CN212158463U - 一种裂缝测量预警伸缩仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种裂缝测量预警伸缩仪，包括伸缩变阻器模块、AD采样转换模块、信息处理模块、RS485通信模块和预警模块；所述伸缩变阻器模块通过AD采样转换模块与信息处理模块连接，所述信息处理模块分别与RS485通信模块和预警模块连接。本实用新型的电路简单可靠，设备成本低，易于推广；实现了自动测量裂缝变形数据，并实时上传到外接数据采集中心。本实用新型可灵活设定预警阈值，并自动计算对比测量数据是否超限，如果超限自动发出预警信息，安装简单，可靠性高。
Description
技术领域
本实用新型属于裂缝测量领域，具体涉及一种裂缝测量预警伸缩仪。
背景技术
裂缝变形的发展情况和发展趋势直接决定着被监测工程能否安全使用，裂缝预警监测则结合被监测工程的安全程度，设定安全阈值，根据监测数据判断是否会产生巨大直接灾害及次生灾害，最终进行预警预报。因此，裂缝变形监测可以对被监测对象的安全程度进行判断，对于预防灾害的发生或减少灾害损失具有极其重要的作用。裂缝变形监测对被监测对象的安全意义重大，极大的保障了人民的生命财产安全。
但目前的裂缝变形监测却存在着如下的弊端：目前普遍的监测方式仍为人工监测，主要依靠皮尺钢尺等简单的测量工具进行监测，人工读书误差较大，自动化程度低，失效性差；不能及时将监测数据上传到计算机分析系统和相关部门，不利于智能分析和决策指挥。不具有现场自动报警功能，不利于险情及时发布。
实用新型内容
针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种裂缝测量预警伸缩仪解决了目前裂缝变形监测中存在的问题。
为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：一种裂缝测量预警伸缩仪，包括伸缩变阻器模块、AD采样转换模块、信息处理模块、RS485通信模块和预警模块；
所述伸缩变阻器模块通过AD采样转换模块与信息处理模块连接，所述信息处理模块分别与RS485通信模块和预警模块连接。
进一步地，所述伸缩变阻器模块包括伸缩变阻器RT5，所述伸缩变阻器RT5的第一不动端通过磁珠FB2接地，其第二不动端通过磁珠FB1与+3.3V电源连接，其滑动端连接至AD采样转换模块中模数转换芯片U2的AIN1引脚；所述磁珠FB1的一端与+3.3V电源连接，其另一端与电容C3的一端连接，所述电容C3的另一端通过磁珠FB2接地。
进一步地，所述AD采样转换模块包括模数转换芯片U2，所述模数转换芯片U2的AIN0引脚、AIN2引脚、AIN3引脚、GND引脚和ADDR引脚均与电容C3的另一端连接；所述模数转换芯片U2的VDD引脚通过磁珠FB1与+3.3V电源连接，所述模数转换芯片U2的SDA引脚分别与电阻R3的一端和信息处理模块中处理芯片U1的PC0引脚连接，所述模数转换芯片U2的SCL引脚分别与电阻R2的一端和处理芯片U1的PC1引脚连接，所述电阻R2的另一端和电阻R3的另一端均与+3.3V电源连接。
进一步地，所述信息处理模块包括处理芯片U1，所述处理芯片U1的VSS引脚接地，所述处理芯片U1的VDD引脚通过磁珠FB3与+3.3V电源连接，所述磁珠FB3的一端与+3.3V电源连接，所述磁珠FB3的另一端分别与接地电容C1和接地电容C2连接。
进一步地，所述预警模块包括电阻R4，所述电阻R4的一端分别与外部声光报警器的电源、电阻R7的一端和开关管Q1的源极连接，所述电阻R4的另一端分别与处理芯片U1的PB0引脚和电阻R5一端连接，所述电阻R5的另一端与三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极与电阻R6的一端连接，所述电阻R6的另一端分别与电阻R7的另一端和开关管Q1的栅极连接，所述开关管Q1的漏极与外部声光报警器的电源输入端连接。
