CN110108315A - 振弦传感器标定参数存贮包二芯线嵌入结构 - Google Patents
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Abstract
本专利申请提供了一种振弦传感器标定参数存贮包二芯线嵌入结构，其组成：包括测量端口和通信端口的存贮振弦传感器标定参数的存贮单元，所述的存贮单元的组成包括存贮电路、电源电路和双向开关电路；所述的测量端口是连接振弦传感器、获取频率变送信号的接入端口，由接入端与公共端共同构成；所述的通信端口是存贮单元与外测控装置连接的端口，存贮电路的I/O端的外接引线为通信端口的外接端，与公共端共同构成。本技术方案使每一振弦传感器与其对应的标定特性参数绑定关联，并实现最简二芯线接线结构，同时保持了传感器原有长距离稳定信号输送的技术优势。
Description
技术领域
本专利申请涉及获取传感器传感变送信号的连接结构，尤其涉及获取振弦传感器传感变送信号的连接结构。
背景技术
振弦传感器因构造简单、输出准数字信号、抗干扰能力强、受温度影响小、寿命长，特别是具有其它传感器无法比拟的二芯制稳定远距离信号传输特性，在各种土木建筑工程领域中，如桥梁、隧道、大坝、桩基、铁路等建设和质量监测被广泛使用，获取频率信号，再换算为所要测量的压力(KN)、应力(MPa)、应变(με)、位移(mm)等物理量。由于产品种类、结构和制造工艺等各方面原因，各振弦传感器标定系数离散性大、且无规律可循，所以生产厂家为每只振弦传感器配备唯一对应的性能参数，供模型换算时引用。实践中为每只振弦传感器查找对应的标定参数是一繁琐而细致的工作，技术人员们更希望标定参数能够与传感器绑定、携带，以便于外测控装置直接调取引用，依据获取的变送频率值，代入数学模型中换算，精确获得压力、应力、应变、位移等物理量值。
这种技术愿望虽好，并已成为本领域的一种共识，但是这貌似简单的解决方案实施起来确异常困难。其原因在于：1、存贮电路的增设导致外接引线增多，除原有传感信号线外，增加的外接线包括公共地线、电源线和通信线、同步测温装置的测温信号线，接线数量的增加使接线操作变得极为繁琐，产品可靠性也会大大降低；2、通信距离大大缩短，难以与原有几百米乃至千米的二芯信号线缆结构相媲美，只有几米，最长也不过二十几米。
发明内容
本专利申请的发明目的在于增设标定参数存贮装置，使每一振弦传感器携带、绑定关联与其对应的标定特性参数，并实现最简二芯线接线结构，同时不改变传感器本身的变送信号长距离、稳定、可靠输送技术优势，提供一种振弦传感器标定参数存贮包二芯线嵌入结构。
本专利申请提供的振弦传感器标定参数存贮包二芯线嵌入结构技术方案，其主要技术内容是：一种振弦传感器标定参数存贮包二芯线嵌入结构，其组成：包括测量端口和通信端口的存贮振弦传感器标定参数的存贮单元，所述的存贮单元的组成包括存贮电路、电源电路和双向开关电路；
所述的测量端口是连接振弦传感器、获取频率变送信号的接入端口，由接入端与公共端共同构成，所述的接入端串联单向开关短通于通信端口的外接端；
所述的通信端口是存贮单元与外测控装置连接的端口，存贮电路的I/O端的外接引线为通信端口的外接端，与公共端共同构成；
双向开关电路连接在存贮电路地线与公共端之间，其控制端连接在电源电路的供电端或通信端口的外接端上；所述的电源电路连接在通信端口的外接端与存贮电路的地线之间。
本专利申请公开的振弦传感器标定参数存贮包二芯线嵌入结构技术方案，其技术优点在于：
1、解决了现有技术增设标定参数存贮装置所带来的外接线数量增多和测量距离断崖式缩短的技术问题，本技术方案在增设振弦传感器标定参数存贮装置的基础上，一不改变原有的最简二芯线路外接接线结构，在二芯线路上能够完成传感变送信号输送、振弦传感器标定参数读、写通信的多重功能操作，两功能互不干扰，二不改变振弦传感器长距离可靠、稳定输送传感变送信号远距离连接原有优势性能，与常规振弦传感器具有相同测量信号传输优点，距离为几百米至上千米；2、外测控装置可直接自行引用对应的标定参数，由程序换算，显示或打印所需要的物理量值，其应用广，并适用于所有的振弦传感器产品，为振弦传感器产品性能和成本优化开创了更大的空间，应用范围更广；3、整体组成和结构简单、保持原有简单的接线结构、体积小，该标定参数存贮装置可方便的在振弦传感器二芯线缆信号线上长距离范围内任意距离处嵌入安装设置，标定参数存贮装置还可嵌入测温功能器件组成，方便测量操作人员掌握包括环境温度在内的全部测量环境状况。
