CN102331251A - 一种电磁式沉降自动测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电磁式沉降自动测量装置，包含沉降传感器，还包含拉动沉降传感器上下运动的信号电缆，信号电缆缠绕在绕线盘上，绕线盘由驱动装置驱动轴向转动，由信号电缆带动转动的导向轮和旋转编码器。本发明的电磁式沉降自动测量装置使用电动机代替了人力来拖动沉降传感器，旋转编码器代替人的眼睛对沉降点进行定位，实现了沉降测量过程的自动化控制，测量数据可由通信接口传输至监控计算机进行存贮、处理和输出，并可接受监控计算机的控制命令，只需在监控计算机上对该装置上传的测量数据进行分析处理，将操作人员从重复的简单劳动中解放出来，从而降低了操作人员的劳动强度，提高了劳动效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种电磁式沉降自动测量装置，属于仪器仪表技术领域。
背景技术
在工程安全监测领域中，对建筑物的沉降量的观测测量，传统的方法是采用电磁式沉降测量仪由人工进行操作。沉降测量仪是基于电磁感应的原理，在建筑物的不同高程位置放置沉降点，即磁环或铁环套装在沉降管上，当沉降传感器靠近沉降点时，传感器发出声光信号，远离沉降点时，声光信号消失。传感器发出声光信号时，操作人员通过眼睛目测的方法，读出测尺上沉降点对应的位置并记录数据。其操作过程为：首先将沉降仪的传感器放置到沉降管的底部，沉降管的深度从数十米至上百米不等。然后由操作人员手拉动测尺拖动传感器上升，在上升过程中传感器遇到磁环或铁环时，会发出声音信号，此时操作人员用眼睛观测并记录测尺上的刻度。一个工程通常有多个沉降观测孔，如此重复若干次,直至完成整个测量过程。沉降测量仪完全依靠人力操作，用眼睛读取测尺上的刻度，劳动强度大，工作效率低下。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的缺陷，提供一种沉降自动测量装置，代替人工操作的电磁式沉降测量仪，降低操作人员劳动强度，提高工作效率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种电磁式沉降自动测量装置，包含沉降传感器，其特征是，还包含
拉动所述沉降传感器上下运动的信号电缆，
所述信号电缆缠绕在绕线盘上，所述绕线盘由驱动装置驱动轴向转动，
由所述信号电缆带动转动的导向轮和旋转编码器。
包含限位机构。
所述驱动装置包含永磁低速同步电机。
所述旋转编码器采用增量式旋转编码器。
所述旋转编码器采用绝对式旋转编码器。
包含用于将信号顺利输出的电气滑环。
所述电磁式沉降自动测量装置与电气控制系统连接，由电气控制系统控制。
所述电气控制系统包括电源模块、主控制模块、电机控制模块。
主控制模块通过电机控制模块控制电动机的运行。
主控制模块包括微处理器、电源电路、通信电路、时钟电路、存储器、I/O接口电路。
主控制模块包含可接受监控计算机的控制命令以及向监控计算机发送测量数据的通信接口。
所述通信接口为RS485通信接口。
本发明所达到的有益效果：电磁式沉降自动测量装置应用现代光电编码技术、网络通信技术、电磁感应技术和微控制器技术等，使用电动机代替了人力来拖动沉降传感器，旋转编码器代替人的眼睛对沉降点进行定位，实现了沉降测量过程的自动化控制，并自动保存测量数据，将操作人员从重复的简单劳动中解放出来，只需在监控计算机上对该装置上传的测量数据进行分析处理，从而降低了操作人员的劳动强度，提高了劳动效率。
本装置包含了通信接口，测量数据可由通信接口传输至监控计算机进行存贮、处理和输出，并可接受监控计算机的控制命令。该装置有内置实时时钟芯片，可按设定时间及周期进行测量，测量数据保存在装置内的非易失性存储器中。
附图说明
图1是本发明的机械结构示意图；
图2是本发明的电气控制系统图；
图3是图2的主控制模块的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1、图2所示，电磁式沉降自动测量装置包括机械和电气控制系统两部分。
图1是电磁式沉降自动测量装置的机械结构图。机械部分包括由电动机1和减速器2构成的驱动装置、绕线盘3、导向轮4、旋转编码器5、限位机构6、压线轮7、电气滑环8、沉降传感器（图中未示出）等部件。
磁环及沉降管在工程施工时进行埋设安装。由于磁环埋设在土层中，因此磁环随土层一起沉降，从而将测点土层沉降转换为磁环的磁场沉降，提供测量信号源。沉降传感器由不锈钢制成，内部安装磁场感应器，当遇到磁环时磁场感应器产生信号，而当远离磁环时该信号消失。沉降传感器与信号电缆连接，沉降传感器采集并通过信号电缆传递输出沉降点的位置触发信号。沉降传感器的输出信号出来。信号电缆内嵌钢尺和信号线，钢尺用于承受传感器和钢尺自身的重量，信号线用于传输沉降传感器的输出信号。信号电缆绕在绕线盘3上，绕线盘3将信号电缆收集整齐，兼具拉动沉降传感器上下运动的功能，并使用压线轮7将线排布压在绕线盘上。