进一步地，所述RS485通信模块包括RS485收发芯片U3，所述RS485收发芯片U3的GND引脚和D引脚均接地，所述RS485收发芯片U3的R引脚与处理芯片U1的PC6引脚连接，所述RS485收发芯片U3的
引脚分别与其DE引脚、电阻R13的一端和三极管Q3的集电极连接，所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的基极分别与电阻R14的一端和处理芯片U1的PC5引脚连接，所述RS485收发芯片U3的
引脚分别与电阻R11的一端、TVS二极管D2的一端、TVS二极管D1的一端和电阻R9的一端连接，所述RS485收发芯片U3的A引脚分别与电阻R12的一端、TVS二极管D3的一端、TVS二极管D1的另一端和电阻R10的一端连接，所述RS485收发芯片U3的VCC引脚分别与电阻R12的另一端、+3.3V电源和电容C4的一端连接，所述电容C4的另一端、电阻R11的另一端、TVS二极管D2的另一端和TVS二极管D3的另一端均接地，所述电阻R9的另一端分别与保险丝RT1的一端和电阻R8的一端连接，所述电阻R10的另一端分别与保险丝RT2的一端和电阻R8的另一端连接，所述保险丝RT1的另一端和保险丝RT2的另一端均连接至外部通信设备。
进一步地，所述处理芯片U1采用的型号为STM8L051，所述模数转换芯片U2采用的型号为ADS1115，所述RS485收发芯片U3所采用的型号为SP3485，所述开关管Q1所采用的型号为AO3407，所述三极管Q2和三极管Q3所采用的型号均为8050，所述TVS二极管D1、TVS二极管D2和TVS二极管D3所采用的型号为SMFJ6.0CA，所述保险丝RT1和保险丝RT2所采用的型号均为0805L100。
本实用新型的有益效果为：
（1）本实用新型的电路简单可靠，设备成本低，易于推广；实现了自动测量裂缝变形数据，并实时上传到外接数据采集中心。
（2）本实用新型可灵活设定预警阈值，并自动计算对比测量数据是否超限，如果超限自动发出预警信息，安装简单，可靠性高。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种裂缝测量预警伸缩仪的系统框图。
图2为本实用新型中伸缩变阻器模块的电路图。
图3为本实用新型中AD采样转换模块和信息处理模块的电路图。
图4为本实用新型中预警模块的电路图。
图5为本实用新型中RS485通信模块的电路图。
图6为本实用新型的电源电路图。
具体实施方式
下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。
下面结合附图详细说明本实用新型的实施例。
如图1所示，一种裂缝测量预警伸缩仪，包括伸缩变阻器模块、AD采样转换模块、信息处理模块、RS485通信模块和预警模块。所述伸缩变阻器模块通过AD采样转换模块与信息处理模块连接，所述信息处理模块分别与RS485通信模块和预警模块连接。
如图2所示，所述伸缩变阻器模块包括伸缩变阻器RT5，所述伸缩变阻器RT5的第一不动端通过磁珠FB2接地，其第二不动端通过磁珠FB1与+3.3V电源连接，其滑动端连接至AD采样转换模块中模数转换芯片U2的AIN1引脚；所述磁珠FB1的一端与+3.3V电源连接，其另一端与电容C3的一端连接，所述电容C3的另一端通过磁珠FB2接地。
