專利名稱：多通路位移自動巡測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種靜態(tài)或低頻動態(tài)貯器的數(shù)據(jù)采集傳輸裝置。
87年武漢巖土力學所研制了一種“多路數(shù)字式電感應變儀”，90年蘭州凍土研究所與蘭州地質(zhì)研究所合作，又研制出了“巖體位移無線遙測儀”，它們雖可實現(xiàn)對巖土工程監(jiān)測或?qū)嶒灁?shù)據(jù)的采集、顯示、打印與處理，但只適用于與之配套的專用電感式傳感器，其功能也很有限。經(jīng)檢索美、英、奧等國都有廠家生產(chǎn)用于巖土工程的監(jiān)測儀器，但都是與專門的傳感器相配套，且技術(shù)保密。例如，由英國G、I公司生產(chǎn)的“MK測斜儀的讀數(shù)儀”，雖然功能較好，但只能與該公司的測斜儀配套使用，故專業(yè)針對性強，通用性差，不具備多通路定時巡測，不具有與多種傳感器通用及多量程性能，應用范圍受到一定限制。
本實用新型的目的在于設計一種既適用于巖土工程實驗和監(jiān)測，并兼有多種用途的智能巡測儀，使其具備如下功能1.具有多通路自動巡回檢測，數(shù)據(jù)存貯、處理、顯示、打印等。
2.可配接多種傳感器以適于巖土工程的位移 壓力 應力量測。
3.適于靜態(tài)或低頻動態(tài)過程可隨時或定時長期的自動監(jiān)測。
4.即可獨立工作，又可與IBM－PC微機及各種兼容機聯(lián)機通訊。
5，可調(diào)整多種量程以及設定或調(diào)整時間隔。
本實用新型是以如下方式實現(xiàn)的它是采用MCS－51單片機和大規(guī)模集成電路，其主要組成部分包括電源系統(tǒng)、多路開關(guān)，A／D轉(zhuǎn)換器、單片機芯片、存貯器、斷電保護、鍵盤及顯示器、外接口等，其具體結(jié)構(gòu)由以下原理框圖和實施例附圖給出。


圖1為本實用新型的原理框圖。
圖2為本實用新型的信號調(diào)理板實施例線路圖。
圖3為本實用新型的主機板實施例MCD線路圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案及工作原理進行具體說明。
參看圖1本實用新型的工作電源A，對普通型儀器，可采用220伏市電經(jīng)變壓后使用，安全型儀器采用低壓電池。儀器的結(jié)構(gòu)和工作過程是在單片機芯片1的控制下，通過通道選擇器2，譯碼器3和多路開關(guān)4實現(xiàn)多路自動巡測，接收由傳感器6采集經(jīng)調(diào)理放大器5放大的模擬信號，再經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換器7轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，通過總線緩沖隔離接口8把信號送入數(shù)據(jù)存貯器11，并在存貯器10的主控程序控制下，按設定方式經(jīng)鍵盤顯示器接口15在顯示器9上顯示，再經(jīng)打印機接口12由打印機C打印輸出?；蛘邔?shù)據(jù)存貯器11存貯器10的主控程序控制的信號，可通過光隔離串行接口13與IBM－PC微機或各種兼容機B實現(xiàn)聯(lián)機通訊。為保證斷電后不丟失數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)存貯器11備有斷電保護電路14和備有保護電池16。
為使儀器具有更廣泛的適應范圍，本實用新型對其量測信號的接收和處理電路，分裝在兩個板塊上，即主機板和信號調(diào)理板。而且信號調(diào)理板具備有互換性。
1.信號調(diào)理板它是用于對多電路傳感器的輸出信號進行接收，轉(zhuǎn)換放大再送至A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，并對每一路信號調(diào)零調(diào)增益，以保保證量測精度及可靠性。為適應不同類型的傳感器，信號調(diào)理板設計為可互換的，常見的全橋式和半橋式電阻傳感器信號調(diào)理板在其實施例圖2中給出。對其它類型的傳感器也可配設不同的調(diào)理板，以達到一機多用的目的，對于同一類型不同量程傳感器的量程切換功能，是通過駕于存貯器10中的主控程序?qū)崿F(xiàn)的。
參看圖2該圖為本實用新型信號調(diào)理板的2個實施例線路圖，圖a為半橋式傳感器信號調(diào)理線路，圖b為全橋式傳感器調(diào)理線路，圖中A為傳感器，B為集成塊ML324，W1為調(diào)零電位器，W2為輸出滿度調(diào)節(jié)電位器，E為電源。
2.主機板是以單片機芯片1如8031為核心的電路系統(tǒng)。
