CN101915631A - 一种货物绑扎钢丝绳张力监测装置 - Google Patents

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Abstract

一种货物绑扎钢丝绳张力监测装置，包括压电触发模块、张力测量模块和报警通信模块。压电触发模块包括压电陶瓷元件、压电触发主板；压电触发主板包括电源开关电路、信号处理电路和单片机；张力测量模块包括旁压式张力传感器、测量主板；测量主板包括张力输出电路、电源开关电路、显示用数码管；报警通信模块包括通信主板、无线通信单元和报警单元、无线通信用GPRS；通信主板包括接口电路、比较控制器、安全值调节电路。压电触发主板、测量主板、报警通信模块和电池固定在保护外壳中。外壳固定在旁压式张力传感器上。压电陶瓷元件贴在旁压式张力传感器上，作业时与钢丝绳保持接触。装置通过旁压式张力传感器夹持在钢丝绳上。本装置能耗低，适应性强。

Description

一种货物绑扎钢丝绳张力监测装置
所属技术领域
本发明涉及一种货物绑扎钢丝绳张力监测的装置，其采用压电效应机制触发尤其是能识别安全和危险张力变化的装置。
背景技术
货物绑扎过程中需大量使用钢丝绳，钢丝绳在多次重复使用后会产生磨损、变形，其能承载能力将发生变化。而钢丝绳在绑扎使用过程中是否张紧目前仅仅只能凭借目测或凭经验，容易导致各部分钢丝绳载荷不一致，同时在运输过程中车辆姿态的轻微变化会导致钢丝绳张力剧变，从而对货物运输安全造成隐患。为避免造成重大损失，急需一种把握钢丝绳张紧情况和张力变化的装置来解决这一问题。
目前已有的张力监测装置及系统普遍存在功耗过高的缺点，不能适应长时间的作业。无线发送采取不间断模式加大装置能耗。此外，现有装置固定方式不能很好的适应野外作业。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种货物绑扎钢丝绳张力监测装置。其采用压电效应触发的方式来控制张力监测装置的工作状态，同时引入比较控制机制触发数据无线发送，最大限度的降低装置能耗，延长工作时间。元件集成在保护壳中，整个装置通过旁压式张力传感器夹持在钢丝绳上不会对施工产生影响，具有良好的野外作业适应性。
本发明专利采用的技术手段如下：
一种货物绑扎钢丝绳张力监测装置，由压电触发模块、张力测量模块和报警通信模块电路相连通构成；其中压电触发模块由压电陶瓷元件和压电触发主板和锂电池组成，压电触发主板集成有电源开关电路、单片机、信号处理电路，且电路相连通；张力测量模块由旁压式张力传感器和测量主板构成，测量主板包括单片机、AD转换电路、接口电路、电源开关电路，且电路相连通；报警通信模块由通信主板、无线通信单元、声光报警单元、实时显示单元组成，且电路相连通；通信主板集成有电源电路、单片机、接口电路、比较控制器、安全阀值调节电路、变阻器；无线通信单元为GPRS通信模块，实时显示单元采用数码管；压电触发模块的压电触发主板的电源开关电路一端连接锂电池正极，一端连接张力测量模块的测量主板的电源输入端口，张力测量模块的测量主板的电源开关电路连接报警通信模块的通信主板电源输入端口；压电触发主板、测量主板、通信主板及锂电池通过卡槽固定在装置保护外壳中，整个保护外壳通过螺栓固定在旁压式张力传感器上，压电陶瓷元件贴在旁压式张力传感器上。作业时，钢丝绳通过压紧张力传感器使两者保持接触。整个装置通过旁压式张力传感器夹持在钢丝绳上。
本发明的一种货物绑扎钢丝绳张力监测装置的使用方法。使用时整个张力监测装置通过旁压式张力传感器的夹紧装置固定在钢丝绳上，钢丝绳与压电陶瓷元件保持接触，钢丝绳未受力时不压迫压电陶瓷元件，压电陶瓷元件不发生变形不产生电信号，此时整个装置处于停机状态；货物绑扎后钢丝绳受张力从而压迫压电陶瓷元件产生电信号，经压电触发模块放大处理，根据信号强弱触发模块中单片机控制电源开关电路导通张力测量模块电源启动张力监测装置的张力测量模块的张力传感器进行数据采集，单片机处理信号，采集信号送入报警通信模块，报警通信模块收到数据进行实时显示，并通过比较控制主板中的比较控制器与设定的安全阀值进行比较，超过预设安全阀值则启动声光报警提醒工作人员，同时经无线通信单元发送至远程监控中心；若不超过则延时累加等待，比较控制器形成闭环回路，延时等待至30秒则发送信号给压电触发模块，关闭张力测量模块和报警通信模块电源，压电触发模块进入待机状态。