电动机1输出动力，拖动沉降传感器在沉降管内上下运动，电动机1采用了低转速大扭矩的同步电机。同步电机采用TDY系列永磁低速同步电机，这种同步电机没有减速齿轮装置，由电机直接得到低转速。应用这种电机可简化传动机构，其特点是：可靠性高，使用寿命长，运行时振动小、转速稳定，启动转距大，启动时电流无冲击，负载变化时电流变化极小、具有一定的自锁能力，且能瞬间启动、倒转和停机。减速器2用于进一步降低电动机的转速，增大电动机的输出扭矩，实现电动机的动力传递。本实施例中采用蜗轮蜗杆减速机构。电气滑环8即导电滑环用于防止信号电缆缠绕在轴上，其一端的电线与转动的信号电缆连接，可与轴同步转动，另一端固定，信号电缆不会转动。
限位机构6提供了对装置必要的保护措施。限位机构6包括接近开关、下磁开关、上下限位开关、丝杆传动机构等，提供测头到达上下极限位置的信号，并在程序失控时切断电源保护系统。丝杆传动机构将驱动装置输出的旋转运动转变为直线运动，丝杆上安装的档块在碰到行程开关后，将会通过电气控制系统直接切断同步电机的电源，使得电机停止当前方向的转动。
当沉降传感器上下运动时，在信号电缆的带动下，导向轮4和旋转编码器5发生转动，旋转编码器5对沉降传感器的位置进行编码，用于确定沉降点的相对位置关系。旋转编码器5采用增量式光电旋转编码器，输出导向轮4的角位移。转动的角度由旋转编码器5编码输出。转动的角度和导向轮4直径的乘积就是沉降传感器上下运动的距离。
在其他实施例中，旋转编码器5也可采用绝对式旋转编码器。
图2是电磁式沉降自动测量装置的电气控制系统示意图。电气控制系统包括电源模块9、主控制模块10和电机控制模块11。电源模块9为主控制模块10和电机控制模块11提供所需直流电源，并具有很好的防雷功能。旋转编码器输出的信号输入主控制模块10，经主控制模块10处理，由主控制模块10按特定的控制流程对电动机1进行控制，控制电动机1的正转、反转和停止。主控制模块10内置微处理器、时钟电路、非易失性存储器和通信电路等，可按设定时间及周期进行测量，测量数据保存在装置内的非易失性存储器中。主控制模块还具有RS485通信接口，测量数据可由通信接口传输至监控计算机存贮、处理和输出。电机控制模块由固态继电器实现弱电信号控制强电信号的功能，从而使得小功率信号能驱动大功率设备。
图3是图2中主控制模块的组成框图。主控制模块10包括由微处理器12、电源电路13、通信电路14、时钟电路15、存储器16、I/O接口电路17组成。微处理器12采用51系列单片机，内含64K字节EEPROM存贮芯片（用于暂存测量数据，并实现掉电保护）。电源电路13采用低压差线性稳压器件，对输入电压进行二次稳压。自动化测量时，微处理器12通过通信电路14与监测计算机通信，接受其指令，或查询时钟电路15，获取当前的时间，并按设定时间及周期发出的控制命令驱动电机控制模块启动同步电机正转、反转或停止。当沉降传感器发出触发信号时，记录旋转编码器的位置信息，并保存至存储器16中，并可按监测计算机指令将测量数据通过通信电路14传送至监测计算机。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电磁式沉降自动测量装置，包含沉降传感器，其特征是，还包含
拉动所述沉降传感器上下运动的信号电缆，
所述信号电缆缠绕在绕线盘上，所述绕线盘由驱动装置驱动轴向转动，
由所述信号电缆带动转动的导向轮和旋转编码器。
2.根据权利要求1所述的一种电磁式沉降自动测量装置，其特征是，包含限位机构。
3.根据权利要求1所述的一种电磁式沉降自动测量装置，其特征是，所述驱动装置包含永磁低速同步电机。
4.根据权利要求1所述的一种电磁式沉降自动测量装置，其特征是，所述旋转编码器采用增量式旋转编码器。
5.根据权利要求1所述的一种电磁式沉降自动测量装置，其特征是，所述旋转编码器采用绝对式旋转编码器。
6.根据权利要求1所述的一种电磁式沉降自动测量装置，其特征是，包含用于将信号顺利输出的电气滑环。
7.根据权利要求1所述的一种电磁式沉降自动测量装置，其特征是，所述电磁式沉降自动测量装置由电气控制系统控制。
8.根据权利要求1所述的一种电磁式沉降自动测量装置，其特征是，所述电气控制系统包括电源模块、主控制模块、电机控制模块。
9.根据权利要求1所述的一种电磁式沉降自动测量装置，其特征是，主控制模块包括微处理器、电源电路、通信电路、时钟电路、存储器、I/O接口电路。
10.根据权利要求1所述的一种电磁式沉降自动测量装置，其特征是，主控制模块包含可接受监控计算机的控制命令以及向监控计算机发送测量数据的通信接口。
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