返回首頁 | 收藏本站 | 聯系我們
壓力變送器在物联网水压监测与远程控制中应用
現在位置: 壓力變送器 > 新聞中心 > 行業新聞 > 正文

壓力變送器在物联网水压监测与远程控制中应用

時間:2016-12-06

【摘要】本文依托物联网平台,以Arduino uno单片机为控制核心,利用壓力變送器把水压变换成(4~20ma)电流信号,经过电流电压转换电路变为(0~5V)电压,转换后的电压信号送入单片机模块,经过单片机内部程序处理后,通过W5100网络模块连接至物联网平台。在网络平台上与手机界面上显示压力数据曲线与压力值,拨动平台与手机界面上相应的开关即可实现远程控制。此外装置可绑定微博(或者微信),当压力异常时发送信息进行压力异常报警。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

1.引言8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
         传统的变频器恒压供水系统反映了局部官管网运行状态,但是,没有和物联网链接,无法把运行数据随时发布到物联网上,不适应物联网+时代,采用大数据分析时无法提供实时数据。本文在原有变频器恒压供水控制系统的基础上,依托物联网概念,通过物联网平台实现物与物之间的信息交互。通过电脑端,手机端实现信息的在线实时监控与反向控制。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

2.系統結構8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
基于物聯網的水壓監測與遠程控制系統由以下模塊組成:8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
1)傳感器檢測和電流電壓轉換電路模塊;8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
2)Arduino uno单片机为运行控制器模块;8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
3)W5100網絡通信模塊;8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
4)Yeelight開放的物聯網平台;8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
5)電腦或手機端檢測與控制:8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
6)繼電器控制電路模塊;8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
7)原變頻恒壓供水模塊;8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
8)程序流程圖。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

3.主要模塊及電路介紹8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
3.1 电流电压转换电路8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
         电流电压转换电路由传感器电路、电源电路、整形放大电路组成。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

3.1.1 传感器采用壓力變送器8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
         使用24V直流电,它的内部有集成电路测量膜片,感受压力产生形变,经线性及温度补偿电路转换成4~20mA电流信号输出。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

3.1.2 电源电路、整形放大电路8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

电源电路、整形放大电路8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
         图1所示, 7660可进行倍压转换,即VOUT=2VIN.输入5V电压,8脚得到10V电压作为运算放大器LM324的电源电压。传感器输出的电流信号,经过电阻R3后转变为电压信号,经过运算放大器(电压跟随器)U2A后进行RC滤波,并且此环节R4,R5有消耗过电压能量,抑制震荡的作用,经过U2B后在U2C的输入端构成同相加法器,调节精密可调电阻RP1可根据输入信号调节输出电压范围(LM324 8脚调至0~5V)。送Arduino UNO R3单片机模拟输入端口A3,由单片机把模拟量转换成数字量。再发送至物联网平台以曲线形式显示。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

3.2 Arduino uno单片机为运行控制器模块8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
         Arduino UNO R3电路原理图如图2所示,处理器核心是ATmega 328,具有14路数字输入/输出口(其中6路可作为PWM输出),6路模拟输入,一个16MHz的晶体振荡器,一个USB口,一个电源插座,一个ICSP header和一个复位按钮。编程软件采用Arduino IDE。编程语言用C语言。应用模块以库文件存在于IDE编程软件中,使编程简单化;可实现图形化编程。与W5100连接可访问互联网。实现网络监测及控制。由电源自动选择电路、供电电路、单片机电路、USB接口电路组成,各电路功能介绍如图2所示。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

Arduino UNO R3电路原理图8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

3.2.1 Arduino供电电路8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
         供电模式1:外接9V电源经保护用二极管D1(反接时不烧毁),由NCP1117ST50T3G低压差正电压稳压器变成5V输出。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
3.2.2 电源自动选择电路8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
         供电模式2:选择USB口或用外接电源供电;8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

         USB接头提供5V的电压,经自复式保险管(电流大于500mA的时候,该保险管会自动断开,电流恢复到允许的范围内后,保险管会自动恢复连接)提供5V电压。外接电源VIN经分压电阻分压后加到运放LM358的3脚;当输入电压大于7V时,3脚电压高于2脚电压(3.3V),1脚输出高电平;FDN340P PMOS管处于截至状态,从而切断了USB接口的供电。当外接电源输入电压VIN小于6V时,LM358的3脚电压低于2脚(3.3V), 1脚输出低电平。FDN340P管处于导通状态,由USB口供电。LP2985-33DBV是线性稳压器,负责把5V电源转变成3.3V电源,该器件能给Arduino UNO提供大约50mA的电流。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

