn)行充電；傳感器模塊獲取測(cè)量的物理量，在第二微控制器的控制下通過第二無線模塊傳輸給外部控制電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理量的無線無源測(cè)量。本發(fā)明專利技術(shù)應(yīng)用在一些無法使用導(dǎo)線進(jìn)行能量傳輸和信號(hào)讀取的場(chǎng)合；并且可以測(cè)量多個(gè)模擬或數(shù)字的物理量。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及無線無源領(lǐng)域，特別涉及一種無線無源測(cè)量裝置。
技術(shù)介紹
現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，使得很多物理量的直觀測(cè)量成為了可能，例如壓力、溫度、濕度和流量等。但很大的一個(gè)限制是需要通過導(dǎo)線進(jìn)行能量的供給以及數(shù)據(jù)的讀取，對(duì)于測(cè)量容器內(nèi)部、動(dòng)物或人體內(nèi)部某個(gè)部位的一些物理量的應(yīng)用十分不利。中國(guó)技術(shù)專利“一種無線無源測(cè)量電路”(公開號(hào)CN201629035U，公開日2010年11月10日)提供了一種無線無源的測(cè)量電路，即通過可控電容或者電感實(shí)現(xiàn)對(duì)物理量的測(cè)量，但此種測(cè)量方式可測(cè)量的物理量較少、一次只能測(cè)量一個(gè)物理量且難以實(shí)現(xiàn)持續(xù)測(cè)量。中國(guó)技術(shù)專利“一種無線無源測(cè)量設(shè)備”(公開號(hào)CN201964897U，公開日2011年9月7日)提出了無線無源測(cè)量的一種優(yōu)化方案，即通過定時(shí)刷新顯示數(shù)據(jù)的方式實(shí)現(xiàn)節(jié)能從而提高系統(tǒng)的工作時(shí)間，但未能給出具體的能量來源以及能量轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)方式。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供了一種無線無源測(cè)量裝置，解決了由于連接導(dǎo)線對(duì)應(yīng)用范圍的限制；同時(shí)可以持續(xù)測(cè)量多個(gè)物理量并給出了具體的能量來源以及能量轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)方式，詳見下文描述一種無線無源測(cè)量裝置，包括外部控制電路和無線無源測(cè)量電路，所述外部控制電路包括第一微控制器，所述第一微控制器通過倍壓功率驅(qū)動(dòng)模塊控制電源的輸入；所述電源依次經(jīng)過所述倍壓功率驅(qū)動(dòng)模塊和初級(jí)線圈為所述無線無源測(cè)量電路供電；所述第一微控制器通過第一無線模塊實(shí)現(xiàn)和所述無線無源測(cè)量電路之間的通訊；所述無線無源測(cè)量電路包括次級(jí)線圈，所述次級(jí)線圈將電能耦合進(jìn)整流充電管理模塊，并存儲(chǔ)在法拉電容中；經(jīng)過穩(wěn)壓電路為第二微控制器和傳感器模塊供電；所述第二微控制器通過電壓監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)所述法拉電容的充放電電壓，并通過所述外部控制電路進(jìn)行充電；所述傳感器模塊獲取測(cè)量的物理量，在所述第二微控制器的控制下通過第二無線模塊傳輸給所述外部控制電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理量的無線無源測(cè)量。所述第二微控制器通過電壓監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)所述法拉電容的充放電電壓，并通過所述外部控制電路進(jìn)行充電具體為所述第二微控制器通過所述電壓監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)所述法拉電容的充放電電壓，當(dāng)所述法拉電容的充電電壓高于第一預(yù)設(shè)值或者放電電壓低于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，所述第二微控制器通過所述第二無線模塊發(fā)出控制信息至所述第一無線模塊，所述第一無線模塊將所述控制信息傳輸至第一微控制器；所述第一微控制器通過控制所述倍壓功率驅(qū)動(dòng)模塊停止對(duì)所述法拉電容的充電或者進(jìn)行充電。