基于蓝牙的高压线电流自动化检测系统设计

中心议题
    * 提出了基于蓝牙的高压线电流自动化检测系统
    * 给出了设计与实现
解决方案
    * 使用超低功耗的M S P 4 3 0单片机作为核心控制器件
    * 将传感器安装到挂钩内，挂钩可挂接到高压电流线路上

0引言

通过蓝牙通信，连接挂钩设备和P D A设备，由挂钩设备对高压电线某小段的电压和温度信号进行高精度测量，通过操作P D A设备，记录相关的数据。从而达到了远距离测量和记录数据，实现了人机设备远离高压电流线路等危险场所，大大提高了工作人员的人身安全性。

1系统设计思路

整个系统的设计目标高精度、低成本、低功耗、体积小以及安全方便。

使用超低功耗的M S P 4 3 0单片机作为核心控制器件，将传感器安装到挂钩内，挂钩可挂接到高压电流线路上。

当接收到P D A发送的蓝牙请求信号后，系统开始运行，由DS18B20将温度信号转化成数字信号，同时由霍尔传感器将高压电流信号转换为低压模拟信号再通过高精度的1 6位A/D转换成数字信号，最后将这两路数字信号送入单片机进行处理，通过它的U A R T模块将处理后的数据传送给蓝牙设备进行发送，再使用蓝牙P D A进行接收，并进行相应的处理、显示和记录等。

2系统硬件设计

整个系统是由挂钩设备与P D A组成的便携式设备。

为实现整个系统的设计目标，该系统选用了如下器件：MCU采用MSP430F149；蓝牙采用蓝牙内嵌模块；温度传感器采用DS18B20；霍尔电压传感器采用的是集成式砷化镓霍尔元件；高精度模数传感器采用16位的AD7705。系统总体框图如图1所示。

2.1核心控制器件：单片机MSP430F149

MSP430系列是美国德州仪器公司生产的一种超低功耗的Flash微控制器，被广泛地应用于煤气表、电子电度表、火警智能接头、通信产品、家庭自动化产品、便携式监视器及其它低功耗产品。

2.2数字温度传感器：DS18B20

DS18B20提供9位温度读数指示。数据经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，因此从中央处理器到DS1820仅需连接一条线（和地）。读、写和完成温度变换所需的电源可以由数据线本身提供，而不需要外部电源。

2.3霍尔电流传感器：直放式电流传感器（开环式）

霍尔元件采用的材料有很多种，其中砷化镓（G a A s）元件与其他材料制成的元件相比温度特性好，线性度也不错，因此采用砷化镓霍尔元件。

2.4高精模数转换器：AD7705

AD7705是AD公司新推出的16位A/D转换器，可用于测量低频模拟信号。这种器件带有增益可编程放大器，可通过软件编程来直接测量传感器输出的各种微小信号。AD7705具有分辨率高、动态范围广、自校准等特点，因而非常适合于工业控制、仪表测量等领域。

2.5无线数据收发器：蓝牙内嵌模块

蓝牙内嵌模块可以应用于各种家电、仪器（如医疗设备）等电子信息产品。作为一种线缆取代方案，它可以直接与单片机或处理器相连，采用即插即用的方式透明的实现设备间的无线数据传输。蓝牙PDA可搜索到此内嵌模块，并且发现其提供的服务，通过此服务可以与其建立连接并进行通讯。

2.6蓝牙PDA模块

PDA内部集成了蓝牙收发模块，使用PDA时，只需要安装相应的程序（用C语言编写的相应程序），便可通过蓝牙控制单片机，从而达到对采集数据进行处理、显示，和记录等。

3软件系统设计

系统中使用IAR Embedded Workbench Evaluation for MSP430软件，建立MSP430F149工程文件，系统中信号的采集、转换、处理、控制信号的接收和数据发送都用C语言进行编程。

图2、图3和图4分别为MSP430单片机系统主程序流程图、UART相关子程序流程图及蓝牙PDA相关流程图。

4结束语

通过测试表明，该系统设计达到了设计目标要求，只是灵敏的开环高压电场传感器较昂贵。本系统中采用的高压电流传感器有待改善。