如图3所示，所述AD采样转换模块包括模数转换芯片U2，所述模数转换芯片U2的AIN0引脚、AIN2引脚、AIN3引脚、GND引脚和ADDR引脚均与电容C3的另一端连接；所述模数转换芯片U2的VDD引脚通过磁珠FB1与+3.3V电源连接，所述模数转换芯片U2的SDA引脚分别与电阻R3的一端和信息处理模块中处理芯片U1的PC0引脚连接，所述模数转换芯片U2的SCL引脚分别与电阻R2的一端和处理芯片U1的PC1引脚连接，所述电阻R2的另一端和电阻R3的另一端均与+3.3V电源连接。
所述信息处理模块包括处理芯片U1，所述处理芯片U1的VSS引脚接地，所述处理芯片U1的VDD引脚通过磁珠FB3与+3.3V电源连接，所述磁珠FB3的一端与+3.3V电源连接，所述磁珠FB3的另一端分别与接地电容C1和接地电容C2连接。
在本实施例中，将处理芯片U1为PB1-PB7引脚、PA2引脚、PA3引脚和PD0引脚接低电平，避免其他信号干扰。
如图4所示，所述预警模块包括电阻R4，所述电阻R4的一端分别与外部声光报警器的电源、电阻R7的一端和开关管Q1的源极连接，所述电阻R4的另一端分别与处理芯片U1的PB0引脚和电阻R5一端连接，所述电阻R5的另一端与三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极与电阻R6的一端连接，所述电阻R6的另一端分别与电阻R7的另一端和开关管Q1的栅极连接，所述开关管Q1的漏极与外部声光报警器的电源输入端连接。
如图5所示，所述RS485通信模块包括RS485收发芯片U3，所述RS485收发芯片U3的GND引脚和D引脚均接地，所述RS485收发芯片U3的R引脚与处理芯片U1的PC6引脚连接，所述RS485收发芯片U3的
引脚分别与其DE引脚、电阻R13的一端和三极管Q3的集电极连接，所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的基极分别与电阻R14的一端和处理芯片U1的PC5引脚连接，所述RS485收发芯片U3的
引脚分别与电阻R11的一端、TVS二极管D2的一端、TVS二极管D1的一端和电阻R9的一端连接，所述RS485收发芯片U3的A引脚分别与电阻R12的一端、TVS二极管D3的一端、TVS二极管D1的另一端和电阻R10的一端连接，所述RS485收发芯片U3的VCC引脚分别与电阻R12的另一端、+3.3V电源和电容C4的一端连接，所述电容C4的另一端、电阻R11的另一端、TVS二极管D2的另一端和TVS二极管D3的另一端均接地，所述电阻R9的另一端分别与保险丝RT1的一端和电阻R8的一端连接，所述电阻R10的另一端分别与保险丝RT2的一端和电阻R8的另一端连接，所述保险丝RT1的另一端和保险丝RT2的另一端均连接至外部通信设备。
如图6所示，在本实施例中，通过电源电路将外部输入电源适配为+3.3V电源。
所述处理芯片U1采用的型号为STM8L051，所述模数转换芯片U2采用的型号为ADS1115，所述RS485收发芯片U3所采用的型号为SP3485，所述开关管Q1所采用的型号为AO3407，所述三极管Q2和三极管Q3所采用的型号均为8050，所述TVS二极管D1、TVS二极管D2和TVS二极管D3所采用的型号为SMFJ6.0CA，所述保险丝RT1和保险丝RT2所采用的型号均为0805L100。
在本实施例中，裂缝测量预警伸缩仪采用成品直径110*50mm的PVC管道三通接头和配套堵头，将拉线变阻器、电路板全部固定到PVC三通接头内，在50端堵头上开一小孔将拉线拉出，在110端上方堵头开一小孔将电源线、RS485通信线、报警线拉出，最后用灌封胶整体灌封，达到IP67防护等级。
本实用新型的工作原理为：将伸缩变阻器RT5通过拉线固定在裂缝的两端，当裂缝变化时通过拉线带动伸缩变阻器RT5的阻值变化，从而产生为模拟信号的电平量。通过AD采样转换模块获取电平量并转换为数字信号，将数字信号输入处理芯片U1进行处理后，若裂缝达到预警值，则通过处理芯片U1的PB0引脚发出控制信号，从而控制开关管Q1导通，外部声光报警器电源接通，开始报警。处理芯片U1通过其TXD引脚和RXD引脚与RS485通信模块进行通信，从而与外部设备进行通信。
