CN114993540A - 张力传感器数据采集保护与存储装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种张力传感器数据采集保护与存储装置，包括数据采集与转换单元、微控制器和数据保护与存储单元。所述数据采集与转换单元包括张力传感器、放大电路和AD转换器，所述数据保护与存储单元包括非易失性存储器NVSRAM和快闪储存器TF卡；所述张力传感器安装在承托绳上实现对拉力大小与拉力方向的监测；在张力传感器与承托绳之间安装弹簧。本发明解决了传统系统中掉电时易发生数据丢失的问题，实现了掉电时保护重要数据的功能；解决在工作过程中张力传感器由于动态晃动而采集与存储数据不准确的问题，减少张力传感器的损耗。
Description
技术领域
本发明涉及张力传感器技术领域，更具体的，涉及一种张力传感器数据采集保护与存储装置。
背景技术
对张力实际情况的监测是在内悬浮抱杆组立施工工艺中非常重要的环节。在实际工作过程中，张力传感器安装在承托绳上工作时会产生动态摇晃，造成张力传感器工作状态不稳定，影响数据采集与保护的准确性，并且由于晃动与摩擦传感器将产生损耗。张力传感器的工作时间对其电源产生依赖，在电源结束使用寿命时应进行重新拆装与更换，影响工作效率。由于施工的条件与环境复杂，施工现场有出现掉电的情况的可能，造成重要数据丢失的严重后果，影响施工进展，产生经济损失。目前常用的数据存储方式有：静态RAM（SRAM）、动态 RAM（DRAM）、EPROM、EEPROM和闪存。SRAM在电源掉电后，其中的数据随即消失，再次加电后存储器中的数据为随机数。这对于需要保存大量现场数据及各种系统参数的应用系统来说无疑是不允许的。虽然EPROM的数据不会因掉电而丢失，但EPROM只能用专用的写入器写入数据，操作不便。EEPROM和闪存是可擦除的，但EEPROM和闪存写入速度（ms级）相对于 SRAM（ns级）太慢，无法存放计算产生的中间结果，无法高速随机地大量写入数据。EEPROM 和闪存写入次数有限（10万次左右），而且除非对 EEPROM 和闪存的片选信号用专门的电路加以控制，否则上电掉电期间会产生误写。尽管闪存有硬、软件写保护，但其保护算法使用起来很不方便，效果也不理想。而且采集时晃动影响采集的准确性。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种张力传感器数据采集保护与存储装置。基于非易失性存储器NVSRAM解决了传统传感器掉电时易发生数据丢失的问题，非易失性存储器NVSRAM体积小、节省PCB空间，具有高性能、环保、加工方便和保存时间长的优点。实现了无需后备电池的非失易性存储功能，掉电时保护重要数据的数据不丢失，掉电之后仍然可以读取数据，完善了对张力实际情况的监测功能，提高效率。在张力传感器与承托绳之间安装弹簧，具有缓冲与稳定的作用，减少张力传感器的晃动，解决在工作过程中张力传感器由于动态晃动而采集与存储数据不准确的问题，并且减少张力传感器在工作过程中由于晃动与摩擦所产生的损耗。保证张力传感器的稳定，确保张力传感器采集数据的准确性，延长张力传感器的使用寿命，减少经济损失。在张力传感器外安装太阳能电池板，克服工作时间对电源的依赖，延长张力传感器的工作时间，节约能源。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：张力传感器数据采集保护与存储装置，包括数据采集与转换单元、微控制器和数据保护与存储单元。所述数据采集与转换单元包括张力传感器、放大电路和AD转换器，所述数据保护与存储单元包括非易失性存储器NVSRAM和快闪储存器TF卡；所述张力传感器安装在承托绳上实现对拉力大小与拉力方向的监测；在张力传感器与承托绳之间安装弹簧；张力传感器采集张力的电压信号经过放大、转换成数字信号后，将被传送给微控制器，微控制器将信息传送给非易失性存储器NVSRAM进行数据保护，非易失性存储器NVSRAM读满时通过SPI模式将数据存储进TF卡中。
优选的，所述数据采集与转换单元中放大电路实现对电压信号的放大；所述数据采集与转换单元中AD转换器实现将电压信号转换为数字信号。
