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原文传递水质检测无线传感与显示节点

专利名称：	水质检测无线传感与显示节点
摘要：	本发明涉及一种水质检测无线传感与显示节点，包括通过无线信号相连的水质检测无线传感节点和LED点阵屏无线显示节点。水质检测无线传感节点包括浮板及设于其上的安装盒和安装支架，安装盒上安装有太阳能电池，安装盒内安装有控制电路，安装支架上安装有下部被网罩罩住的水质传感器和清洗电刷，网罩底部设有超声清洗换能器。安装盒内的控制电路包括SOC片上系统、RS485接口电路及水质传感器、清洗电刷、超声清洗各模块电源控制电路及第一、第二电流测量电路。本发明中检测、清洗、显示模块的工作电源可控、工作电流可测，既降低功耗，又便于及时维修和维护。本发明既能独立工作，又能作为节点接入无线网络组网工作，实现水质检测的远程监控。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江水利水电学院
发明人：	谢少伟
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201910205779.3
公开号：	CN109900877A
代理机构：	杭州杭诚专利事务所有限公司
代理人：	尉伟敏;杨燕霞
分类号：	G01N33/18(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	310018 浙江省杭州市江干区下沙高教园区学林街583号
主权项：	1.一种水质检测无线传感与显示节点，其特征在于包括水质检测无线传感节点和LED点阵屏无线显示节点，水质检测无线传感节点和LED点阵屏无线显示节点通过无线信号相连；水质检测无线传感节点包括浮板，浮板上设有安装盒和安装支架，安装盒内安装有蓄电池和水质检测无线传感节点控制电路，安装盒的外围设有用于安装太阳能电池的支架，太阳能电池位于安装盒的上方，安装支架上安装有伸向浮板下方的若干水质传感器和清洗电刷，安装支架上罩有防雨防晒盖板，浮板的背面设有一个罩住水质传感器和清洗电刷的网罩，网罩的底部设有一个超声清洗换能器，浮板背面的相对两侧各设有一个支承架，浮板的四角各有一个定位孔。 2.根据权利要求1所述的水质检测无线传感与显示节点，其特征在于所述的安装支架呈圆形，所述的清洗电刷安装在安装支架的圆心处，清洗电刷的刷柄垂直向下，清洗电刷的刷头和刷柄垂直并且刷头上的刷毛朝上，多个水质传感器垂直朝下并且沿清洗电刷的刷头运行的圆弧轨迹均布。 3.根据权利要求1所述的水质检测无线传感与显示节点，其特征在于所述的水质检测无线传感节点控制电路包括SOC片上系统、存储器电路、RS485接口电路、水质传感器电源控制电路、清洗电刷电源控制电路、超声清洗电源控制电路、第一电流测量电路、第二电流测量电路和由太阳能电池供电的电源电路，存储器电路、RS485接口电路、水质传感器电源控制电路、清洗电刷电源控制电路、超声清洗电源控制电路、第一电流测量电路及第二电流测量电路分别和SOC片上系统相连。 4.根据权利要求3所述的水质检测无线传感与显示节点，其特征在于所述的水质传感器电源控制电路包括MOS管Q53和三极管Q54，所述的清洗电刷电源控制电路包括MOS管Q51和三极管Q52，所述的第一电流测量电路包括电阻R59和电流检测芯片U51，电流检测芯片U51采用MAX4173芯片；所述的水质传感器包括四个电流型水质传感器和多个RS485总线型水质传感器；三极管Q54的基极经电阻R515和所述的SOC片上系统的输出端DD端相连，三极管Q54的发射极接地，三极管Q54的集电极经电阻R514和MOS管Q53的栅极相连，MOS管Q53的栅极和源极之间连接有电阻R513，MOS管Q53的源极既经电阻R59和电压VBout相连又经电容C56接地，MOS管Q53的漏极和自恢复保险丝F52的一端相连，自恢复保险丝F52的另一端和水质传感器的电源输入端VCC_W相连，RS485总线型水质传感器通过RS485总线和所述的RS485接口电路相连，电流型水质传感器输出的电流信号分别和所述的SOC片上系统的输入端相连；三极管Q52的基极经电阻R512和所述的SOC片上