CN201210044Y - 多节点太阳能无线应变传感装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种多节点太阳能无线应变传感装置，由至少一个发射单元和接收单元构成，其中每个发射单元由恒流源、应变片、放大器、滤波器和微处理器MCU1构成；接收单元由无线收发模块2和微处理单元MCU2构成。其特点是：发射单元中微处理器MCU1还与一个无线收发模块1相连，还有一个太阳能供电单元分别与恒流源、放大器、滤波器、微处理器MCU1和无线收发模块1相连接为它们提供电源；接收单元中微处理单元MCU2通过串口芯片输出应变测量信号。由于本实用新型采用无线收发模块解决了较长的布线；采用太阳能供电单元供电，使得本实用新型解决了功耗问题使传感器模块能较长时间的工作。本实用新型结构简单、成本低。
Description
技术领域
本实用新型属于结构健康监测无线传感设备，是一种集太阳能供电，应变采集，无线传输，数据处理为一体的多节点太阳能无线应变传感装置。
背景技术
在传统应变测量(如专利号为03254119.8的“含温度补偿的高灵敏度碳纤维水泥基电阻应变测量装置”专利)过程中，经常会遇到待测构件尺寸过大或处于安全考虑时，应变仪应与待测构件保持很大距离的情况。测量时，应变仪与测量仪器之间通常需要较长的布线，这样提高了安装费用而且较长的布线使得信号在传输过程中严重损耗。虽然在现有的基础提出了一些无线解决方案，但因为其功耗问题一直使得传感器模块不能较长的工作。
发明内容
本实用新型的目的是提供了一种结合无线应变传感和太阳能供电的，并实现了多节点情况下的应变测量的多节点太阳能无线应变传感装置，以克服现有技术的不足。
为了实现上述目的，本实用新型由至少一个发射单元和接收单元构成，其中每个发射单元由恒流源、应变片、放大器、滤波器和微处理器MCU1构成，其中恒流源给应变片提供检测电流，应变片的输出信号通过放大器和滤波器与微处理器MCU1相连接；接收单元由无线收发模块2和微处理单元MCU2构成，其中无线收发模块2与微处理单元MCU2相互连接。其特点是：发射单元中微处理器MCU1还与一个无线收发模块1相连，还有一个太阳能供电单元分别与恒流源、放大器、滤波器、微处理器MCU1和无线收发模块1相连接为它们提供电源；接收单元中微处理单元MCU2通过串口芯片输出应变测量信号。
由于本实用新型采用无线收发模块解决了较长的布线；采用太阳能供电单元供电，使得本实用新型解决了功耗问题使传感器模块能较长时间的工作。本实用新型结构简单、成本低。
附图说明
图1为本实用新型发射单元结构原理框图。
图2为本实用新型接收单元结构原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
本实用新型由至少一个发射单元和接收单元构成，其中每个发射单元由太阳能供电单元、恒流源、应变片、放大器、滤波器、微处理器MCU1、无线收发模块1构成，其中恒流源给应变片提供检测电流，应变片的输出信号通过放大器和滤波器与微处理器MCU1相连接，太阳能供电单元分别与恒流源、放大器、滤波器、微处理器MCU1和无线收发模块1相连接为它们提供电源；接收单元由无线收发模块2、微处理单元MCU2、串口芯片构成，其中无线收发模块2与微处理单元MCU2相互连接，微处理单元MCU2通过串口芯片输出应变测量信号。
本实用新型利用太阳能电池为恒流源供电，将前端结构健康监测模拟信号进行放大和滤波处理，再利用超低功耗微处理芯片对信号进行采集和模数转换，将转换得到的数字信号发送至无线收发模块发送，在接收端通过无线收发模块接收数据后转存到微处理芯片进行数据处理和转换，再经串口传送至电脑里通过软件显示。其中：
发射单元：
太阳能供电模块包括一块太阳能板，蓄电池，和电压调节电路，输出电压为3.3V。调理电路和微处理单元在同一块电路板上，调理电路包括恒流源，放大器和滤波器，恒流源采用的是美国国家半导体公司生产的三端可调恒流源器件LM134，有1-40V宽的动态电压范围，可设计的电流范围为1μA-10mA，恒流特性非常好，为了的到较高的应变灵敏度，本设计所采用的电流为9.8mA，电流经结构应变桥后得到的电压信号由高性能仪表放大器AD623进行放大处理，该放大器具有外围器件少，功耗低、封装小的特点，本实施例对信号进行了1000倍的放大，然后再由同样是低功耗的运算放大器LM358进行低通滤波，截止频率为25HZ，经过调理后的信号用MSP430F149微处理器进行采集并进行A/D转换，该处理器具有超低功耗的特点，RAM数据保持方式下耗电仅0.1μA，具有8通道12位A/D转换器，其采样速度最大可达200ksps，采集转换后的数字信号通过SPI总线与无线收发模块进行连接发送。无线收发模块采用的是超低功耗的nRF905射频芯片，工作频道覆盖433/868/915MH三个国际通用的频段，每个频段具有多个频道(多达170个)，一个频道配置一个地址，采用DSS+PLL频率合成技术，频率稳定性极好，灵敏度高，开阔地面信号的传播距离最大可达1000米，收发速率最高可达100kb/s。
接收单元：
接收端所采用的射频芯片和微处理器与发射端相同，接收端的电源采用的是电脑USB接口电源，电压值为5V，经转压芯片得到3.3V输出。无线收发模块对空中载波进行监测，当发现有与所配置地址相符合的节点地址就开始接收信号，被接收的信号通过SPI总线与微处理器进行通信，微处理器程序将得到的信号进行分析处理，并通过串口芯片MAX232传送至电脑上位机软件进行波形显示。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (1)
1、一种多节点太阳能无线应变传感装置，由至少一个发射单元和接收单元构成，其中每个发射单元由恒流源、应变片、放大器、滤波器和微处理器MCU1构成，其中恒流源给应变片提供检测电流，应变片的输出信号通过放大器和滤波器与微处理器MCU1相连接；接收单元由无线收发模块2和微处理单元MCU2构成，其中无线收发模块2与微处理单元MCU2相互连接。其特点是：发射单元中微处理器MCU1还与一个无线收发模块1相连，还有一个太阳能供电单元分别与恒流源、放大器、滤波器、微处理器MCU1和无线收发模块1相连接为它们提供电源；接收单元中微处理单元MCU2通过串口芯片输出应变测量信号。
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| CNU2008200667405U CN201210044Y (zh) | 2008-04-30 | 2008-04-30 | 多节点太阳能无线应变传感装置 |
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| CNU2008200667405U CN201210044Y (zh) | 2008-04-30 | 2008-04-30 | 多节点太阳能无线应变传感装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN201210044Y true CN201210044Y (zh) | 2009-03-18 |
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|---|---|
| CN (1) | CN201210044Y (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111256576A (zh) * | 2020-02-19 | 2020-06-09 | 山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队 | 一种环保型结构变形预警装置、方法及系统 |
-
2008
- 2008-04-30 CN CNU2008200667405U patent/CN201210044Y/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN111256576A (zh) * | 2020-02-19 | 2020-06-09 | 山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队 | 一种环保型结构变形预警装置、方法及系统 |
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