3.2.3 USB接口部分8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
ATmega16U2是USB接口芯片,其特征包括:8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
1)8K/16K字節的Flash,支持自擦寫功能。512字節EEPROM和512字節SRAM。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
2)内置Boot-Loader功能(Arduino Uno引导加载程序)。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
3)支持USB全速,包含4個USB輸入輸出端口。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
4)包含內置晶振。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
5)操作電壓範圍爲2.7V到5.5V。2.7V時,非常大工作頻率是8MHz;4.5V時,非常大工作頻率是16MHz。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

         Arduino UNO板上ATmega16U2将USB口转为串口,由8脚和9脚的M8RXD和M8TXD与主控芯片ATMEGA328P-AU的串口引脚2和3相连接。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

3.2.4 主控芯片部分8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
         主控芯片ATMEGA328P-AU的工作电压为5V,每个I/O脚的非常大输出电流:40mA,Flash大小:32K字节,SRAM大小:2K字节,EEPROM大小:1K字节,时钟频率非常大为16M。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

3.3 W5100网络通信模块8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
      网络接口部分:8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
       W5100是一款多功能的单片网络接口芯片,内部集成有10/100以太网控制器,集成了全硬件的TCP/IP协议栈、以太网介质传输层(MAC)和物理层(PHY)。W5100内部还集成有16KB存储器用于数据传输。使用W5100不需要考虑以太网的控制,只需要进行简单的端口(Socket)编程。W5100网络模块原理图如图4所示。该模块由电源电路(三端集成稳压芯片L1117T-3.3V把5V电压变成3.3V供W5100和RJ45使用)、W5100电路(负责单片机和物联网通讯)、晶振电路(产生25MHZ振荡频率)、网络接口RJ45(网线接口)组成。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

W5100网络模块原理图8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
        Arduino UNO板上W5100与主控芯片ATMEGA328P-AU通过SPI接口SS、MOSI、MISO和SCLK共四个引脚进行连接。SPI是由美国摩托罗拉公司非常先推出的一种同步串行传输规范,也是一种单片机外设芯片串行扩展接口。  SPI模式可以允许同时同步发送和接收8位数据,并支持4种工作方式:8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
      SPI工作方式简介:4个接口信号为:串行数据输入(MISO,主设备输入、从设备输出)、串行数据输出(MOSI,主设备输出、从设备输入)、移位时钟(SCK)、低电平有效的从设备使能信号(cs)。SPI非常大的特点是由主设备时钟信号的出现与否来确定主/从设备间的通信。一旦检测到主设备的时钟信号,数据开始传输。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
        W5100通过网络变压器与RJ45网卡接口相连接,RJ45再和路由器相连接。所以,以W5100构成的网络模块与Arduino单片机组合,可以很轻松的与物联网平台进行对接。W5100连接单片机和网络接口框图如图3所示:8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

W5100连接单片机和网络接口框图8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

3.4 Yeelight开放的物联网平台8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
         在Yeelight物联网平台, 注册账号,创建设备及传感器。压力曲线及监测与远程控制如图5所示;绑定微博或微信作为压力异常报警接收端。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
3.5 电脑或手机端检测与控制8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
         以手机端检测与控制为例,物联网平台有相应的手机端APP软 件(IOS和Android),手机端软件与电脑端功能相同。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
         (1)登录手机端Yeelink账号;(2)点击相应的开关实现远程控制;(3)点击壓力變送器將打開圖表顯示壓力曲線。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

3.6 继电器控制电路模块8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
         继电器控制电路有NPN型三极管、5V继电器、电阻、二极管组成,电阻为三极管基极的限流电阻,二极管为继电器线圈的保护二极管。触发方式为高电平出发,继电器常开触点连接在PLC输入端口上,PLC输出端口通过PID调节仪连接变频器IRF、ACM端口,变频器通过变频和切换工频/变频控制电机 转速,达到控制水压,并配合PLC切换三台电机实现恒压供水。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

3.7 原變頻恒壓供水模块8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
         原變頻恒壓供水模块已经具有:(1)低恒压值运行,保障生活用水,高恒压值运行,保障消防供水;(2)三台泵已经实现“先开先停接入/退出;(3)一台泵运行3小时,切换下一台泵;(4)对泵有手动控制功能;(5)有报警功能;(6)当压力稳定时维持;(7)压力不足时增泵;(8)压力超过设定时减泵。由于篇幅所限不再论述。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

压力曲线及监测与远程控制程序流程图8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

3.8 程序流程图8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
         程序流程图如图6所示。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

4.小結8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器
         本文论述了“變頻恒壓供水+物聯網”,實現了物聯網水壓監測和遠程控制;並據此制作出“基于物聯網的水壓監測與遠程控制系統”,有一定的創新點。爲使用大數據分析官網運行狀態成爲可能,具有一定的應用推廣價值。8Mp壓力變送器_差压变送器_液位变送器_溫度變送器

版权所有:/ 转载请注明出处

看過本文的人還看過的文章

你可能感興趣的文章

相关産品