CN205158065U - 一种基于蓝牙的便携式双通道传感器采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于蓝牙的便携式双通道传感器采集装置，包括传感器接口模块、蓝牙模块、充电电池、智能手机、微处理器及与微处理器连接的振弦式信号采集模块、差阻式信号采集模块、切换模块。传感器接口模块通过切换模块与振弦式信号采集模块、差阻式信号采集模块连接，传感器接口模块通过切换模块选择对应传感器类型的采集模块经信号转换后输入到微处理器，蓝牙模块通过蓝牙通信方式与智能手机通信连接，智能手机通过通信网络与远程数据中心进行数据交互。本实用新型可实现两类传感器信号的直接测量、记录、存储及自动远程传输，解决了手工记录数据繁琐、易出错、传感器通道单一等问题，具有外形小巧易携带、智能化程度高、效率高的特点。

Description

一种基于蓝牙的便携式双通道传感器采集装置

技术领域

本实用新型涉及工程监测技术领域，具体是一种基于蓝牙的便携式双通道传感器采集装置。

背景技术

振弦式传感器和差阻式传感器是目前国内外广泛应用于岩土工程安全监测的传感器，可以测量岩土工程的应力应变、温度、接缝开度、渗漏和变形等物理量。振弦式传感器通过测量振弦的振动频率经换算得到相应的被测参数，具有结构简单、坚固耐用、抗干扰能力强、测值可靠、稳定性好等优点；差阻式传感器通过测量两根钢丝电阻的比值及电阻和得到仪器的变形量，具有防潮、测量稳定可靠、测试方法简单、绝缘要求低、防雷能力强、经济性好等优点。

为了确保岩土工程的安全性和可靠性，需要在工程结构的多处地点布设一定数量的传感器，并且要在整个施工阶段及全部使用过程对传感器的数据进行采集。

市面上现有的传感器自动采集装置，可以将传感器的数据自动采集后，通过电缆或GPRS等传输方式数据传输到数据中心，但是这类多通道传感器采集装置都是固定安装在岩土工程的具体位置，无法灵活机动的测量单点传感器，而且无法满足施工期对监测数据的实时要求。

传统的便携式传感器采集装置是利用单类型的传感器读数仪，人工记录测量数据，再将全部数据手动录入电脑，进行数据处理和分析，若工程中有差阻式和振弦式两类传感器时，还需携带两台读数仪，具有仪器携带不便利、数据录入工作量大、易出错、需多次检验矫正、无法现场及时处理的缺点。

发明内容

本实用新型提供一种基于蓝牙的便携式双通道传感器采集装置，通过微处理器和高精度AD芯片的运用，提高振弦式信号及差阻式信号采集电路的采集精度，并通过蓝牙技术和智能手机的运用，实现振弦式传感器和差阻式传感器两类传感器信号的直接测量、记录、存储及自动远程传输，解决了手工记录数据繁琐、易出错、传感器通道单一等问题，具有外形小巧易携带、智能化程度高、效率高的特点。

一种基于蓝牙的便携式双通道传感器采集装置，包括微处理器、振弦式信号采集模块、差阻式信号采集模块、切换模块、传感器接口模块、蓝牙模块、充电电池和智能手机，振弦式信号采集模块、差阻式信号采集模块、蓝牙模块及充电电池与微处理器连接，传感器接口模块通过切换模块与振弦式信号采集模块、差阻式信号采集模块连接，传感器接口模块用于与振弦式传感器、差阻式传感器连接，通过切换模块选择对应传感器类型的采集模块经信号转换后输入到微处理器，蓝牙模块通过蓝牙通信方式与智能手机通信连接，智能手机通过通信网络与远程数据中心进行数据交互。

如上所述的基于蓝牙的便携式双通道传感器采集装置，所述振弦式信号采集模包括射随输出电路、三极管放大电路、功率放大电路、整形电路及温度采集电路，射随输出电路的信号输入端用于接收微处理器产生的方波信号，射随输出电路的信号输出端与通过三极管放大电路与切换模块连接；功率放大电路的信号输入端用于接收传感器激振后产生的微弱波形，功率放大电路的信号输出端通过整形电路与微处理器连接；温度采集电路的信号输入端与切换模块连接，信号输出端与微处理器连接。