系统的输出端DC端相连，三极管Q52的发射极接地，三极管Q52的集电极经电阻R511和MOS管Q51的栅极相连，MOS管Q51的栅极和源极之间连接有电阻R510，MOS管Q51的源极和MOS管Q53的源极相连，MOS管Q51的源极经电容C55接地，MOS管Q51的漏极和自恢复保险丝F51的一端相连，自恢复保险丝F51的另一端和清洗电刷的电源输入端VCC_C相连；电流检测芯片U51的3脚既接+3.3V电压又经电容C57接地，电流检测芯片U51的1脚及2脚接地，电流检测芯片U51的4脚、5脚分别和电阻R59的两端相连，电流检测芯片U51的6脚和所述的SOC片上系统的输入端ADO端相连。 5.根据权利要求3所述的水质检测无线传感与显示节点，其特征在于所述的超声清洗电源控制电路包括MOS管Q61和三极管Q62，所述的第二电流测量电路包括电阻R61和电流检测芯片U61，电流检测芯片U61采用MAX4173芯片；三极管Q62的基极经电阻R64和所述的SOC片上系统的输出端DE端相连，三极管Q62的发射极接地，三极管Q62的集电极经电阻R63和MOS管Q61的栅极相连，MOS管Q61的栅极和源极之间连接有电阻R62，MOS管Q61的源极经电阻R61和电压VBout相连，MOS管Q61的源极经电容C61接地，MOS管Q61的漏极和自恢复保险丝F61的一端相连，自恢复保险丝F61的另一端和超声清洗换能器的电源输入端VCC_U相连；电流检测芯片U61的3脚既接+3.3V电压又经电容C62接地，电流检测芯片U61的1脚及2脚接地，电流检测芯片U61的4脚、5脚分别和电阻R61的两端相连，电流检测芯片U61的6脚和所述的SOC片上系统的输入端AD1端相连。 6.根据权利要求3所述的水质检测无线传感与显示节点，其特征在于所述的太阳能电池经光伏充放电控制器和所述的蓄电池相连，光伏充放电控制器通过RS485总线和所述的RS485接口电路相连。 7.根据权利要求3或4或5所述的水质检测无线传感与显示节点，其特征在于所述的SOC片上系统为Zigbee片上系统U81，Zigbee片上系统U81采用CC2530芯片；Zigbee片上系统U81的1脚～4脚均接地，Zigbee片上系统U81的10脚既接电压VDD又经电容C812接地，Zigbee片上系统U81的21脚既接电压VDD又经电容C810接地，Zigbee片上系统U81的22脚、23分别经电容C88、电容C89接地，且Zigbee片上系统U81的22脚和23脚之间连接有晶振Y81，Zigbee片上系统U81的20脚既经电阻R82接电压VDD又经电容C811接地，Zigbee片上系统U81的24脚既接电压VDD又经电容C87接地，Zigbee片上系统U81的27脚、28脚及29脚均接电压VDD，Zigbee片上系统U81的29脚经电容C85和电容C86的并联电路接地，Zigbee片上系统U81的30脚经电阻R81接地，Zigbee片上系统U81的31脚、39脚均接电压VDD，Zigbee片上系统U81的31脚经电容C84接地，Zigbee片上系统U81的39脚经电容C83接地，Zigbee片上系统U81的40脚经电容C82接地；Zigbee片上系统U81的25脚经电容C814和电容C816的一端相连，电容C814和电容C816的连接点经电感L83接地，Zigbee片上系统U81的26脚经电容C813和电感L82的一端相连，电容C813和电感L82的连接点经电容C815接地，电容C816的另一端及电感L82的另一端和电容C817的一端相连，电容C817的另一端通过接口SMB1外接单极子天线；Zigbee片上系统U81的5脚～9脚和所述的存储器电路相连，Zigbee片上系统U81的11脚、16脚及17脚和所述的RS485接口电路相连，Zigbee片上系统U81的12脚～15脚和所述的水质传感器相连，Zigbee片上系统U81的18脚、19脚分别和所述的第二电流测量电路、第一电流测量电路相连，Zigbee片上系统U81的34脚、35脚及36脚分别和清洗电刷电源控制电路、水质传感器电源控制电路、超声清洗电源控制电路相连；电感L81的一端接3.3V电压，电感L81的另一端经电容C81接地，电感L81和电容C81的连接点输出电压VDD；Zigbee片上系统U81还和蓝牙透传模块U71相连，蓝牙透传模块U71采用LSD4WN051模块，Zigbee片上系统U81的5脚、37脚及38脚分别和蓝牙透传模块U71的8脚、3脚及4脚相连，蓝牙透传模块U71的1脚、5脚及6脚均接3.3V电压，蓝牙透传模块U71的2脚、9脚及10脚均接地，蓝牙透传模块U71的1脚和2脚之间连接有电容C71和电容C72。 