另外，本发明的货物绑扎钢丝绳张力监测装置的无线通信单元采用的是GPRS模块可以发送短信至管理人员手机，便于其随时随地掌握运输情况。通信主板电路上集成有安全阀值调节电路，主要元件为一个变阻器，通过换算使得量程对应于所用绑扎钢丝绳的张力安全范围。作业人员可通过装置外壳上的旋钮调节变阻器即可设定相应钢丝绳安全阀值。
本发明的有益效果是，
1.本发明的货物绑扎钢丝绳张力监测装置利用压电触发实现装置不同工作状态，并引入比较控制机制触发声光报警及数据发送可以大大降低装置功耗，延长工作时间。
2.本发明的货物绑扎钢丝绳张力监测装置采用外设旋钮的调节变阻器设定安全阀值的方式，简单可行、大大提高了监测装置的适应性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构原理图
图2是本发明的装配位置剖视图
图3是压电触发模块电路原理图
图4是报警通信模块电路原理图
图中：1、旁压式张力传感器，2、外部螺栓，3、压电陶瓷元件，4、压电触发主板，5、测量主板，6、通信主板，7、锂电池，8、旋钮，9、保护外壳，10，天线，11、钢丝绳，12、外部电缆。
具体实施方式：
本发明所提供的一种货物绑扎钢丝绳张力监测装置，它由压电触发模块、张力测量模块和报警通信模块组成，压电触发主板4、测量主板5、通信主板6、锂电池7都集成在保护外壳9中。保护外壳通过外部螺栓2固定在旁压式张力传感器1，压电陶瓷元件3贴在旁压式张力传感器1上。旁压式张力传感器1夹持在钢丝绳11上。钢丝绳11受力压迫压电陶瓷元件3产生电信号，通过电缆12传输到压电触发主板4，经过处理送入单片机，控制压电触发主板电源开关电路连通测量主板5电源端口。张力测量模块启动，旁压式张力传感器1进入工作采集数据通过电缆12将测得信号传送到测量主板5，经处理后输入通信主板6，通过显示单元提供给工作人员，并通过通信主板6中的比较控制器与设定的安全阀值进行比较，超过预设安全值则启动声光报警提醒工作人员，同时无线发送远程监控中心。工作人员可通过旋钮8调节变阻器设定不同钢丝绳的安全值，简单方便，安全值根据钢丝绳的破断力事先已换算成变阻器量程。
图1所示装置由压电触发模块、张力测量模块和报警通信模块构成；张力测量模块的测量主板5的电源输入端口与压电触发模块的压电触发主板4的电源开关电路相连；报警通信模块的通信主板6的电源端口与张力测量模块的测量主板5的电源开关电路相连。
图2所示压电触发主板4、测量主板5、通信主板6、锂电池7都通过卡槽放置在保护外壳9中，保护外壳通过外部螺栓2固定在旁压式张力传感器1上，压电陶瓷元件3贴在旁压式张力传感器1上，旁压式张力传感器1夹持在钢丝绳11上。使用时装置通过传感器1夹持在钢丝绳11上。
图3所示压电陶瓷元件3产生电信号，经放大处理送入单片机，单片机根据所获取的信号导通压电触发主板4的电源开关电路连通测量主板5电源端口，启动张力测量模块。
图4所示数据传输入通信主板后，比较控制器进行比较后超过安全值则输出信号，触发通信主板上的声光报警、数据无线发送。若不超过则延时累加等待，从而形成闭环回路。延时等待至30秒则发送信号给压电触发模块，关闭张力测量模块和报警通信模块电源。同时可通过变阻器调节安全值。
装置工作流程：工作人员可通过旋钮8调节变阻器设定不同钢丝绳的安全值，安全值根据钢丝绳的破断力换算成变阻器量程。绑扎作业后钢丝绳11受拉后压迫压电陶瓷元件3，使其变形产生电信号。压电触发模块中前端电压放大器放大处理，输入压电触发主板4中的单片机。根据信号强弱导通电源开关电路，启动测量模块中旁压式张力传感器1。传感器进行数据采集，经AD转换输入单片机，向上输入报警通信模块启动显示。并进入通信主板6中的比较控制器中进行比较，超过安全值则输出信号，触发主板上的声光报警、并且数据启动无线发送。若不超过则延时累加等待，整个过程形成闭环回路。延时等待至30秒则输出信号给压电触发模块，关闭张力测量模块和报警通信模块电源。