优选的，所述数据保护与存储单元通过非易失性存储器NVSRAM实现掉电时对数据的保护；所述数据保护与存储单元通过快闪储存器TF卡实现对数据的存储。
优选的，所述非易失性存储器NVSRAM采用堆栈进行数据的存入或取出，堆栈具有保护现场与恢复现场的作用。
优选的，所述非易失性存储器NVSRAM采用自动存储方式，当检测到外界电压低于最小值时，自动保存SRAM的数据到EEPROM中，实现断电时对数据的保护；所述非易失性存储器NVSRAM采用自动 RECALL技术，当检测到外界重新上电时，数据自动从EEPROM中拷贝到SRAM中，实现上电时数据可以重新使用。
优选的，所述非易失性存储器NVSRAM读满数据时通过SPI读写模式将数据存储进TF卡中，实现对大量数据的存储。
与现有方案相比，本发明的有益效果为：
（1）本发明在张力传感器与承托绳之间安装弹簧，具有缓冲与减震的作用，减少张力传感器的晃动，解决在工作过程中张力传感器由于动态晃动而采集与存储数据不准确的问题，并且减少张力传感器在工作过程中由于晃动与摩擦所产生的损耗。保证张力传感器的稳定，确保张力传感器采集数据的准确性，延长张力传感器的使用寿命，减少经济损失。
（2）本发明在张力传感器外安装太阳能电池板，克服工作时间对电源的依赖，延长张力传感器的工作时间，节约能源。
（3）本发明利用非易失性存储器NVSRAM对数据进行保护，掉电时将数据进行保存，上电时数据可以重新使用，并且体积小、节省PCB空间，高性能、速度快，保存时间长。
（4）本发明使用快闪储存器TF卡实现对大量数据的存储，体积小，节省成本。TF存储卡作为一种通用的数码产品，文件复制与修改等基本操作已为大多数人掌握，用户可以TF存储卡为存储媒介，通过文件交互、下载、修改等方式实现对数据的处理与复查。
附图说明
图1为本发明的张力传感器数据采集保护与存储装置示意图。
图2是本发明的张力传感器的安装方式示意图。
图3是本发明的张力传感器的安装结构示意图。
图中：1、数据采集与转换单元；2、微控制器；3、数据保护与存储单元；4、张力传感器；5、放大电路；6、AD转换器；7、非易失性存储器NVSRAM；8、快闪储存器TF卡；9、抱杆；10、内拉绳；11、承托绳；12、无线传输模块；13、太阳能电池板；14、弹簧。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，张力传感器数据采集保护与存储装置，包括数据采集与转换单元1、微控制器2和数据保护与存储单元3；所述数据采集与转换单元1包括张力传感器4、放大电路5和AD转换器6，所述数据保护与存储单元3包括非易失性存储器NVSRAM7和快闪储存器TF卡8。张力传感器4连接放大电路5，放大电路5连接AD转换器6，AD转换器6连接微控制器2，微控制器2连接非易失性存储器NVSRAM7，非易失性存储器NVSRAM7连接快闪储存器TF卡8。
铁塔组立施工环节中内悬浮抱杆组立施工工艺得到了广泛应用，该施工工艺需在施工过程中需使用张力传感器对抱杆及拉线状态进行监测。在内悬浮抱杆组立施工工艺中张力传感器实施对张力实际情况的监测的安装方式如下：参照图2，抱杆9上端通过四根内拉绳10固定，抱杆9下端通过四根承托绳11固定，四个张力传感器4安装在四根承托绳11上实现对拉力大小与拉力方向的监测。参照图3，在张力传感器4与承托绳11之间安装弹簧14，使张力传感器4在工作过程中保持更加稳定的状态。在张力传感器4外安装太阳能电池板13，延长张力传感器4的工作时间，张力传感器4连接无线传输模块12，用于数据传输。在工作过程中，张力传感器4安装在承托绳11上后，由于重力等因素会产生动态晃动，此时会影响采集数据的准确性。弹簧14很小，具有缓冲与减震的作用，不会增加晃动，安装在张力传感器4与承托绳11之间可以减少张力传感器4的晃动，使其在工作时更加稳定。弹簧14解决了在工作过程中张力传感器4由于动态晃动而采集与存储数据不准确的问题，减少张力传感器4由于晃动与摩擦所产生的损耗，延长张力传感器4的使用寿命；在张力传感器4外安装太阳能电池板13，克服工作时间对电源的依赖，延长传感器的工作时间，节约能源。