8.根据权利要求3或4或5所述的水质检测无线传感与显示节点，其特征在于所述的SOC片上系统为蓝牙片上系统U91，蓝牙片上系统U91采用CC2541芯片；蓝牙片上系统U91的1脚、4脚均接地，蓝牙片上系统U91的10脚既接电压VDD又经电容C97接地，蓝牙上系统U91的21脚既接电压VDD又经电容C95接地，蓝牙片上系统U91的22脚、23脚分别经电容C912、电容C911接地，且蓝牙片上系统U91的22脚和23脚之间连接有晶振Y91，蓝牙片上系统U91的20脚既经电阻R91接电压VDD又经电容C913接地，蓝牙片上系统U91的24脚既接电压VDD又经电容C94接地，蓝牙片上系统U91的27脚、28脚及29脚均接电压VDD，蓝牙片上系统U91的29脚经电容C92和电容C93的并联电路接地，蓝牙片上系统U91的30脚经电阻R92接地，蓝牙片上系统U91的31脚、39脚均接电压VDD，蓝牙片上系统U91的31脚经电容C92接地，蓝牙片上系统U91的39脚经电容C96接地，蓝牙片上系统U91的40脚经电容C98接地；蓝牙片上系统U91的25脚经电容C915和电容C917的串联电路与电感L914的LA端相连，电容C915和电容C917的连接点经电感L913接地，蓝牙片上系统U91的26脚经电容C914和电感L912的串联电路与电感L914的LA端相连，电容C914和电感L912的连接点经电容C916接地，电感L914的LB端既经电容C918接地又经电感L915和电阻R93与PCB天线PCB_ANT相连；蓝牙片上系统U91的32脚、33脚分别经电容C910、电容C99接地，且蓝牙片上系统U91的32脚和33脚之间连接有晶振Y92；蓝牙片上系统U91的6脚～9脚和所述的存储器电路相连，蓝牙片上系统U91的11脚、16脚及17脚和所述的RS485接口电路相连，蓝牙片上系统U91的12脚～15脚和所述的水质传感器相连，蓝牙片上系统U91的18脚、19脚分别和所述的第二电流测量电路、第一电流测量电路相连，蓝牙片上系统U91的34脚、35脚及36脚分别和清洗电刷电源控制电路、水质传感器电源控制电路、超声清洗电源控制电路相连；电感L91的一端接3.3V电压，电感L91的另一端经电容C91接地，电感L91和电容C91的连接点输出电压VDD。 9.根据权利要求1或3所述的水质检测无线传感与显示节点，其特征在于所述的LED点阵屏无线显示节点包括SOC片上系统单元、存储器单元、RS485接口单元、LED点阵屏、LED点阵屏电源控制单元、电流检测单元和电源单元，RS485接口单元和LED点阵屏通过RS485总线相连，存储器单元、RS485接口单元、LED点阵屏电源控制单元及电流检测单元分别和SOC片上系统单元相连。 10.根据权利要求9所述的水质检测无线传感与显示节点，其特征在于所述的LED点阵屏电源控制单元包括MOS管Q151和三极管Q152；所述的电流检测单元包括电阻R151和电流检测芯片U151，电流检测芯片U151采用MAX4173芯片；三极管Q152的基极经电阻R154和SOC片上系统单元输出的DEE信号相连，三极管Q152的发射极接地，三极管Q152的集电极经电阻R153和MOS管Q151的栅极相连，MOS管Q151的栅极和源极之间连接有电阻R152，MOS管Q151的源极既经电阻R151和电压VBout1相连又经电容C151接地，MOS管Q151的漏极和自恢复保险丝F151的一端相连，自恢复保险丝F151的另一端和所述的LED点阵屏的电源输入端VCC_L相连；电流检测芯片U151的3脚既接+3.3V电压又经电容C152接地，电流检测芯片U152的1脚及2脚接地，电流检测芯片U152的4脚、5脚分别和电阻R151的两端相连，电流检测芯片U152的6脚输出ADOO信号和所述的SOC片上系统单元相连。
所属类别：	发明专利