如上所述的基于蓝牙的便携式双通道传感器采集装置，所述差阻式信号采集模块包括A/D转换电路、参考电压切换电路和恒压源电路；恒压源电路为A/D转换电路和差阻式传感器提供恒定的电压，参考电压切换电路通过切换A/D转换电路的参考电压值以提高A/D转换芯片的电压分辨率。

如上所述的基于蓝牙的便携式双通道传感器采集装置，所述蓝牙模块通过UART通信协议与微处理器进行数据交互。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型外形小巧易携带，且自带充电电池，可灵活机动的携带到指定的测量地点，弥补多通道传感器自动采集装置体型较大、接线较多，不便于随意移动测量地点的不足。

2、本实用新型通过测量现场操作智能手机的APP软件，实现传感器数据的直接测量、记录、存储，并且自动传输到远程数据中心，以特定的数据表格进行保存，解决了手工记录数据繁琐、易出错、效率低的问题。

3、本实用新型可以使用统一的传感器接口接入振弦式传感器和差阻式传感器，解决工程监测便携式采集设备类型单一的问题。

4、本实用新型通过微处理器产生不同频率的激振方波，较传统的激振电路更加灵活可调，同时激振处理后的波形通过微处理器的软件滤波并捕获频率值，较传统的等精度测频的方法，提高了精度和处理效率。

5、本实用新型应用高精度多通道A/D转换电路，通过微处理器根据具体的采集值切换A/D转换电路的参考电压，提高A/D转换电路的电压分辨率，较传统的A/D转换电路直接转换的方式，提高了信号的采集精度。

6、本实用新型采用微处理器进行采集控制、数据处理、数据传输的集中控制，提高装置的可靠性和智能化程度。

附图说明

图1是本实用新型基于蓝牙的便携式双通道传感器采集装置其中一个实施例的电路结构示意图；

图2是本实用新型实施例中振弦式信号采集模块和差阻式信号采集模块的电路结构示意图。

图中：1—微处理器，2—振弦式信号采集模块，3—差阻式信号采集模块，4—切换模块，5—传感器接口模块，6—蓝牙模块，7—充电电池，8—智能手机，9—远程数据中心，21—射随输出电路，22—三极管放大电路，23—整形电路，24—功率放大电路，25—温度采集电路，31—A/D转换电路，32—参考电压切换电路，33—恒压源电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1所示为本实用新型基于蓝牙的便携式双通道传感器采集装置的电路结构示意图，所述基于蓝牙的便携式双通道传感器采集装置包括微处理器1、振弦式信号采集模块2、差阻式信号采集模块3、切换模块4、传感器接口模块5、蓝牙模块6、充电电池7和智能手机8。

所述的振弦式信号采集模块2、差阻式信号采集模块3、蓝牙模块6及充电电池7与微处理器1连接，传感器接口模块5通过切换模块4与振弦式信号采集模块2、差阻式信号采集模块3连接，传感器接口模块5用于与振弦式传感器、差阻式传感器连接，通过切换模块4选择对应传感器类型的采集模块经信号转换后输入到微处理器1；蓝牙模块6通过蓝牙通信方式与智能手机6通信连接，智能手机8通过通信网络与远程数据中心9进行数据交互；充电电池7对整个装置进行供电。

所述微处理器1，一方面通过蓝牙模块6接收智能手机8的参数命令，将参数命令转换成逻辑指令及开关信号，对两种信号采集模块进行选通及控制，并将信两种信号采集模块采集的各类物理量转换成浮点数保存，再传输到蓝牙模块6；另一方面，微处理器1产生不同频率的一连串方波，为振弦式信号采集模块2提供激振波形，微处理器1同时接收激振后的波形，通过84M主频及软件滤波的运用提高频率采集的精度，捕获波形的频率值。

请继续参考图2，所述振弦式信号采集模2包括射随输出电路21、三极管放大电路22、功率放大电路23、整形电路24及温度采集电路25，射随输出电路21的信号输入端用于接收微处理器1产生的方波信号，射随输出电路21的信号输出端与通过三极管放大电路22与切换模块4连接。微处理器1产生的不同频率的一连串方波经过射随输出电路21和三极管放大电路22后，增加方波的输出功率，并将电压幅值从3.3V提高到5V，确保能激振不同类型的振弦式传感器。

