CN202067388U - 一种平台倾角无线测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种平台倾角无线测量装置，角度传感器紧贴在被测试件表面或者台面上，角度传感器传感器输出方波信号，控制模块内单片机接收方波信号处理后得到角度值，通过GPRS模块将信号传出，再通过GSM无线通信模块接收并将数据传送到PC机或手机上，可实现平台X,Y方向上的倾角测量，尤其是可将测量数值通过手机短信的方式传递给监管人员，或通过GPRS传递到Internet网络上的指定计算机。鉴于目前GPRS商用无线通信网络基站多，覆盖区域全，信号通信可靠的特点，本装置无疑具有较好的商业推广价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种测量装置，特别涉及一种平台倾角无线测量装置。
背景技术
在人员不宜进入和现场布线困难的特殊场合，譬如核辐射，海啸、地震等地质灾害易发区域，如何对重要建筑物，河流大坝以及大型钻井平台的倾斜角度进行远程监控是一个值得研究的问题。目前，市场上的倾角传感器多是通过电缆与监控室的电脑连接，或者通过ISM频段进行视距内的无线传输。存在着数据传输距离短的问题。
发明内容
本实用新型是针对倾斜角度进行远程监控困难的问题，提出了一种平台倾角无线测量装置，可实现平台 X,Y方向上的倾角测量，尤其是可将测量数值通过手机短信的方式传递给监管人员，或通过GPRS传递到Internet网络上的指定计算机，实现远距离的信息传递。
本实用新型的技术方案为：一种平台倾角无线测量装置，角度传感器紧贴在被测试件表面或者台面上，角度传感器传感器输出方波信号，控制模块内单片机接收方波信号处理后得到角度值，通过GPRS模块将信号传出，再通过GSM无线通信模块接收并将数据传送到PC机或手机上，DC-DC电源模块为角度传感器、控制模块、GPRS模块供电。
所述角度传感器选用ADI公司的ADXL202EA，内部集成了精密信号调理模块。
所述控制模块选用STC12C5A单片机和SIM900A无线模块，实现信号采集、传输和接收。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型平台倾角无线测量装置，可实现平台 X,Y方向上的倾角测量，尤其是可将测量数值通过手机短信的方式传递给监管人员，或通过GPRS传递到Internet网络上的指定计算机。鉴于目前GPRS商用无线通信网络基站多，覆盖区域全，信号通信可靠的特点，本装置无疑具有较好的商业推广价值。
附图说明
图1为本实用新型平台倾角无线测量装置结构示意图；
图2为本实用新型平台倾角无线测量装置电路图。
具体实施方式
本装置将ADXL202EA双轴传感器，STC12C5A单片机和SIM900A无线模块集成在一起。如图1所示平台倾角无线测量装置结构示意图：将角度传感器1紧贴在被测试件表面或者台面上，由于被测试件或者台面与水平有一定的角度，使得传感器1内部电容发生变化，输出一定占空比的方波信号。控制模块2内单片机接收该方波信号，运用计数器定时器功能和程序处理计算出出占空比，而所需角度与该占空比成线性关系，继而可以得到所需角度值，通过GPRS模块3将信号传出，再通过GSM无线通信模块5将所测的数据传送到PC机6或手机7上，从而是实现了高精度的角度值的远程无线监控，DC-DC电源模块4为角度传感器1、控制模块2、GPRS模块3供电。
如图2所示，装置的硬件电路主要包括以下4个模块：
角度测量模块1：本装置中采用的角度传感器为ADXL202EA，图2中的U4芯片,为ADI公司生产的一种微机电系统（MEMS）传感器。具有体积小，功耗低，内部集成了精密信号调理模块。可直接输出数字信号，大大提高了系统的可靠性。其输出为一定占空比的PWM信号，PWM信号通过外部中断接入单片机进行占空比的测量。PWM的占空比与平台倾角成线性关系。此外，U4的T2脚接R3阻值为125K电阻，可以产生T=1ms的PWM。6脚和7脚连接0.1uF电容，可将频率带宽控制在50Hz，RMS噪声控制为4.2mg。
控制模块2：本装置采用STC12C5A单片机，图2中的U1芯片，作为信号采集与无线传输的控制单元。STC12C5A系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速，低功耗强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路。Y为11.0592MHz的晶振。U6为引脚复位芯片，1脚接地，2脚接高电平有效复位信号，3脚接电源。并且设置了一个按键S3，方便手动复位。设置了一个蜂鸣电路，便于实验在实时了解单片机中的工作情况。其中BEEP接到单片机的P1.4口，BEEP平常保持高电平，当有跳变到低电平时，PNP三极管会将放大电流进入BELL中，从而产生蜂鸣声。U1通过P1.2，P1.3引脚与MAX232电平转化芯片与PC串口相连，并且设置了跳线口J4，方便串口连接的控制，编写的控制程序就是通过该串口下载到STC12C5A单片机内的。
DC-DC供电模块4：220V市电通过电源适配器输出12VDC电压，然后采用AS1117稳压器，分别为SIM900A和STC12C5A供电。
GPRS模块3：本装置采用GSM/GPRS模块SIM900A，图2中的U2芯片，完成信号的无线发射。SIM900A专为中国大陆设计，工作的频段为：EGSM900M Hz和DCS 1800MHz。SIM900A支持GPRS multi-slot10/class 8和GPRS编码格式CS-1，CS-2,CS-3 and CS-4。模块的尺寸24mm×24mm×3mm，采用省电技术设计，在SLEEP模式下最低耗流1.0mA。SIM900A内嵌TCP/IP协议和扩展的TCP/IP AT命令。工作温度：-30℃-+80℃。SIM900A由电源电路中的VCC供电。17脚通过按键S4接地，可以按键开机，进行在无单片机参与下的模块与PC的串口通信，从而实现在PC机上通过串口调试软件控制SIM卡进行收发信息。U5为卡座电路，支持6脚或者8脚，与SIM900A连接。SIM900A与单片机之间采用J1跳线，通过RXD和TXD引脚连接。
