非接触式超声波检测单元节点电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种超声波检测技术，特别涉及一种非接触式超声波检测单元节点电路。
【背景技术】
[0002]目前，国内厂商的传感器网络主要采用现场工业控制技术，传感器采用非常低端的接触式技术，其现有技术应用于城市管线安全监控系统，不足之处体现在以下方面:
[0003]1、供电系统:
[0004]传感器节点采用电池供电方式，在管井高潮湿环境恶劣环境下电池供电，电池寿命大大缩短，当电量不足以运行感应设备时，极易造成数据采集的丢失、漏报和不准确性；采用电池供电，每隔2-3年需要定期更换，后期运营维护成本将不断提高。对城市运行道路的次生影响。因电池电量不足需要对其进行更换时，对城市管线频繁进行管井维护，会影响城市道路正常运行，严重时甚至会产生交通堵塞等次生现象出现。
[0005]2、传感技术:
[0006]感应节点采用接触式传感技术，将感应节点布置于井盖上。感应节点采用接触式传感技术，当感应节点设备位于井盖上时，极易造成跟随井盖的丢失、被盗而缺失，这样会破坏和影响整个管线监控系统，并会对其维护增加不必要的二次投入成本；倾角传感器，技术方面较为落后，不利于加快、促进物联网智慧城市的步伐。当井盖以较小倾角或垂直方向不带倾角产生移动时，接触式传感器不能有效准确监测采集信息，前端监控中心由于不能准确接收感应节点所提供的正确信息而造成错误的数据分析或额外的成本投入。
[0007]上述两种传感器的安装同样存在供电困难的问题。
[0008]3，信息传输:整个管线监控系统仅提供单一的信息传输方式，一般采用工业现场控制总线方式:
[0009]传感器网络采用485总线:RS-485总线网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构。即采用一条总线将各个节点串接起来，可靠传输距离和网络规模受限制(一般不超过lkm,节点数小于256)，如果需要在城市管线较长距离(5-10Km)使用，就必须在网络中使用多个485中继器。这样，使得网络功耗增大、抗电磁干扰能力差，可靠性和可用性大大降低。同时，如果单个感应节点设备产生故障，极易造成整个总线网络瘫痪，影响其后期的故障排查，维护难度加大；
[0010]传感器网络采用有源RFID网络:又称为主动式RFID (Active tag)，依据电子标签供电方式的不同进行划分的电子标签一种类型，通常支持远距离识别也只有几百米。大量的RFID基站互联网络同样遇到问题。同时，有源电子标签内装有电池，由于有源电子标签需要电池供电，因此有源电子标签有一定的使用时长，超过一定时间后电子标签由于缺少电能将无法工作。其缺点:耗能高、穿透能力差、易受外界自然因素干扰。
【实用新型内容】
[0011]本实用新型是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能耗低、穿透能力强的非接触式超声波检测单元节点电路。
[0012]本实用新型提供的非接触式超声波检测单元节点电路，具有这样的特征，包括:通信模块电路；控制模块电路，与通信模块电路相连接；以及超声波传感器模块电路，与通信模块电路、控制模块电路分别相连接，其中，通信模块电路，具有:F头接口、通信电路和电源电路，F头接口与通信电路相连接、电源电路分别相连接，通信电路与电源电路相连接，控制模块电路，具有:MCU模块，MCU模块与通信电路、电源电路分别相连接，超声波传感器模块电路，具有:发送驱动电路、接收驱动电路和收发一体超声波传感器，发送驱动电路与MCU模块、收发一体超声波传感器分别相连接，接收驱动电路与电源电路、MCU模块、收发一体超声波传感器分别相连接。
[0013]本实用新型提供的非接触式超声波检测单元节点电路，具有这样的特征:其中，F头接口为供电和通信公共接口。
[0014]本实用新型提供的非接触式超声波检测单元节点电路，具有这样的特征:其中，通信电路采用433MHz的通信频率。
[0015]本实用新型提供的非接触式超声波检测单元节点电路，具有这样的特征:其中，通信电路为CC1101通信电路。
[0016]本实用新型提供的非接触式超声波检测单元节点电路，具有这样的特征:其中，通信电路采用SPI接口。
[0017]本实用新型提供的非接触式超声波检测单元节点电路，具有这样的特征:其中，MCU模块采用SPI接口。
[0018]实用新型作用和效果
[0019]根据本实用新型所涉及非接触式超声波检测单元节点电路，采用超低功耗的MCU模块，支持休眠和激活两种工作模式，降低系统功耗，解决了供电困难的问题，对全网大规模传感器节点进行配置，维护和管理，采用收发一体超声波传感器穿透能力强、不易受外界自然因素干扰。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型在实施例中的非接触式超声波检测单元节点电路的电路图。
【具体实施方式】
[0021]以下参照附图及实施例对本实用新型所涉及的非接触式超声波检测单元节点电路作详细的描述。
[0022]图1是本实用新型在实施例中的非接触式超声波检测单元节点电路的电路图。
[0023]如图1所示，非接触式超声波检测单元节点电路具有:通信模块电路1、控制模块电路2和超声波传感器模块电路3。
