[发明专利]一种基于无源无线传感技术的密闭喷涂房环境监测系统

说明书

技术领域

本发明公开了一种用于监测密闭喷涂房环境的系统，尤其涉及一种无源无线多参数传感技术测量喷涂房温度、湿度以及气压值的系统。

背景技术

对于密封的喷涂房，房间内的温度、湿度及气压都会影响油漆的喷涂效果。需要一种环境监测系统实时监测喷涂房内的环境参数。目前基于Zigbee技术的环境监测系统已有较多研究。然而Zigbee虽然具有组网优势，但整个网络需要多个协调器和路由器，涉及协议，其开发复杂，价格昂贵，另外传感器节点一般使用电池供电，寿命较短。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提供一种基于无源无线传感技术的密闭喷涂房环境监测系统，能够实现对密闭喷涂房中温度、湿度以及气压值的无源无线多参数测量以及传输。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种基于无源无线传感技术的密闭喷涂房环境监测系统，包括安装在喷涂房内的次级电路，安装在喷涂房外的主电路以及连接所述主电路的上位机；所述主电路包括第一耦合电感、载波发生模块、包络检波模块以及滤波放大模块；所述次级电路包括第二耦合电感、整流稳压模块、负载调制模块、时分复用模块、C-f转换模块以及MEMS(微机电系统技术)电容式传感器，所述第二耦合电感与第一耦合电感耦合连接；其中：

所述载波发生模块用于产生高频载波并经由所述第一耦合电感发射出去；

所述第二耦合电感用于接收所述高频载波后，发送到整流稳压模块得到稳定的5V电压；

所述MEMS电容式传感器为通过CMOS MEMS工艺制备的电容式温度、湿度、气压集成传感器，用于检测密闭喷涂房内的温度、湿度以及气压大小；

所述C-f转换模块包括连接三个传感器的多路开关，用于将所述MEMS电容式传感器的电容值转换成对应的频率信号；

所述时分复用模块用于产生控制信号来选通所述C-f转换模块的多路开关，在一个时钟周期内分段测量三个传感器信号；

所述负载调制模块用于根据所述C-f转换模块输出的频率信号，使所述第二耦合电感上的信号幅值发生变化，并耦合至所述第一耦合电感；

所述包络检波模块根据所述第一耦合电感接收到的信号幅值，解调得到传感器测量信号；

所述滤波放大模块用于将所述传感器测量信号进行滤波放大后发送至所述上位机；

所述上位机用于根据所述滤波放大后的传感器测量信号，计算并输出密闭喷涂房的温度、湿度和气压值。

作为本发明的优选方案，所述第一耦合电感和第二耦合电感均为PCB印制电感，两部分PCB印制电感重叠设置。

作为本发明的优选方案，所述C-f转换模块包括六路C-f转换电路，分别连至所述温度、湿度、气压电容式传感器和三个固定电容；其中，每个连接固定电容的一路C-f转换电路和对应连接电容式传感器的一路C-f转换电路构成三路差频电路，所述每路差频电路的输出值fout=fin1—fin2；其中fin1为连接固定电容的一路C-f转换电路的输出值，fin2为连接电容式传感器的一路C-f转换电路的输出值。

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

1、相对于现有的利用Zigbee组网的监测系统，本发明安装方便，维护简单，调试容易，成本低廉，易于扩展，有较好的发展前景。

2、相对于现有的RFID技术，本发明，无需借助于单片机和存储器，无需编码，不需要同步时钟，仅通过电感耦合，时序控制简单，工作量小，成本低，对电压质量要求低。有效地节约了系统资源，使复杂的控制系统变得简单，且功耗低，成本低。

3、利用负载调制，通过电感耦合传递信号，实现了无源无线。

4、C-f转换电路采用有施密特触发器构成的差分电路，可以减少除环境因素外的其他因素对传感器测量精度的影响。

5、采用CMOS MEMS微传感器，未来有望实现片上集成。进一步发展，有望实现生物体征监测。

附图说明

图1是本发明的安装示意图；

图2是电路结构示意图；

图3是系统工作流程图；

图4是两路C-f转换电路时分复用模块连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。