图2的其他说明：电阻102代表1K,103代表10K，1253代表125K，050代表5欧，即电阻最后一位代表补零个数。电容200为20pF，104为0.1uF，同理最后一位也为补零个数，并pF为基本单位。COM、J1、J4为串口跳线。
按照图2所示电路制作印刷电路板后，我们用C语言编写了相应的信号采集、传输和接收程序并烧写到了STC12C5A单片机。软件部分主要包括以下4个模块：
倾斜角度信号的采集：角度传感器输出PWM信号，送至单片机P3.3引脚，由定时器T1测出方波中正脉冲的宽度，并计算出角度值。应用定时器T1测量方波信号正脉冲的基本原理如下：在定时器T1中，GATE为门控位，是外部中断1的输入使能端。当GATE＝1时，则计数器T1的启动受外部中断信号的控制。此时，只要外部中断信号为高电平，计数器便开始计数，当外部中断信号为低电平时，停止计数。利用这一功能可测量引脚上正脉冲的宽度。STC12C5A单片机的内部16位定时/计数器T1是一个可编程定时/计数器，它既可以工作在13位定时方式，也可以工作在16位定时方式和8位定时方式。只要通过设置特殊功能寄存器TMOD，即可完成。定时/计数器何时工作也是通过软件来设定TCON特殊功能寄存器来完成的。这里选用16位定时工作方式，对于T1来说，最大定时时间也只有216 *1us=65536us，即65.536ms。当被测脉冲的宽度大于65536个机器周期时，设一个中断次数计数变量cc，每当定时/计数器T1满65536个机器周期而产生溢出中断时，cc加1，且定时/计数器T1清0后重新从0开始计数，直到脉冲结束。
单片机与GPRS模块的通信：SIM900A模块具有标准AT指令接口,SIM900A内嵌TCP/IP协议，扩展的TCP、IP AT 命令可以很方便的使用TCP、IP协议，尤其在在数据传输方面的应用时十分便捷。SIM900A模块的通讯全部采用AT指令完成。AT指令集是从终端设备(Terminal Equipment，TE)或数据终端设备(Data Terminal Equipment，DTE)向终端适配器(Terminal Adapter，TA)或数据电路终端设备(Data Circuit Terminal Equipment，DCE)发送的。通过TA，TE发送AT指令来控制移动台(Mobile Station，MS)的功能，与GSM 网络业务进行交互。用户可以通过AT指令进行呼叫、短信、数据业务等方面的控制。单片机通过串口向SIM900A发送AT 指令进行控制。
GPRS模块与PC机的通信：为了将角度测量值传递到Internet网络上某一指定IP地址的计算机，同样需要通过AT指令进行编程，以实现IP地址的读取，联网成功与否的判断以及传输数据格式的设定等。在数据采集现场的GPRS模块与PC机成功联网后，当今接收到PC机发出采集令“CAI”后，GPRS模块将单片机采集到的角度值通过GSM网络，发送到PC机并显示。
GPRS模块与手机的通讯：本装置也可利用手机向采集现场的SIM卡发送采集指令“COLLECT”，单片机对指令进行识别后，转到采集程序中，执行采集程序。最终单片机结合GPRS模块以短信的方式给手机发送角度值。可实现任何一个手机任何时间向模块发送角度请求指令“COLLECT”，前提是请求者必须知道模块中SIM卡的手机号。
Claims (3)
1.一种平台倾角无线测量装置，其特征在于，角度传感器紧贴在被测试件表面或者台面上，角度传感器传感器输出方波信号，控制模块内单片机接收方波信号处理后得到角度值，通过GPRS模块将信号传出，再通过GSM无线通信模块接收并将数据传送到PC机或手机上，DC-DC电源模块为角度传感器、控制模块、GPRS模块供电。
2.根据权利要求1所述平台倾角无线测量装置，其特征在于，所述角度传感器选用ADI公司的ADXL202EA，内部集成了精密信号调理模块。
3.根据权利要求1所述平台倾角无线测量装置，其特征在于，所述控制模块选用STC12C5A单片机和SIM900A无线模块，实现信号采集、传输和接收。
Priority Applications (1)
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| CN2011201615664U CN202067388U (zh) | 2011-05-20 | 2011-05-20 | 一种平台倾角无线测量装置 |
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| CN2011201615664U CN202067388U (zh) | 2011-05-20 | 2011-05-20 | 一种平台倾角无线测量装置 |
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| CN (1) | CN202067388U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106032982A (zh) * | 2015-03-16 | 2016-10-19 | 中铁西北科学研究院有限公司深圳南方分院 | 建筑物倾斜变形的自动化监测预警方法及监测预警系统 |
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- 2011-05-20 CN CN2011201615664U patent/CN202067388U/zh not_active Expired - Fee Related
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