CN105890574A - 一种基坑测斜系统用倾角传感器电路 - Google Patents

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李荣正
姜彪
李慧妍
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Abstract

本发明公开了一种基坑测斜系统用倾角传感器电路，包括传感器芯片、第一AD转换芯片和第二AD转换芯片；所述传感器芯片上设有ST1端口、ST2端口、GND端口、SCK端口、MISO端口、MOSI端口、CSB端口、OUT1端口、OUT2端口和VDD端口；所述ST1端口、所述ST2端口和所述GND端口同时接地；所述VDD端口连接+5V电源端，并通过电容C6接地；所述传感器芯片的OUT1端口连接所述第一AD转换芯片的同相输入端，所述传感器芯片的OUT2端口连接所述第二AD转换芯片的同相输入端；所述第一AD转换芯片的反相输入端连接所述第一AD转换芯片的输出端，所述第二AD转换芯片的反相输入端连接所述第二AD转换芯片的输出端。

Description

一种基坑测斜系统用倾角传感器电路
技术领域
本发明涉及基坑施工领域的一种基坑测斜系统用倾角传感器电路。
背景技术
随着高层建筑越来越多，随之而来的是基坑深度越来越深，基坑深度已逐渐由6m、8m发展至10m、20m以上，。因此基坑工程在现代化城市建设中将扮演着越来越重要的角色。
基坑工程常处于密集的既有建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程的近旁，虽属临时性工程，但其技术复杂性却远甚于永久性的基础结构或上部结构，在基坑工程实践中，工程的实际工作状态与设计工况往往存在一定的差异，基坑设计还不能全面而准确地反映工程的各种变化，所以在理论分析指导下有计划地进行现场工程监测就显得十分必要，因为稍有不慎，不仅将危及基坑本身安全，而且会殃及临近的建构筑物、道路桥梁和各种地下设施。
大型深基坑工程必须采用信息化施工已被列入现行规范要求。大型深基坑工程的安全不仅取决于合理的设计、施工，而且取决于贯穿在工程设计，施工全过程的安全监测。安全监测工作将设计与施工联系成为一个交互作用的系统，它将监测获得的施工信息进行及时的分析，并将分析结果反馈给设计部门，进而对施工方案进行动态的调整和优化，这就是信息化施工的核心目的。由于基坑工程支护结构的破坏要经历一个由量变到质变的过程，当险情出现时，通过信息化施工可做出预警并及时采取措施，当安全储备过大的时候，又可以及时修改设计削减维护结构，节约施工成本。
测斜一直是业内人士最为关心的监测项目之一。测斜技术可以监测基坑边坡坡体深部变形特征，排桩变形后的形状；计算不同深度土体位移，监测是否有土体失稳的预兆及现象。因此，测斜在基坑工程的安全监测中举足轻重。
然而，目前国内针对基坑监测的测斜系统大都存在着诸多不足之处。例如传统测斜仪精度低，测斜精度高的大都造价昂贵，基本依赖进口，对人工依赖性大，无法实现自动化测斜。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种基坑测斜系统用倾角传感器电路，其输出数据精度高，信号收到的干扰少，抑制了AD转换芯片输出阻抗的影响，保证了基坑测斜系统的性能。
实现上述目的的一种技术方案是：一种基坑测斜系统用倾角传感器电路，包括传感器芯片、第一AD转换芯片和第二AD转换芯片；
所述传感器芯片上设有ST1端口、ST2端口、GND端口、SCK端口、MISO端口、MOSI端口、CSB端口、OUT1端口、OUT2端口和VDD端口；
所述ST1端口、所述ST2端口和所述GND端口同时接地；所述VDD端口连接+5V电源端，并通过电容C6接地；
所述传感器芯片的OUT1端口连接所述第一AD转换芯片的同相输入端，所述传感器芯片的OUT2端口连接所述第二AD转换芯片的同相输入端；所述第一AD转换芯片的反相输入端连接所述第一AD转换芯片的输出端，所述第二AD转换芯片的反相输入端连接所述第二AD转换芯片的输出端。
进一步的，所述传感器芯片的OUT1端口和所述第一AD转换芯片的同相输入端之间设有电阻R9，所述传感器芯片的OUT2端口和所述第二AD转换芯片的同相输入端之间设有电阻R11。
再进一步的，所述第一AD转换芯片的同相输入端以及所述第二AD转换芯片的同相输入端，与接地端之间设有跟随器。
更进一步的，所述跟随器包括：连接在所述第一AD转换芯片的同相输入端和接地端之间的电阻R10和电容C7，以及连接在所述第二AD转换芯片的同相输入端和接地端之间的电阻R11和电容C8。
