[发明专利]可用于化工园区有毒有害气体监测的传感器节点

摘要

本发明涉及一种可用于化工园区有毒有害气体监测的传感器节点。本发明包括电源管理模块、控制器模块、检测模块、通信模块和数据存储模块。电源管理模块为控制器模块、检测模块、通信模块以及数据存储模块供电。控制器模块与检测模块、通信模块、数据存储模块连接，完成对温度、湿度、气压、浓度、浓度、浓度等信息的采集、处理、存储和传输。本发明设备运行能耗低，供电方式灵活。

主权项

1.可用于化工园区有毒有害气体监测的传感器节点，包括电源管理模块、控制器模块、检测模块、通信模块和数据存储模块，其特征在于：电源管理模块为控制器模块、检测模块、通信模块以及数据存储模块供电；控制器模块与检测模块、通信模块、数据存储模块连接，完成对温度、湿度、气压、浓度、浓度、浓度信息的采集、处理、存储和传输；所述的电源管理模块包括12V锂电池、5V电压转换电路、3.3V电压转换电路和1.8V电压转换电路；12V锂电池通过JP6接入5V电压转换电路；锂电池正极接JP6的2引脚，负极接JP6的1引脚；电容C13正极接JP6的2引脚；负极接地；5V电压转换电路的核心是型号为LM2596的电压调节器；该电压调节器1引脚为输入引脚，连接JP6的2引脚；2引脚为5V电压输出引脚；3引脚和5引脚接地；4引脚串联一个电感L1连接5V电压输出；二极管D3正极接地，负极接LM2596电压调节器的2引脚；电容C14正极接电压调节器LM2596的2引脚，负极接地；5V电压转换电路的输出供给检测模块和3.3V电压转换电路；3.3V电压转换电路的核心是型号为LM1117-3.3的电压调节器；JP5的2引脚连接5V电压转换电路输出；1引脚连接电压调节器的1引脚；J8的3引脚连接电压调节器1引脚；1、2引脚接地；电容C3、C4的正极连接J8的3引脚，负极接地；电压调节器2引脚接地；3引脚为3V电压输出引脚；电容C2、C6正极连接电压调节器3引脚，负极接地；3.3V电压转换电路的输出供给气压检测芯片、通信模块、数据存储模块、控制器模块以及1.8V电压转换电路；1.8V电压转换电路的核心是型号为LM1117-1.8的电压调节器；电容C7、C8正极连接电压调节器1引脚，负极接地；电压调节器1引脚连接3.3V电压转换电路输出；2引脚接地；3引脚为1.8V电压输出引脚；电容C9、C10连接电压调节器3引脚；1.8V电压转换电路的输出供给控制器模块；所述的控制器模块核心是型号为AT91SAM7S64的控制器；控制器的UART接口34引脚、14引脚、35引脚、11引脚与通信模块连接；控制器AD接口3引脚、 4引脚、5引脚、9引脚、10引脚与检测模块连接；控制器7引脚、18引脚、45引脚、58引脚、59引脚与3.3V电压转换电路输出连接；控制器1引脚、8引脚、12引脚、24引脚、54引脚、64引脚与1.8V电压转换电路输出连接；控制器2引脚、17引脚、46引脚、60引脚接地；电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9正极连接1.8V电压转换电路输出，负极接地；电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15正极连接3.3V电压转换电路输出，负极接地；复位电路采取简单按键复位，控制器复位信号输入引脚39引脚通过按键S1接地，S1按下后，给控制器复位信号，手动复位控制器；所述的检测模块包括温湿度变送器、气压检测芯片、硫化氢浓度变送器、二氧化硫浓度变送器、氯气浓度变送器以及I/V转换电路；I/V转换电路核心器件型号为LM324AN；I/V转换电路U4A的1引脚串联一个电阻R21连接控制器9引脚，2引脚串联一个电阻R20连接温度输入信号T1，1、3引脚相连，4引脚连接5V转换电压输出，11引脚接地；电阻R15一端接地，另一端连接温度输入信号T1；电容