[发明专利]扩散硅智能温度变送器

权利要求书

1.扩散硅智能温度变送器，其特征在于：该温度变送器包括三通外壳、WIAPA-M1800无线适配器、主控制器电路板、显示器、3.3V电源、WIA网关，在外壳的两个较大开口处安装显示器和连接电源，在外壳内部安装WIAPA-M1800无线适配器和主控制器电路板，在外壳较小开口处安装无线天线，液位传感器直接连接到主控制器电路板，显示器通过插针连接至主控制器电路板；温度变送器的电路连接如下：

电源：3.3V锂电池供电，主控制器电路板中使用3.3V转3V可控开关芯片对模拟部分和数字部分提供所需的电源；

16位A/D：选用美国德州电气公司的ADS1110芯片，采用I2C形式的接口，由于内置1一8增益的低噪声可编程仪表放大器，可对来放大电路的电压信号进行放大处理并采样转化为数字信号；

    MCU：选对A/D输出的数字信号进行处理，计算出温度，通过无线模块与远程PC通信，接收热电阻计算参数表，将采集到的结果上传PC以及其他实时通信，通过对工作模式的切换进行能耗控制；

恒压电路：选用的扩散硅压力传感器是恒流供电型的，供电电流为1.5mA，恒流电源采用美国国家半导体公

司生产的三端可调恒流源LM334，具有1～40V宽的动态电压范围，恒流源的建立只需一只外接电阻，是无需独立电源供电的真正悬浮恒流源；由于LM334的输出电流具有与绝对温度成正比的敏感特性，只有在温度恒定时电流才恒定，因此需要进行补偿，只要在基本电路中再增加一只电阻和一只二极管，就可以构成抵消LM334温度漂移的零温度系数恒流源；

信号调理电路：对扩散硅采集的信号进行放大、滤波；

EEPROM存储器：由于不同的热电阻在计算时对应不同的计算参数，故使用64K的EEPROM存储各种常用热电阻的计算参数；

显示器：显示传感器探头所在环境下的压力，测量精度0.01℃；

无线通信：采集的数据通过串口发送到WIAPA-M1800无线通信模块，再接入WIAPA-GW1498无线网关，在远程PC上对数据进行显示，同时在系统初次使用时由PC将对应于每个传感器探头的分度表经该无线模块传送至MCU，保存在外部存储器中。

2.根据权利要求1所述的扩散硅智能温度变送器，其特征在于：硬件连接与工作方式如下：

电源：3.3V锂电池供电，主控制器电路板中使用3.3V转3V可控开关芯片对模拟部分和数字部分提供所需的电源，3.3V电源由C3、C14、C15、C16、C20、C21、C22、C24滤波，3V电源由C1、C9、C10、C18滤波；

16位A/D：选用美国德州电气公司的ADS1110芯片，采用I2C形式的接口，ADS1110的1脚与第二运算放大器OP2的输出端连接，ADS1110的3脚、4脚与上拉电阻R37、R38的一端相连，R7、R8的另一端以及ADS1110的5脚与+3.3V电源连接，DS1110的2脚和6脚接地；

MCU：选用美国德州电气公司的MSP430F149芯片，晶振选用3.6264MHz，程序下载使用标准JTAG接口，XT2IN、XT2OUT与晶振连接，之间连接电阻R17，经过C11、C12到地；

 MCU的54、55、56、57脚分别与双排座JP2的1、3、5、7脚相连，MCU的12和22脚分别与JP2的2脚和6脚相连，MCU的58脚与JP2的11脚相连；

传感器：R1、R2、R3、R4、R5 和扩散硅组成传感器电路，扩散硅的1脚连接-OUT和R1的一端，R1的另一端连接扩散硅的2脚、R2的一端，R5的一端和+IN，R2的另一端连接扩散硅的3脚、+OUT，R5的另一端连接R3的一端、R4的一端、-IN,R3的另一端连接扩散硅的3脚，R4的另一端连接扩散硅的5脚；

信号调理电路：传感器一端即电桥的一个平衡点与电阻R45的一端连接，R45的另一端分别与运算放大器OP的同相输入端和放大电阻R47连接，OP的反相输入端分别与电阻R46的一端、A/D的负输入端连接；

R46的另一端电桥的另一个平衡点连接，R47的另一端分别与滤波电容C42的一端、运算放大器OP的输出端、滤波电阻R40连接，R40的另一端与A/D的正输入端连接，滤波电容C42的另一端、运算放大器的负电源端接地，运算放大器的正电源端与+3.3V电源连接；

EEPROM存储器：片外存储芯片选用MicroChip公司的24LC64芯片，采用I2C接口；

由3.3V电源供电，5、6号管脚通过R20、R21上拉电阻与MCU的P4.5、P4.6口相连，C25用于滤波，1、2、3、4号脚接地用于指示物理地址；

显示器：选用SPI总线结构的48管脚 HT1621B驱动液晶屏幕，其中SEG0～SEG23和COM0～COM3共24个管脚与液晶玻璃连接，DATA管脚接上拉电阻R52的一端再与MCU的P5.1口连接，CS管脚接上拉电阻R53的一端再与MCU的P1.5口连接，WR管脚接上拉电阻R54的一端再与MCU的P1.6口连接，RD管脚接上拉电阻R55的一端再与MCU的P1.7口连接，上拉电阻R52、R53、R54、R55的另一端与VDD连接，VDD与VLCD管脚之间连接R51可变电阻，VDD与VSS分别于主控制器电路板上的3.3V电源和地线连接，其余管脚悬空；

无线通信：MCU的P3.4、P3.5口与WIAPA-M1800无线通信模块的串口接口相连。