[0024]通信模块电路1具有:F头接口 1-1、通信电路1-2和电源电路1_3。
[0025]F头接口 1-1与通信电路1-2相连接、电源电路1-3分别相连接。通信电路1_2与电源电路1-3相连接。
[0026]F头接口 1-1为供电和通信公共接口。
[0027]通信电路1-2为CC1101通信电路，采用433MHz的通信频率，并且采用SPI接口。
[0028]DC48V馈电由F头接口 1_1输入至电源电路1-3，结果DC-DC转换输出DC3.3V和DC9V,分别给各功能模块供电。通信电路1-2提供接收、发送通道。
[0029]控制模块电路2具有:MCU模块2-1。控制模块电路2与通信模块电路1相连接。
[0030]MCU模块2-1与通信电路1-2、电源电路1_3分别相连接。
[0031 ] MCU 模块 2-1 采用 SPI 接口。
[0032]超声波传感器模块电路3具有:发送驱动电路3-1、接收驱动电路3-2和收发一体超声波传感器3-3。超声波传感器模块电路3与通信模块电路1、控制模块电路2分别相连接。
[0033]发送驱动电路3-1与MCU模块2-1、收发一体超声波传感器3_3分别相连接。接收驱动电路3-2与电源电路1-3、MCU模块2-1、收发一体超声波传感器3_3分别相连接。
[0034]发送驱动电路3-1连接到MCU模块2-1的普通I/O 口，接收驱动电路3_2连接到MCU模块2-1的外部中断口。
[0035]网络中有433MHz信号时，通信电路1-2自动检测该信号，通过SPI接口通知MCU模块2-1来判断。MCU模块2-1根据信号内容决定是否参与通信。MCU模块2_1定时采集超声波传感器的数据。采集收发一体超声波传感器3-3数据时，通过I/O 口给发送驱动电路3-1发送一组40KHz的方波，发送驱动电路3-1将该方波放大后驱动收发一体超声波传感器3-3发出声波，声波经过物体反射后，由收发一体超声波传感器3-3采集接收到的声波，经过接收驱动电路3-2转换后给MCU模块2-1 —个中断信号。MCU模块2_1计算发送方波到收到中断的时长计算物体到收发一体超声波传感器3-3的距离。
[0036]实施例的作用与效果
[0037]根据本实施例所涉及非接触式超声波检测单元节点电路，采用超低功耗的MCU模块，支持休眠和激活两种工作模式，降低系统功耗，解决了供电困难的问题，对全网大规模传感器节点进行配置，维护和管理，采用收发一体超声波传感器穿透能力强、不易受外界自然因素干扰。
[0038]上述实施方式为本实用新型的优选案例，并不用来限制本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种非接触式超声波检测单元节点电路，其特征在于，包括: 通信模块电路； 控制模块电路，与所述通信模块电路相连接；以及 超声波传感器模块电路，与所述通信模块电路、所述控制模块电路分别相连接， 其中，所述通信模块电路，具有:F头接口、通信电路和电源电路， 所述F头接口与所述通信电路相连接、所述电源电路分别相连接，所述通信电路与所述电源电路相连接， 所述控制模块电路，具有:MCU模块， 所述MCU模块与所述通信电路、所述电源电路分别相连接， 所述超声波传感器模块电路，具有:发送驱动电路、接收驱动电路和收发一体超声波传感器， 所述发送驱动电路与所述MCU模块、所述收发一体超声波传感器分别相连接，所述接收驱动电路与所述电源电路、所述MCU模块、所述收发一体超声波传感器分别相连接。2.根据权利要求1所述的非接触式超声波检测单元节点电路，其特征在于: 其中，所述F头接口为供电和通信公共接口。3.根据权利要求1所述的非接触式超声波检测单元节点电路，其特征在于: 其中，通信电路采用433MHz的通信频率。4.根据权利要求1所述的非接触式超声波检测单元节点电路，其特征在于: 其中，所述通信电路为CC1101通信电路。5.根据权利要求1所述的非接触式超声波检测单元节点电路，其特征在于: 其中，通信电路采用SPI接口。6.根据权利要求1所述的非接触式超声波检测单元节点电路，其特征在于: 其中，MCU模块采用SPI接口。
【专利摘要】本实用新型提供的非接触式超声波检测单元节点电路，具有这样的特征，包括：通信模块电路；控制模块电路，与通信模块电路相连接；以及超声波传感器模块电路，与通信模块电路、控制模块电路分别相连接，其中，通信模块电路，具有：F头接口、通信电路和电源电路，F头接口与通信电路相连接、电源电路分别相连接，通信电路与电源电路相连接，控制模块电路，具有：MCU模块，MCU模块与通信电路、电源电路分别相连接，超声波传感器模块电路，具有：发送驱动电路、接收驱动电路和收发一体超声波传感器，发送驱动电路与MCU模块、收发一体超声波传感器分别相连接，接收驱动电路与电源电路、MCU模块、收发一体超声波传感器分别相连接。
【IPC分类】G01S15/08, G08C19/00
【公开号】CN205028453
【申请号】CN201520757594
【发明人】黄劲草, 陈力军, 吴云峰, 熊伟, 靡军, 陈华玮
【申请人】上海傲蓝信息科技有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年9月28日