张力传感器4采集张力大小及力方向的电压信号，放大电路5将所采集的电压信号放大，放大后的电压信号经AD转换器6转换成数字信号，数字信号将被传送到微控制器2。非易失性存储器NVSRAM7与微控制器2相连，由片选CE、读使能OE，写使能WE控制读写，将数据写入非易失性存储器NVSRAM7进行保存，NVSRAM采用SRAM+EEPROM方式，NVSRAM通常的操作都在SRAM中进行，当外部电源突然断掉时可以通过电容放电提供电源把SRAM里面的数据拷贝到EEPROM里面，当检测到系统上电后会把EEPROM中的数据拷贝到SRAM 中，系统正常运行。
采用自动存储方式，存储是指数据从 SRAM 到 EEPROM 的过程，其过程包括擦除之前EEPROM的内容和把目前 SRAM 的数据存到EEPROM 中两个步骤。 当检测到外界电压低于最小值时，会自动保存SRAM的数据到EEPROM中；采用自动RECALL技术，RECALL 是指EEPROM 到 SRAM 的过程。其过程包括清除之前SRAM的内容和把 EEPROM 的数据拷贝到SRAM 中两个步骤。当检测到外界重新上电时，数据会自动从EEPROM中拷贝到SRAM中。由此实现掉电时对数据的保护。
采用单片机堆栈进行数据保护，遵循顺序存取和后进先出的原则，堆栈区由特殊功能寄存器堆栈指针SP管理堆栈，通常放在RAM区的靠后的位置。子程序调用和中断服务时CPU自动将当前PC值压栈保存，返回时自动将PC值弹栈，具有保护现场和恢复现场的功能。
快闪储存器TF卡8与非易失性存储器NVSRAM7相连，非易失性存储器NVSRAM7读满数据时通过SPI读写模式将数据存储进快闪储存器TF卡8中。由此实现对大量数据的存储。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述具体实施例。对于本领域技术人员而言，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.张力传感器数据采集保护与存储装置，包括数据采集与转换单元、微控制器和数据保护与存储单元；其特征是：所述数据采集与转换单元包括张力传感器、放大电路和AD转换器，所述数据保护与存储单元包括非易失性存储器NVSRAM和快闪储存器TF卡；所述张力传感器安装在承托绳上实现对拉力大小与拉力方向的监测；在张力传感器与承托绳之间安装弹簧；张力传感器采集张力的电压信号经过放大、转换成数字信号后，将被传送给微控制器，微控制器将信息传送给非易失性存储器NVSRAM进行数据保护，非易失性存储器NVSRAM读满时通过SPI模式将数据存储进TF卡中。
2.如权利要求1所述的张力传感器数据采集保护与存储装置，其特征是：所述数据采集与转换单元中放大电路实现对电压信号的放大；所述数据采集与转换单元中AD转换器实现将电压信号转换为数字信号。
3.如权利要求1所述的张力传感器数据采集保护与存储装置，其特征是：所述数据保护与存储单元通过非易失性存储器NVSRAM实现掉电时对数据的保护；所述数据保护与存储单元通过快闪储存器TF卡实现对数据的存储。
4.如权利要求1所述的张力传感器数据采集保护与存储装置，其特征是：所述非易失性存储器NVSRAM采用堆栈进行数据的存入或取出。
5.如权利要求1所述的张力传感器数据采集保护与存储装置，其特征是：所述非易失性存储器NVSRAM采用自动存储方式，当检测到外界电压低于最小值时，自动保存SRAM的数据到EEPROM中，实现断电时对数据的保护。
6.如权利要求1所述的张力传感器数据采集保护与存储装置，其特征是：所述非易失性存储器NVSRAM采用自动RECALL技术，当检测到外界重新上电时，数据自动从EEPROM中拷贝到SRAM中，上电时数据重新使用。
7.如权利要求1所述的张力传感器数据采集保护与存储装置，其特征是：所述非易失性存储器NVSRAM读满数据时通过SPI读写模式将数据存储进TF卡中。
8.如权利要求1所述的张力传感器数据采集保护与存储装置，其特征是：张力传感器连接太阳能电池板。
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