參看圖3本圖為主機板的一個實施例MLD線路圖，它是通過多路開關(guān)4051－1，通道選擇器74HC174譯碼器74H138把模擬信號經(jīng)高精度高分辨率的A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后經(jīng)總線緩沖隔離接口74HC2451－174MC2451－2送入存貯器RAM中，存貯數(shù)據(jù)可達5－10天，并在存貯器EPROM的主控程序控制下按預定方式工作?；蛘咄ㄟ^光隔離串行接口C可隨時同IBM－PC及其它兼容機進行數(shù)據(jù)通訊。圖中D為信號調(diào)理板，74L5132為外接口，MCS51GAL及74HC373為線路聯(lián)接器，圖中的斷電保護線路是由電池電壓比較器，LM319及門路組成。在充分利用單片機CPV8031芯片功能的基礎上，通過硬件、軟件結(jié)合，使本儀器具有豐富功能并適應多種工作狀態(tài)。
此外，由操作鍵盤和顯示器組成的面板，通過專門的接口與主機板相聯(lián)，對交流型儀器的鍵盤采用輕觸壓式，顯示采用8段式紅色數(shù)碼管，適于一般工程現(xiàn)場和實驗室監(jiān)測。安全型儀器鍵盤采用先進的觸膜式，顯示為EPSON點陣式液晶顯示器，其密封性好，功能強，壽命長。由于取代了大電流數(shù)碼管并采用5V電池電源，對礦用電器安全火花要求具有重要意義，可滿足礦用安全要求。
本實用新型具有廣泛的應用范圍，在與多種電阻式傳感器配套使用時，可廣泛用于巖土邊坡、地下工程、采礦工程中巖體變形、壓力及穩(wěn)定性的長期自動化監(jiān)測；也可用于室內(nèi)外模型實驗、結(jié)構(gòu)實驗中力學試驗數(shù)據(jù)采集及處理的自動化。這種無人監(jiān)守下的自動、定時巡檢、記存和處理，不僅提高了監(jiān)測效率，而且還消除了以往讀數(shù)記錄儀的人為誤差。本儀器可在聯(lián)機和脫機兩種狀態(tài)下工作，具有體積小、重量輕、功能強、用途廣、便于攜帶的特點，現(xiàn)已制出兩種樣機，其主要技術(shù)性能如下儀器量程位移 ±10±20±40±80mm。
壓力 0.1mpa－1MPa(可根據(jù)用戶要求設計)。
顯示方式數(shù)碼管或液晶方式，可按用戶選訂。
重復誤差位移0.001mm及0.01mm。
壓力0.1N／cm2。
量測速率0.1秒／次。
傳輸距離3－5KM電源交流型220V；直流型(電池)5V。
權(quán)利要求1.一種以市電或電池為工作電源A的位移巡測儀，其特征是在單片機芯片1的控制下，通過通道選擇器2，譯碼器3和多路開關(guān)4實現(xiàn)多路自動巡測，接收由傳感器6采集經(jīng)調(diào)理放大器5放大的模擬信號，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器7轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，通過總線緩沖隔離器接口8把信號送入數(shù)據(jù)存貯器11，并在存貯器10的主控程序控制下，按設定方式經(jīng)鍵盤、顯示器接口15在顯示器9上顯示，再經(jīng)打印機接口12由打印機C打印輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位移巡測儀，其特征是在數(shù)據(jù)存貯器11及存貯器10的主控程序控制下的信號，可通過光隔離串行接口13與IBM－PC或多種兼容機B相聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的位移巡測儀，其特征是為數(shù)據(jù)存貯器11設有斷電保護電路14及備用保護電池16。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 2所述的位移巡測儀，其特征是對量測信號的接收和處理可分裝在兩個板塊上，即主機板和信號調(diào)理板上，而且信號調(diào)理板具有互換性。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的位移巡測儀，其特征是在對量測信號的接收和處理可分裝在兩個板塊上，即主機板和信號調(diào)理板上，而且信號調(diào)理板具有互換性。
專利摘要本儀器由大規(guī)模集成電路組成，主要包括電源系統(tǒng)，多路開關(guān)，A/D轉(zhuǎn)換器，單片機芯片，存貯器，鍵盤與顯示器，斷電保護線路及外接口等，屬于一種具有多通路自動巡回檢測，數(shù)據(jù)處理、記存、顯示、打印以及與微機通訊等功能的智能儀器?？膳浣佣喾N傳感器，用于變形，位移或壓力量測，適用于靜態(tài)或低頻動態(tài)過程，可隨時或長期定時自動監(jiān)測，模擬實驗結(jié)構(gòu)實驗及力學試驗等方面具有廣泛用途。
文檔編號G08C19/02GK2096735SQ9121742
公開日1992年2月19日 申請日期1991年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月29日
發(fā)明者劉懷恒, 劉力群, 丁積軍 申請人:西安礦業(yè)學院