进一步的，所述第一AD转换芯片的同相电源端接地，反相电源端连接3.3V电源。
进一步的，所述第一AD转换芯片和第二AD转换芯片为OPA23333放大器，所述传感器芯片为双轴倾角传感器SCA100T-D01，其量程为±30°。
采用了本发明的一种基坑测斜系统用倾角传感器电路的技术方案，包括传感器芯片、第一AD转换芯片和第二AD转换芯片；所述传感器芯片上设有ST1端口、ST2端口、GND端口、SCK端口、MISO端口、MOSI端口、CSB端口、OUT1端口、OUT2端口和VDD端口；所述ST1端口、所述ST2端口和所述GND端口同时接地；所述VDD端口连接+5V电源端，并通过电容C6接地；所述传感器芯片的OUT1端口连接所述第一AD转换芯片的同相输入端，所述传感器芯片的OUT2端口连接所述第二AD转换芯片的同相输入端；所述第一AD转换芯片的反相输入端连接所述第一AD转换芯片的输出端，所述第二AD转换芯片的反相输入端连接所述第二AD转换芯片的输出端。其技术效果是：其输出数据精度高，信号收到的干扰少，抑制了AD转换芯片输出阻抗的影响，保证了基坑测斜系统的性能。
附图说明
图1为本发明的一种基坑测斜系统用倾角传感器电路的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：
本发明的一种基坑测斜系统用倾角传感器电路，包括传感器芯片1，传感器芯片1上设有ST1端口、ST2端口、GND端口、SCK端口、MISO端口、MOSI端口、CSB端口、OUT1端口、OUT2端口和VDD端口。其中ST1端口、ST2端口和GND端口同时接地。VDD端口连接+5V电源端，并通过电容C6接地。电容C6的电容值为0.22μF。
本发明的一种基坑测斜系统用倾角传感器电路，根据实际需要选择了量程为±30°的芬兰VTI的双轴倾角传感器SCA100T-D01作为传感器芯片1，该传感器芯片1的量程为±30°。
传感器芯片1的OUT1端口通过电阻R9连接第一AD转换芯片2的同相输入端，传感器芯片1的OUT2端口通过电阻R11连接第二AD转换芯片3的同相输入端，电阻R9和电阻R11的阻值均为10kΩ。
第一AD转换芯片2的同相输入端通过电阻R10和电容C7接地，电阻R10的阻值为10kΩ，电容C7的阻值为0.01μF。
第二AD转换芯片3的同相输入端通过电阻R11和电容C8接地，电阻R11的阻值为10kΩ，电容C8的阻值为0.01μF。
同时，第一AD转换芯片2的反相输入端连接第一AD转换芯片2的输出端，第二AD转换芯片3的反相输入端连接第二AD转换芯片的3的输出端。同时第一AD转换芯片2的同相电源端接地，反相电源端连接+3.3V电源。
第一AD转换芯片2的输出端和第二AD转换芯片的3的输出端，分别输出基坑测斜的X向位移信号和Y向位移信号。
本发明的一种基坑测斜系统用倾角传感器电路中没有采用传感器芯片1的SPI端口输出其内部的11位的AD转换结果，而是采用12位的第一AD转换芯片2和第二AD转换芯片3来转换传感器芯片1的角度的模拟输出电压。为了提高测量精度，本发明的一种基坑测斜系统用倾角传感器电路中还为第一AD转换芯片2和第二AD转换芯片3提供外部基准源以进一步提高测量精度。
本发明的一种基坑测斜系统用倾角传感器电路中第一AD转换芯片2和第二AD转换芯片3均采用具有AD转换功能的OPA23333放大器。OPA23333放大器的供电电压为3.3V，其能接受的最高参考源电压为3.3V，考虑一定的电压裕量，系统选用了3V基准源。双轴倾角传感器SCA100T-D01的模拟输出电压范围为0-5V,超过了第一AD转换芯片2和第二AD转换芯片3进行AD转换的处理能力，故采用电阻R9和电阻R11进行分压的方式将传感器芯片1的输出电压进行分压，转换至第一AD转换芯片2和第二AD转换芯片3能进行AD转换处理的电压范围，直接电阻分压之后的电压，并不能直接用于第一AD转换芯片2和第二AD转换芯片3下级处理，因为此时信号的输出阻抗很高，容易受到第一AD转换芯片2和第二AD转换芯片3输入阻抗的干扰，而发生电压改变，在分压之后加入跟随器，降低输出阻抗，然后就可以送入第一AD转换芯片2和第二AD转换芯片3进行AD转换。本实施例中，所述跟随器是由电阻R10、电容C7、电阻R11和电容C8组成的。
同时为了保证传感器芯片1的转换精度，为其提供高质量的电源供电，采用了具有一定驱动电流能力的+5V基准源为其供电，并在靠近其电源端加入了去耦合电容，进一步降低电源噪声。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (6)