功率放大电路23的信号输入端用于接收传感器激振后产生的微弱波形，功率放大电路23的信号输出端通过整形电路24与微处理器1连接。传感器激振后产生的微弱波形通过两级功率放大电路23使电压幅值达到3.3V，再通过整形电路24滤掉负电压波形后，输入到微处理器1进行频率捕获处理。

温度采集电路25的信号输入端与切换模块连接，信号输出端与微处理器1连接，温度采集电路25将温度电阻采集的电压经功率放大处理后，输入到微处理器1自带的A/D转换接口进行转换处理，并将采集的值通过列表查询的方式对应到具体的温度值。

所述差阻式信号采集模块3包括A/D转换电路31、参考电压切换电路32和恒压源电路33；恒压源电路33为A/D转换电路31和差阻式传感器提供恒定的电压；A/D转换电路31采用高精度的八通道A/D转换芯片同时采集多路电压；参考电压切换电路32通过切换A/D转换电路31的参考电压值，提高A/D转换芯片的电压分辨率，进而提高信号的采集精度。

所述切换模块4是通过继电器的切换和驱动电路，将传感器接口与指定的传感器信号采集模块连接。

所述蓝牙模块6通过UART通信协议与微处理器1进行数据交互，并通过蓝牙方式与智能手机进行通信。

所述智能手机8具有实时操作及显示功能，通过设计手机APP，配置控制信息，以及显示、存储、分析采集到的传感器数据；一方面通过蓝牙模块6与微处理器1进行数据交互，另一方面将数据通过wifi、4G移动网络或3G电信/联通网络传输到远程数据中心9。

Claims (4)

1.一种基于蓝牙的便携式双通道传感器采集装置，其特征在于：包括微处理器(1)、振弦式信号采集模块(2)、差阻式信号采集模块(3)、切换模块(4)、传感器接口模块(5)、蓝牙模块(6)、充电电池(7)和智能手机(8)，振弦式信号采集模块(2)、差阻式信号采集模块(3)、蓝牙模块(6)及充电电池(7)与微处理器(1)连接，传感器接口模块(5)通过切换模块(4)与振弦式信号采集模块(2)、差阻式信号采集模块(3)连接，传感器接口模块(5)用于与振弦式传感器、差阻式传感器连接，通过切换模块(4)选择对应传感器类型的采集模块经信号转换后输入到微处理器(1)，蓝牙模块(6)通过蓝牙通信方式与智能手机(6)通信连接，智能手机(8)通过通信网络与远程数据中心(9)进行数据交互。

2.如权利要求1所述的基于蓝牙的便携式双通道传感器采集装置，其特征在于：所述振弦式信号采集模(2)包括射随输出电路(21)、三极管放大电路(22)、功率放大电路(23)、整形电路(24)及温度采集电路(25)，射随输出电路(21)的信号输入端用于接收微处理器(1)产生的方波信号，射随输出电路(21)的信号输出端与通过三极管放大电路(22)与切换模块(4)连接；功率放大电路(23)的信号输入端用于接收传感器激振后产生的微弱波形，功率放大电路(23)的信号输出端通过整形电路(24)与微处理器(1)连接；温度采集电路(25)的信号输入端与切换模块(4)连接，信号输出端与微处理器(1)连接。

3.如权利要求1所述的基于蓝牙的便携式双通道传感器采集装置，其特征在于：所述差阻式信号采集模块(3)包括A/D转换电路(31)、参考电压切换电路(32)和恒压源电路(33)；恒压源电路(33)为A/D转换电路(31)和差阻式传感器提供恒定的电压，参考电压切换电路(32)通过切换A/D转换电路(31)的参考电压值以提高A/D转换芯片的电压分辨率。

4.如权利要求1所述的基于蓝牙的便携式双通道传感器采集装置，其特征在于：所述蓝牙模块(6)通过UART通信协议与微处理器(1)进行数据交互。