附图说明
图1为本专利申请的电路基本组成框图。
图2、图3、图4和图5分别为本专利申请的四个实施例电路原理图。
具体实施方式
下面将通过具体实施例展开说明本专利申请的技术内容，但本专利申请的保护范围不因具体说明而局限于实施例。
本振弦传感器标定参数存贮包二芯线嵌入结构，其组成包括存贮有所连接振弦传感器标定参数的存贮单元，如图1的虚线框所示，该存贮单元通过测量端口Sens连接振弦传感器，通过通信端口data与外测控装置连接。
所述的存贮单元包括存贮电路F、电源电路P和双向开关电路t-way，其中的存贮电路F可为选择存贮芯片构成，或选择如图5所示的一线总线制的存贮芯片DS2430A构成，或选择含测温功能的存贮芯片构成，或选择如图4所示的一线总线制的含测温功能存贮芯片DS18B20构成，或选择如图2所示的嵌入EEPROM或FLASH的单片机PIC12F519构成，或选择如图3所示的外接EEPROM24LC02或含测温功能的存贮芯片DS1631的单片机系统。
电源电路P由整流管D1与储能电容C构成，储能电容C的正极与存贮电路F的电源端VCC连接，为存贮电路F提供稳定的工作电源。所述的储能电容C可为极性电容或无极性电容，如图2、图4所示。
所述的双向开关电路t-way为外测控装置由通信端口读写存贮单元的开关控制电路，与存贮电路F串联，连接于存贮电路F地线GND与公共端END之间，其控制端T连接至存贮电路F的电源端VDD，或连接至通信端口data的外接端L2端，如图4所示。如图2、图3和图5所示，双向开关电路t-way由极性反向的二极管D3与单向可控硅SCR并联构成，其中的二极管D3与电源电路的整流管D1极性相同，它还可以选用单向可控硅SCR3，如图4所示。
若存贮电路F选用的是管脚内置有箝位二极管的集成芯片，则省去外接整流管D1的电路连接，如图3所示；若存贮电路F为一线总线制存贮芯片或含测温功能的存贮芯片，因其各管脚于芯片内已连接的寄生电源电路可取代外接电源电路P，可进一步简化电路组成，如图5所示，省去外接电源电路P此时，双向开关电路t-way的控制端T连接至通信端口data的外接端L2端，如图5所示。
所述的通信端口data是存贮单元与外测控装置连接的端口，用于接收控制信号、由存贮单元读写标定参数或读写测量温度信号，由外接端L2与公共端END共同构成，其中的外接端L2为存贮电路F的I/O端外接引线。
所述的测量端口Sens是振弦传感器接入端口，由外接端L1与公共端END共同构成，所述的外接端L1经单向开关o-way与通信端口data的外接端L2连接，外测控装置由该端口获取振弦传感器的传感变送信号。
电源电路的整流管、单向开关o-way可选用二极管D1、D2，或选用如图4所示的单向可控硅SCR1、SCR2。
通信端口data是外测控装装置连接的二线总端口，测量端口Sens是与振弦传感器连接的二芯信号线。其工作方式转换原理过程为：
通信工作模式：外测控装置输出控制信号，使公共端END接地，该接地电平经振弦传感器使单向开关o-way截止，从而关断振弦传感器与结构的线路联系；
当外测控装置需要写入、或修改存贮单元的数据时，外测控装置由通信端口data的外接端L2输出高电平，电源电路P导通，为储能电容C充电，获得充实电能，为存贮电路F提供工作电源，同时使双向开关电路t-way的二极管D3导通，连通数据写入工作回路；
当外测控装置需要从存贮单元读取存贮的所连接的振弦传感器标定参数时，电源电路的整流管D1因反向数据流方向而截止，与此同时，双向开关电路t-way由二极管D3写入导通状态转换为单向可控硅SCR读取导通，来满足存贮电路F的I/O端输出数据工作需要，其中的储能电容C电容值应当满足维持芯片数据完全输出的用时需要。