1.一种基坑测斜系统用倾角传感器电路，包括传感器芯片，其特征在于：
其还包括第一AD转换芯片和第二AD转换芯片；
所述传感器芯片上设有ST1端口、ST2端口、GND端口、SCK端口、MISO端口、MOSI端口、CSB端口、OUT1端口、OUT2端口和VDD端口；
所述ST1端口、所述ST2端口和所述GND端口同时接地；所述VDD端口连接+5V电源端，并通过电容C6接地；
所述传感器芯片的OUT1端口连接所述第一AD转换芯片的同相输入端，所述传感器芯片的OUT2端口连接所述第二AD转换芯片的同相输入端；所述第一AD转换芯片的反相输入端连接所述第一AD转换芯片的输出端，所述第二AD转换芯片的反相输入端连接所述第二AD转换芯片的输出端。
2.根据权利要求1所述的一种基坑测斜系统用倾角传感器电路，其特征在于：所述传感器芯片的OUT1端口和所述第一AD转换芯片的同相输入端之间设有电阻R9，所述传感器芯片的OUT2端口和所述第二AD转换芯片的同相输入端之间设有电阻R11。
3.根据权利要求2所述的一种基坑测斜系统用倾角传感器电路，其特征在于：所述第一AD转换芯片的同相输入端，以及所述第二AD转换芯片的同相输入端，与接地端之间设有跟随器。
4.根据权利要求3所述的一种基坑测斜系统用倾角传感器电路，其特征在于：所述跟随器包括：连接在所述第一AD转换芯片的同相输入端和接地端之间的电阻R10和电容C7，以及连接在所述第二AD转换芯片的同相输入端和接地端之间的电阻R11和电容C8。
5.根据权利要求1所述的一种基坑测斜系统用倾角传感器电路，其特征在于：所述第一AD转换芯片的同相电源端接地，反相电源端连接3.3V电源。
6.根据权利要求1所述的一种基坑测斜系统用倾角传感器电路，其特征在于：所述第一AD转换芯片和第二AD转换芯片为OPA23333放大器，所述传感器芯片为双轴倾角传感器SCA100T-D01，其量程为±30°。
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