Claims (4)

1.一种货物绑扎钢丝绳张力监测装置，其特征在于：该装置由压电触发模块、张力测量模块和报警通信模块电路相连通构成；其中压电触发模块由压电陶瓷元件(3)和压电触发主板(4)和锂电池(7)组成，压电触发主板集成有电源开关电路、单片机、信号处理电路，且电路相连通；张力测量模块由旁压式张力传感器(1)和测量主板(5)构成，测量主板包括单片机、AD转换电路、接口电路和电源开关电路，且电路相连通；报警通信模块由通信主板(6)、无线通信单元、声光报警单元、实时显示单元组成，且电路相连通；通信主板集成有电源电路、单片机、接口电路、比较控制器、安全阀值调节电路、变阻器；无线通信单元为GPRS通信模块，实时显示单元采用数码管；压电触发模块的压电触发主板(4)的电源开关电路一端连接锂电池(7)正极，一端连接张力测量模块的测量主板(5)的电源输入端口，张力测量模块的测量主板(5)的电源开关电路连接报警通信模块的通信主板(6)电源输入端口；压电触发主板、测量主板、通信主板及锂电池通过卡槽固定在装置保护外壳(9)中，整个保护外壳通过外部螺栓(2)固定在旁压式张力传感器(1)上，压电陶瓷元件(3)贴在旁压式张力传感器(1)上。
2.如权利要求1所述的一种货物绑扎钢丝绳张力监测装置的使用方法，其特征在于：使用时整个张力监测装置通过旁压式张力传感器(1)的夹紧装置固定在钢丝绳(11)上，钢丝绳(11)与压电陶瓷元件(3)保持接触，钢丝绳未受力时不压迫压电陶瓷元件(3)，压电陶瓷元件(3)不发生变形不产生电信号，此时整个装置处于停机状态；用钢丝绳绑扎货物后钢丝绳(11)受张力从而压迫压电陶瓷元件(3)产生电信号，根据信号强弱触发模块中单片机控制电源开关电路导通张力测量模块电源启动张力监测装置的张力测量模块的张力传感器进行数据采集，单片机处理信号，采集信号送入报警通信模块，报警通信模块收到数据进行实时显示，并通过比较控制主板中的比较控制器与设定的安全阀值进行比较，超过预设安全阀值则启动声光报警提醒工作人员，若不超过则延时累加等待货物，延时等待至30秒则发送信号给压电触发模块，关闭张力测量模块和报警通信模块电源，装置待机。
3.根据权利要求2所述的一种货物绑扎钢丝绳张力监测装置的使用方法，其特征在于：工作人员可通过旋钮(8)调节变阻器设定不同钢丝绳的安全值，安全值根据钢丝绳的破断力换算成变阻器量程。
4.根据权利要求2所述的一种货物绑扎钢丝绳张力监测装置的使用方法，其特征在于：报警通信模块的无线通信单元采用GPRS模块发送短信至管理人员手机，使管理人员随时随地掌握运输情况。
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