测量工作模式：外测控装置输出控制信号，使通信端口data的外接端L1接地，电源电路的储能电容C失能，迫使双向开关电路断开存贮电路F与通信端口data的连接，于此同时，单向开关o-way导通，通信端口data与测量端口sens经单向开关o-way，由通信端口data与外测控装置对接连通，外测控装置则可通过整体连通的二芯线线路向振弦传感器施加激励脉冲，再获取振弦传感器产生的传感变送信号。
外测控装置由二芯连线线路完成了振弦传感器标定参数及温度测量值的读取，和对应振弦传感器传感变送信号的获取，由数学模型换算、准确计算得到所需物理量值，并直接显示或打印，大大提高了测量效率和精度。
Claims (10)
1.一种振弦传感器标定参数存贮包二芯线嵌入结构，其组成：包括测量端口和通信端口的存贮振弦传感器标定参数的存贮单元，所述的存贮单元的组成包括存贮电路（F）、电源电路（P）和双向开关电路（t-way）；
所述的测量端口（sens)是连接振弦传感器、获取频率变送信号的接入端口，由接入端（L1）与公共端（END）共同构成，所述的接入端（L1）串联单向开关（o-way）短通于通信端口（data）的外接端（L2）；
所述的通信端口（data）是存贮单元与外测控装置连接的端口，存贮电路（F）的I/O端的外接引线为通信端口的外接端（L2），与公共端（END）共同构成；
双向开关电路（t-way）连接在存贮电路地线（GND）与公共端（END）之间，其控制端（T)连接在电源电路（P）的供电端或通信端口的外接端（L2）上；所述的电源电路（P）连接在通信端口的外接端（L2）与存贮电路（F）的地线（GND）之间。
2.根据权利要求1所述的振弦传感器标定参数存贮测温包二芯线嵌入结构，其特征在于，存贮电路（F）为存贮芯片构成，或为一线总线制的存贮芯片构成，或为含测温功能的存贮芯片构成，或为一线总线制的含测温功能存贮芯片构成，或为嵌入EEPROM或FLASH的单片机构成，或为外接EEPROM24LC02或含测温功能的存贮芯片的单片机系统。
3.根据权利要求1或2所述的振弦传感器标定参数存贮测温包二芯线嵌入结构，其特征在于，电源电路（P）由整流管（D1）与储能电容（C）构成。
4.根据权利要求3所述的振弦传感器标定参数存贮测温包二芯线嵌入结构，其特征在于，储能电容（C）为极性电容或无极性电容。
5.根据权利要求1或2所述的振弦传感器标定参数存贮测温包二芯线嵌入结构，其特征在于，双向开关电路（t-way）由极性反向的二极管（D3）与单向可控硅（SCR）并联构成，其中的二极管（D3）与电源电路的整流管（D1）极性相同。
6.根据权利要求5所述的振弦传感器标定参数存贮测温包二芯线嵌入结构，其特征在于，单向开关（o-way）、双向开关电路（t-way）的二极管（D3）为单向可控硅。
7.根据权利要求1、2所述的振弦传感器标定参数存贮测温包二芯线嵌入结构，其特征在于，存贮电路（F）为管脚内置有箝位二极管的集成芯片，电源电路（P）中省去外接整流管（D1）的电路连接。
8.根据权利要求5所述的振弦传感器标定参数存贮测温包二芯线嵌入结构，其特征在于，存贮电路（F）为管脚内置有箝位二极管的集成芯片，电源电路（P）中省去外接整流管（D1）的电路连接。
9.根据权利要求1或2所述的振弦传感器标定参数存贮测温包二芯线嵌入结构，其特征在于，存贮电路（F）为一线总线制存贮芯片或含测温功能的存贮芯片，双向开关电路（t-way）的控制端（T）连接至通信端口（data）的外接端（L2）端。
10.根据权利要求5所述的振弦传感器标定参数存贮测温包二芯线嵌入结构，其特征在于，存贮电路（F）为一线总线制存贮芯片或含测温功能的存贮芯片，双向开关电路（t-way）的控制端（T）连接至通信端口（data）的外接端（L2）端。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |