低耗能無線振弦信號采集器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種低耗能無線振弦信號采集器，該設備功耗低，可以滿足施工期監(jiān)測和長期監(jiān)測的要求。它包括振弦信號拾取電路、CPU單元，433M無線模塊和干電池組，干電池組為CPU單元供電，振弦信號拾取電路和433M無線模塊分別與CPU單元相連，待測傳感器接入振弦信號拾取電路，待測傳感器的振弦波經(jīng)振弦信號拾取電路放大后送入CPU單元，CPU單元經(jīng)433M無線模塊將數(shù)傳給集中器。所述振弦信號拾取主要電路包括芯片U1、芯片U2，芯片U5，以及電容C14、電感L1和電阻R22。各部分集成在一個鋁制密封盒內(nèi)，鋁制密封盒兩端各留一個金屬密封頭，一個金屬密封頭用于接入振弦式待測傳感器，另一密封頭用于引出433M無線模塊的天線。
【專利說明】低耗能無線振弦信號采集器
[0001]【技術(shù)領域】:
[0002]本實用新型涉及一種低耗能無線振弦信號采集器，屬土工安全監(jiān)儀器。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]振弦類儀器是土工安全監(jiān)中廣泛使用的儀器，傳統(tǒng)的信號采集方法有兩種，一是人工到現(xiàn)場測讀，二是將附近的儀器集中到集線箱人工測讀或進入自動化系統(tǒng)，對于監(jiān)測儀器分散的邊坡監(jiān)測或施工期的基坑監(jiān)測，人工測讀或傳統(tǒng)自動化監(jiān)測都存在施工難，儀器電纜保護困難等諸多難題。迫切需要一種便于施工且低成本的新型監(jiān)測裝置，快速實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的同時，降低安裝和運行成本，快速實時采集的各類數(shù)據(jù)的系統(tǒng)成為新時代的需求。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0006]本實用新型提供一種低耗能無線振弦信號采集器，該設備功耗低，可以滿足施工期監(jiān)測和長期監(jiān)測的要求。
[0007]本實用新型的具體技術(shù)方案如下:
[0008]一種低耗能無線振弦信號采集器，其特征是:包括振弦信號拾取電路、CPU單元，433M無線模塊和干電池組，干電池組為CPU單元供電，振弦信號拾取電路和433M無線模塊分別與CPU單元相連，待測傳感器接入振弦信號拾取電路，待測傳感器的振弦波經(jīng)振弦信號拾取電路放大后送入CPU單元，CPU單元經(jīng)433M無線模塊將數(shù)傳給集中器。
[0009]振弦信號拾取電路主要電路包括芯片U1、芯片U2，芯片U5，以及電容C14、電感LI和電阻R22。
[0010]所述芯片U1、U2采用ST1026芯片。
[0011 ] 所述芯片U5采用UL7439芯片。
[0012]所述CPU單元采用STM5449芯片。
[0013]各部分集成在一個鋁制密封盒內(nèi)，鋁制密封盒兩端各留一個金屬密封頭，一個金屬密封頭用于接入振弦式待測傳感器，另一密封頭用于引出433M無線模塊的天線。
[0014]工作原理:
[0015]電路的芯片U5通過電容C14電感LI和電阻R22升壓產(chǎn)生+9V電壓，9V電壓給振弦波形成電路的芯片Ul和U2的8腳供電；CPU引腳Mag給芯片Ul的3腳一個脈沖，再通過芯片Ul的UlA部分進行I級放大，放大后的振弦波激勵傳感器，傳感器返回的振弦波再通過芯片U2進行I級放大，通過芯片Ul的UlB部分進行2級放大，放大后的波形通過芯片Ul的7腳送給CPU進行分析。
[0016]本實用新型具有如下有益效果:
[0017]本實用新型將振弦信號的采集，無線傳輸集成在一起，在實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時雙向傳輸?shù)耐瑫r，將功耗降到工程實用的理想要求，在每天采集頻次不低于3次，并可在任意時間實現(xiàn)召測的條件下，三節(jié)AAA型干電池可工作半年，這樣不論是施工期監(jiān)測還是長期監(jiān)測都可以滿足實用的要求。
[0018]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0019]圖1為本實用新型的原理框圖。
[0020]圖2為本實用新型振弦信號拾取模塊的電原理圖。
[0021]【具體實施方式】:
[0022]如圖1所示，本實用新型低耗能無線振弦信號采集器包括振弦信號拾取電路、CPU單元，433M無線模塊和干電池組，干電池組為CPU單元供電，振弦信號拾取電路和433M無線模塊分別與CPU單元相連，待測傳感器接入振弦信號拾取電路，待測傳感器的振弦波經(jīng)振弦信號拾取電路放大后送入CPU單元，CPU單元經(jīng)433M無線模塊將數(shù)傳給集中器，CPU單元采用STM5449芯片。
[0023]如圖2所示，本實用新型中振弦信號拾取模塊電路的具體原理圖。振弦信號拾取電路主要電路包括芯片U1、芯片U2、芯片U5，以及電容C14、電感LI和電阻R22。圖中Ul和U2為芯片ST1026，芯片U5為UL7439芯片。