所述倍壓功率驅(qū)動(dòng)模塊采用全橋的H橋驅(qū)動(dòng)電路，將所述第一微控制器輸出的脈沖電平轉(zhuǎn)換為高電壓的脈沖電平。所述全橋的H橋驅(qū)動(dòng)電路選用四個(gè)N型的MOS管。所述穩(wěn)壓電路包括將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換電路，所述轉(zhuǎn)換電路將電壓信號(hào)傳輸至電壓反饋模塊，所述電壓反饋模塊的正極性端通過可控單刀雙擲開關(guān)接參考電壓；負(fù)極性端接Buck-Boost電路穩(wěn)壓后電壓的分壓；所述電壓反饋模塊的輸出端接PWM驅(qū)動(dòng)模塊，所述PWM驅(qū)動(dòng)模塊輸出一定頻率和占空比的脈沖波形并加到所述Buck-Boost電路上,所述Buck-Boost電路輸出穩(wěn)定的電壓。所述可控單刀雙擲開關(guān)接參考電壓具體為·所述可控單刀雙擲開關(guān)接固定參考電壓VREF，或，所述可控單刀雙擲開關(guān)接所述第二微控制器輸出的脈沖波形。所述第一微控制器和第二微控制器為低功耗微控制器。所述第一微控制器和第二微控制器為CC430系列，集成有無線射頻收發(fā)模塊。當(dāng)所述傳感器模塊輸出為模擬信號(hào)，則通過放大或跟隨后直接輸入到所述第二微控制器的AD轉(zhuǎn)換接口 ；若所述傳感器模塊輸出為數(shù)字信號(hào)，則通過所述第二微控制器的IO接口讀取所述傳感器模塊的輸出信號(hào)。本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案的有益效果是I)通過采用法拉電容從而解決充電過程中電磁波對(duì)無線模塊造成干擾的問題，即可以在充電過程中暫停數(shù)據(jù)收發(fā)而在充電過程完成后再繼續(xù)數(shù)據(jù)的收發(fā)過程；同時(shí)由于法拉電容可以反復(fù)充電且不影響其充放電的能力，從而增大了無線無源測(cè)量裝置使用壽命和適用性；2)通過采用外部控制電路和無線無源測(cè)量電路兩部分使其應(yīng)用在一些無法使用導(dǎo)線進(jìn)行能量傳輸和信號(hào)讀取的場(chǎng)合；并且通過傳感器模塊和第二微控制器的設(shè)計(jì)使得實(shí)際工作時(shí)，可以測(cè)量多個(gè)模擬或數(shù)字的物理量；3)當(dāng)倍壓功率驅(qū)動(dòng)模塊采用全橋的H橋驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，提高了能量傳輸?shù)男省⒖s短了充電時(shí)間，減小了充電時(shí)高頻電磁信號(hào)造成的干擾；并且當(dāng)選用的四個(gè)N型的MOS管時(shí)，進(jìn)一步提聞了電路的效率；4)當(dāng)采用本專利技術(shù)提供的穩(wěn)壓電路時(shí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳感器模塊和第二微控制器的穩(wěn)定供電；當(dāng)可控單刀雙擲開關(guān)輸入第二微控制器輸出的脈沖波形時(shí)，擴(kuò)大了電壓的輸出范圍，從而可以更好的為傳感器模塊提供穩(wěn)定的工作電壓。附圖說明圖I為無線無源測(cè)量裝置的電路示意圖；圖2為倍壓功率驅(qū)動(dòng)模塊的電路示意圖；圖3為整流充電管理模塊的電路示意圖；圖4為穩(wěn)壓電路模塊的電路示意圖。附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下I:電源；2:第一微控制器；3 :倍壓功率驅(qū)動(dòng)模塊；4 :第一無線模塊；5 :初級(jí)線圈；6 :次級(jí)線圈；7:整流充電管理模塊；8:法拉電容；9:穩(wěn)壓電路；10:第二無線模塊；11 :第二微控制器；12 :傳感器模塊；13:電壓監(jiān)控模塊；14 :全橋二極管整流電路；15 :穩(wěn)壓管；16 :Buck_Boost 電路； 17 =PWM驅(qū)動(dòng)模塊；18 電壓反饋模塊；19:轉(zhuǎn)換電路；20:可控單刀雙擲開關(guān)。具體實(shí)施例方式為使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。法拉電容是上世紀(jì)七、八十年代發(fā)展起來的一種新型的儲(chǔ)能裝置，具有功率密度高、充放電時(shí)間短、循環(huán)壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬、綠色環(huán)保無污染等眾多優(yōu)點(diǎn)，它的應(yīng)用可以進(jìn)一步提高無線無源測(cè)量設(shè)備的應(yīng)用范圍和使用時(shí)間。為了解決由于連接導(dǎo)線對(duì)應(yīng)用范圍的限制；同時(shí)可以持續(xù)測(cè)量多個(gè)物理量并給出了具體的能量來源以及能量轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)方式，參見圖I和圖2，一種無線無源測(cè)量裝置，包括外部控制電路和無線無源測(cè)量電路，外部控制電路包括第一微控制器2，第一微控制器2通過倍壓功率驅(qū)動(dòng)模塊3控制電源I的輸入；電源I依次經(jīng)過倍壓功率驅(qū)動(dòng)模塊3和初級(jí)線圈5為無線無源測(cè)量電路供電；第一微控制器2通過第一無線模塊4實(shí)現(xiàn)和無線無源測(cè)量電路之間的通訊；無線無源測(cè)量電路包括次級(jí)線圈6，次級(jí)線圈6將電能耦合進(jìn)整流充電管理模塊7，并存儲(chǔ)在法拉電容8中；經(jīng)過穩(wěn)壓電路9為第二微控制器11和傳感器模塊12供電；第二微控制器11通過電壓監(jiān)控模塊13實(shí)時(shí)檢測(cè)法拉電容8的充放電電壓，并通過外部控制電路進(jìn)行充電；傳感器模塊12獲取測(cè)量的物理量，在第二微控制器11的控制下通過第二無線模塊10傳輸給外部控制電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理量的無線無源測(cè)量。其中，第二微控制器11通過電壓監(jiān)控模塊13實(shí)時(shí)檢測(cè)法拉電容8的充放電電壓，并通過外部控制電路進(jìn)行充電具體為第二微控制器11通過電壓監(jiān)控模塊13實(shí)時(shí)檢測(cè)法拉電容8的充放電電壓，當(dāng)法拉電容8的充電電壓高于第一預(yù)設(shè)值或者放電電壓低于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，第二微控制器11通過第二無線模塊10發(fā)出控制信息至第一無線模塊4，第一無線模塊4將控制信息傳輸至第一微控制器2 ;第一微控制器2通過控制倍壓功率驅(qū)動(dòng)模塊3停止對(duì)法拉電容8的充電或者進(jìn)行充電。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，第一預(yù)設(shè)值和第二預(yù)設(shè)值根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的需要進(jìn)行設(shè)定本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種無線無源測(cè)量裝置，包括：外部控制電路和無線無源測(cè)量電路，其特征在于，所述外部控制電路包括：第一微控制器，所述第一微控制器通過倍壓功率驅(qū)動(dòng)模塊控制電源的輸入；所述電源依次經(jīng)過所述倍壓功率驅(qū)動(dòng)模塊和初級(jí)線圈為所述無線無源測(cè)量電路供電；所述第一微控制器通過第一無線模塊實(shí)現(xiàn)和所述無線無源測(cè)量電路之間的通訊；所述無線無源測(cè)量電路包括：次級(jí)線圈，所述次級(jí)線圈將電能耦合進(jìn)整流充電管理模塊，并存儲(chǔ)在法拉電容中；經(jīng)過穩(wěn)壓電路為第二微控制器和傳感器模塊供電；所述第二微控制器通過電壓監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)所述法拉電容的充放電電壓，并通過所述外部控制電路進(jìn)行充電；所述傳感器模塊獲取測(cè)量的物理量，在所述第二微控制器的控制下通過第二無線模塊傳輸給所述外部控制電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理量的無線無源測(cè)量。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李剛，熊慧，董錕，林凌，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：天津大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。