基于振弦式傳感器的多路數(shù)據(jù)采集器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種可拓展的基于振弦式傳感器的多路數(shù)據(jù)采集器，屬于土木結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]土木結(jié)構(gòu)體的安全監(jiān)測，是保證從施工階段到工程竣工乃至整個使用壽命周期內(nèi)的結(jié)構(gòu)體的安全性和可靠性。振弦式傳感器在結(jié)構(gòu)體的長期安全與監(jiān)測中得到廣泛的應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)有的大型結(jié)構(gòu)體都裝有振弦式傳感器，以保證結(jié)構(gòu)體的安全。為了監(jiān)測和預(yù)防結(jié)構(gòu)體的變形，主要通過應(yīng)變讀數(shù)儀或手持讀數(shù)儀來測量結(jié)構(gòu)體的應(yīng)變值，但存在以下不足之處:
[0004]1.一個裝置只有一個傳感器接口，只能對一個觀測點進行數(shù)據(jù)測量；而在某些工業(yè)現(xiàn)場需要都多點(幾十點甚至上百點)進行數(shù)據(jù)測量，就需要采用多個裝置進行單獨測量，多個裝置彼此獨立；測量結(jié)果不能保存，也不能連續(xù)測量，尚未能反映該結(jié)構(gòu)體在某一周期內(nèi)的變化趨勢。
[0005]2.現(xiàn)有的裝置大多采用單向通信，僅具有采集數(shù)據(jù)的通信方式，無法在使用中調(diào)節(jié)采集數(shù)據(jù)的頻率；不具有電源管理功能，不利于連續(xù)測量和降低功耗，不利于提高采集器的使用范圍。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，能夠更方便、節(jié)能地對結(jié)構(gòu)體進行長期的、連續(xù)的安全監(jiān)測，提供一種基于振弦式傳感器的多路數(shù)據(jù)采集器。
[0007]按照本實用新型的一種基于振弦式傳感器的多路數(shù)據(jù)采集器，包括上位機終端、RS485通信協(xié)議及接口、多路數(shù)據(jù)采集單元、交直流供電電路、振弦式傳感器。
[0008]所述多路數(shù)據(jù)采集單元包括MCU (微處理器)及其外圍電路、電源轉(zhuǎn)化電路及穩(wěn)壓電路、聲光告警電路、激振電路、拾振電路(信號調(diào)理電路及整形電路)、恒流源激勵電路、溫度信號采集電路、數(shù)據(jù)存儲電路、LED顯示電路、32通道選擇開關(guān)及傳感器接口電路。
[0009]所述傳感器接口電路通過帶屏蔽的四芯電纜與振弦傳感器相連接，分別向傳感器進行激振、拾振、提供激勵電流信號和獲取電阻式溫度傳感器輸出的電壓信號。
[0010]所述激振電路將MCU輸出的PffM信號，經(jīng)由32通道選擇開關(guān)、傳感器接口電路向傳感器提供(500Hz~6kHz，幅值為+5V)激勵信號。
[0011 ] 所述拾振電路(信號調(diào)理電路及整形電路)通過傳感器接口電路、32通道選擇開關(guān)獲取傳感器的共振頻率信號(剛弦受到應(yīng)力后引起共振)，經(jīng)過帶通濾波、信號放大和整形，并將處理后的方波信號送入MCU。
[0012]所述恒流源激勵電路通過傳感器接口電路、32通道選擇開關(guān)在MCU的控制下向溫度傳感器提供激勵電流。實際使用時，可根據(jù)溫度傳感器中負載電阻的阻值不同調(diào)節(jié)激勵電流的大小。
[0013]所述溫度信號采集電路通過傳感器接口電路、32通道選擇開關(guān)獲取傳感器輸出的表征傳感器所處位置溫度的電壓信號，并對該信號進行放大濾波處理，再由模數(shù)轉(zhuǎn)換后，送到微處理器處理進而得到各個傳感器的溫度值。
[0014]所述數(shù)據(jù)存儲電路為鐵氧體存儲體，通過數(shù)據(jù)總部和地址總線與處理器相連接，用于存儲處理器接收的數(shù)據(jù)和未傳輸完成的數(shù)據(jù)。
[0015]所述交直流供電電路包括外接交流電的電源模塊、9V電池及供電電路、電池電量檢測電路、充電控制電路、電源切換電路及電源轉(zhuǎn)換與穩(wěn)壓電路；由微處理器控制電池的充停電狀態(tài)和交直流切換，保證電源的正常供電，實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的完整性與準確性，同時完成連續(xù)測量和多點測量。
[0016]所述告警電路包含測量故障報警、電量低告警電路。電量檢測電路定時檢測電池的電量，獲取電池電量信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)化后送入MCU經(jīng)行處理，將檢測結(jié)果通過RS485總線接口電路送至上位機，由上位機實時顯示采集器的供電電壓與電量信息。并經(jīng)檢測結(jié)果與預(yù)置的數(shù)據(jù)進行比對，如果電量充足，則切斷充電控制電路；如電量低且有外接電源，則自行對電池充電；如果電量低且無外接電源，則發(fā)出聲光告警信息，同時將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)存儲體中，MCU自身進入休眠模式。
[0017]所述每個數(shù)據(jù)采集單元均有RS485接口電路，處理器通過RS485總線接口電路與外部的RS485總線通信或級聯(lián)。
[0018]所述上位機為帶有RS485總線通信接口的微機。
[0019]綜上所述，本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，應(yīng)用方便；還可通過RS485級聯(lián)擴展，同時對幾十個甚至上百個點進行連續(xù)監(jiān)測并統(tǒng)一控制；不使用時，可讓采集器進入休眠模式，進而減小功耗。
【附圖說明】
[0020]圖1為多路數(shù)據(jù)采集器的采集模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為多路數(shù)據(jù)采集器的電源結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為采集器的電源管理軟件流程圖。
[0023]圖4為采集器掃頻子程序流程圖。
[0024]圖5為采集器頻率測量程序流程圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0026]本實施例中的一種基于振弦式傳感器的多路數(shù)據(jù)采集器，包括上位機終端、RS485通信協(xié)議及接口、多路數(shù)據(jù)采集單元、交直流供電電路、振弦式傳感器。
[0027]如圖1所示，多路數(shù)據(jù)采集單元包括MCU (微處理器)及其外圍電路、電源轉(zhuǎn)化電路及穩(wěn)壓電路、告警電路、激振電路、拾振電路(信號調(diào)理電路及整形電路)、恒流源激勵電路、溫度信號采集電路、數(shù)據(jù)存儲電路、就地顯示電路、帶有多路傳感器接口的多路選擇開關(guān)電路。
[0028]如圖2所示，交直流供電電路包括外接交流電的電源模塊、9V電池及供電電路、電池電量檢測電路、充電控制電路、電源切換電路及電源轉(zhuǎn)換與穩(wěn)壓電路；9V電源模塊通過電源轉(zhuǎn)換與穩(wěn)壓電路向多路數(shù)據(jù)采集器