[0024]振弦信號拾取電路包含電源升壓部分和振弦信號形成和獲取部分，電源升壓部分為電阻R18 —端接CPU的PWR-M腳一端接芯片U5的3腳，芯片U5的I腳和4腳地之間串入電阻R17和電容C11，芯片U5的6、7腳相連并與5腳之間串入電感LI，電容C12和C13的一端接芯片U5的6腳，另一端接地，芯片U5的2腳接Rll的一端，Rll的另一端與R12的一端相連，相連處為產(chǎn)生的9V電壓，R12的另一端接地，芯片U5的5腳也與+V (9V)相連，U5的8腳與地之間接電容C14，+V與地之間接電阻R22 ;產(chǎn)生的9V分別送至芯片Ul和芯片U2的8腳，振弦信號形成為CPU的Mag腳接電容Cl的一端，另一端接芯片Ul的3腳和電阻Rl的一端，Rl的另一端接地，電阻Rfl的兩端分別接Cl的一端和芯片Ul的2腳，芯片Ul的I腳通過電容Cfl反饋給芯片Ul的2腳，C2 —端接地一端接芯片Ul的4腳，C3 —端接+V —端接地，芯片Ul的I腳接R2 —端，R2的另一端接繼電器Relayl的6腳，Cfl的一端接Relayl的8腳，繼電器的I腳和3腳與工作電壓3V之間分別串入電阻R9和R10，CPU的LoadON腳電阻R8的一端，R8的另一端接TR3的基極，TR3的發(fā)射極接地，TR3的集電極接繼電器的2、4腳，傳感器的頻率輸入端接繼電器的5腳和7腳，形成的振弦信號通過繼電器切換去激勵傳感器；振弦信號獲取為傳感器頻率線，I根接電阻R26的一端，另一根接R29的一端，R28的一端接R29，一端接地，R26的另一端接芯片U2的2腳，R29的另一端接芯片U2的3腳，+V與地之間串入C19，芯片U2的I腳和2腳之間串入電阻R27和電容C16，芯片U2的I腳與芯片Ul的6腳之間串入電容C18和電阻R30，芯片Ul的7腳和6腳之間串入R31和C20，芯片Ul的7腳出來的信號經(jīng)過C21和R34到CPU的P_CLK腳，CPU進行信號分析。
[0025]本實用新型在于將上述各功能模塊集成在一個尺寸為150 (L) x68 (W) x50 (H)的鑄鋁密封盒內(nèi)，密封盒兩端各留一個金屬密封頭，左邊密封頭用于接入振弦式待測傳感器，右側(cè)密封頭用于引出無線模塊的天線，鑄鋁密封盒機械強度較高，可承受工地上一般性的撞擊或跌落，密封盒底部留有掛腿，可安裝于墻上或地面，也可能掛在立桿上，方便工地上各種工況的安裝。密封盒蓋子由4只M4防脫落螺絲固定，方便維修檢查。
[0026]本實用新型采用全密封結(jié)構(gòu)，密封蓋蓋緊后允許可浸入水中，可在室外環(huán)境下使用，無需另加防護。儀器的特點是采用低功耗無線傳輸，不需布設電纜就可以將采集數(shù)據(jù)傳到IKM外的數(shù)據(jù)集中器，在集中器上顯示采集結(jié)果或由集中器通過GPRS遠傳到任意地點。由于采用433M為短距離無線數(shù)傳模塊，采用自由無線頻率，無需申請無線專用頻率，也無需付費，可以在城市或偏遠農(nóng)村使用。
[0027]典型應用場合有:基坑、邊坡、橋梁隧道的臨時檢測、水庫大壩的安全監(jiān)測、大型(高層)建筑的結(jié)構(gòu)安全檢測。
【權(quán)利要求】
1.一種低耗能無線振弦信號采集器，其特征是:包括振弦信號拾取電路、CPU單元，433M無線模塊和干電池組，干電池組為CPU單元供電，振弦信號拾取電路和433M無線模塊分別與CPU單元相連，待測傳感器接入振弦信號拾取電路，待測傳感器的振弦波經(jīng)振弦信號拾取電路放大后送入CPU單元，CPU單元經(jīng)433M無線模塊將數(shù)傳給集中器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述低耗能無線振弦信號采集器，其特征是:所述振弦信號拾取主要電路包括芯片Ul、芯片U2，芯片U5，以及電容C14、電感LI和電阻R22。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述低耗能無線振弦信號采集器，其特征是:所述芯片Ul、U2采用ST1026 芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述低耗能無線振弦信號采集器，其特征是:所述芯片U5采用UL7439 芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述低耗能無線振弦信號采集器，其特征是:所述CPU單元采用STM5449 芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述低耗能無線振弦信號采集器，其特征是:各部分集成在一個鋁制密封盒內(nèi)，鋁制密封盒兩端各留一個金屬密封頭，一個金屬密封頭用于接入振弦式待測傳感器，另一密封頭用于引出433M無線模塊的天線。
【文檔編號】G08C17/02GK203982571SQ201420434321
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】聶策明, 毛吉化, 何欽, 阮園園, 蘇瑞明, 單威威, 張琦 申請人:廣州市建設工程質(zhì)量安全檢測中心, 南京斯比特電子科技有限公司