C15正极接I/V转换电路U4A的2引脚，负极接地；I/V转换电路U4B的7引脚串联一个电阻R24连接控制器10引脚，6引脚串联一个电阻R23连接湿度输入信号T2，5、7引脚相连，4引脚连接5V电压转换电路输出，11引脚接地；电阻R22一端连接湿度输入信号T2，另一端接地；电容C16正极连接I/V转换电路U4B的6引脚，负极接地；I/V转换电路U4C的8引脚串联一个电阻R27连接控制器3引脚，9引脚串联一个电阻R26连接硫化氢浓度输入信号，8、10引脚相连，4引脚连接5V电压转换电路输出，11引脚接地；电阻R25一端连接硫化氢浓度输入信号T3，另一端接地；电容C17正极连接I/V转换电路U4C的9引脚，负极接地；I/V转换电路U4D的14引脚串联一个电阻R30连接控制器4引脚，13引脚串联一个电阻R29连接二氧化硫浓度输入信号T4，12、14引脚相连；4引脚连接5V电压转换电路输出，11引脚接地；电阻R28一端连接二氧化硫浓度输入信号T4，另一端接地；电容C18正极连接I/V转换电路U4D的13引脚，负极接地；I/V转换电路U7B的7引脚串联一个电阻R33连接控制器5引脚，6引脚串联一个电阻R32连接氯气浓度输入信号T5，5、7引脚相连；4引脚连接5V电压转换电路输出，11引脚接地；电阻R31一端连接氯气浓度输入信号T5，另一端接地；电容C19正极连接I/V转换电路U7B的6引脚，负极接地；气压检测芯片型号为MS5607，1引脚连接3.3V电压转换电路输出，2、3引脚接地，4、5引脚连接控制器52引脚，6引脚连接控制器27引脚，7引脚连接控制器22引脚，8引脚连接控制器21引脚；电容C20正极接3.3V电压转换电路输出，负极接地；温湿度变送器型号为PC62，硫化氢浓度变送器型号为BG-EX-，二氧化硫浓度变送器型号为BG-EX-，氯气浓度变送器型号为BG-EX-；所述的通信模块包括以MAX3232为核心的RS-232串口通信电平接口转换电路；ZigBee模块通过RS-232串口通信电平转换电路和控制器连接；RS-232串口通信电平转换电路1引脚连接电容C5正极；2引脚连接电容C8正极，C8负极连接16引脚；3引脚连接电容C5负极；4引脚连接电容C9正极；5引脚连接电容C9负极；6引脚接地；7引脚连接RS-232接头COMB的2引脚；8引脚连接RS-232接头COMB的3引脚；9引脚连接控制器11引脚；10引脚连接控制器14引脚；15引脚连接电容C7正极，C7负极接地；16引脚连接3.3V电压转换电路输出；电容C10正极连接RS-232串口通信电平转换电路16引脚，C10负极接地；RS-232接头COMB的5引脚接地；如图6所示，数据存储模块包括型号为AT45DB161D的Flash以及SD_CARD存储；Flash的1引脚连接控制器22引脚；2引脚连接控制器21引脚；3、5、6引脚连接3.3V电压转换电路输出；4引脚连接JP3的1引脚；7引脚接地；8引脚连接控制器27引脚；SD_CARD的1引脚连接JP3的3引脚；2引脚连接控制器22引脚；4引脚连接电源SD_VDD；5引脚连接控制器21引脚；7引脚连接控制器27引脚；8、9引脚分别串联一个电阻R12、R13连接13引脚；3、6、12、14、15引脚接地；电阻R15一端连接SD_CARD的1引脚，另一端连接电源SD_VDD；电阻R16一端连接SD_CARD的2引脚，另一端连接电源SD_VDD；电阻R17一端连接SD_CARD的5引脚，另一端连接电源SD_VDD；电阻R18一端连接SD_CARD的7引脚，另一端连接电源SD_VDD；电阻R14一端连接3.3V电压转换电路输出，另一端连接电容C11正极；电容C11正极引出电源SD_VDD，负极接地；JP3的2引脚连接控制器28引脚；通过JP3来选择存储方式：JP3的1、2引脚连接时，选择Flash存储；JP3的2、3引脚连接时，选择SD_CARD存储。