本实用新型的有益效果为：
（1）本实用新型的电路简单可靠，设备成本低，易于推广；实现了自动测量裂缝变形数据，并实时上传到外接数据采集中心。
（2）本实用新型可灵活设定预警阈值，并自动计算对比测量数据是否超限，如果超限自动发出预警信息，安装简单，可靠性高。
Claims (7)
1.一种裂缝测量预警伸缩仪，其特征在于，包括伸缩变阻器模块、AD采样转换模块、信息处理模块、RS485通信模块和预警模块；
所述伸缩变阻器模块通过AD采样转换模块与信息处理模块连接，所述信息处理模块分别与RS485通信模块和预警模块连接。
2.根据权利要求1所述的裂缝测量预警伸缩仪，其特征在于，所述伸缩变阻器模块包括伸缩变阻器RT5，所述伸缩变阻器RT5的第一不动端通过磁珠FB2接地，其第二不动端通过磁珠FB1与+3.3V电源连接，其滑动端连接至AD采样转换模块中模数转换芯片U2的AIN1引脚；所述磁珠FB1的一端与+3.3V电源连接，其另一端与电容C3的一端连接，所述电容C3的另一端通过磁珠FB2接地。
3.根据权利要求2所述的裂缝测量预警伸缩仪，其特征在于，所述AD采样转换模块包括模数转换芯片U2，所述模数转换芯片U2的AIN0引脚、AIN2引脚、AIN3引脚、GND引脚和ADDR引脚均与电容C3的另一端连接；所述模数转换芯片U2的VDD引脚通过磁珠FB1与+3.3V电源连接，所述模数转换芯片U2的SDA引脚分别与电阻R3的一端和信息处理模块中处理芯片U1的PC0引脚连接，所述模数转换芯片U2的SCL引脚分别与电阻R2的一端和处理芯片U1的PC1引脚连接，所述电阻R2的另一端和电阻R3的另一端均与+3.3V电源连接。
4.根据权利要求3所述的裂缝测量预警伸缩仪，其特征在于，所述信息处理模块包括处理芯片U1，所述处理芯片U1的VSS引脚接地，所述处理芯片U1的VDD引脚通过磁珠FB3与+3.3V电源连接，所述磁珠FB3的一端与+3.3V电源连接，所述磁珠FB3的另一端分别与接地电容C1和接地电容C2连接。
5.根据权利要求4所述的裂缝测量预警伸缩仪，其特征在于，所述预警模块包括电阻R4，所述电阻R4的一端分别与外部声光报警器的电源、电阻R7的一端和开关管Q1的源极连接，所述电阻R4的另一端分别与处理芯片U1的PB0引脚和电阻R5一端连接，所述电阻R5的另一端与三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极与电阻R6的一端连接，所述电阻R6的另一端分别与电阻R7的另一端和开关管Q1的栅极连接，所述开关管Q1的漏极与外部声光报警器的电源输入端连接。
6.根据权利要求5所述的裂缝测量预警伸缩仪，其特征在于，所述RS485通信模块包括RS485收发芯片U3，所述RS485收发芯片U3的GND引脚和D引脚均接地，所述RS485收发芯片U3的R引脚与处理芯片U1的PC6引脚连接，所述RS485收发芯片U3的
引脚分别与其DE引脚、电阻R13的一端和三极管Q3的集电极连接，所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的基极分别与电阻R14的一端和处理芯片U1的PC5引脚连接，所述RS485收发芯片U3的
引脚分别与电阻R11的一端、TVS二极管D2的一端、TVS二极管D1的一端和电阻R9的一端连接，所述RS485收发芯片U3的A引脚分别与电阻R12的一端、TVS二极管D3的一端、TVS二极管D1的另一端和电阻R10的一端连接，所述RS485收发芯片U3的VCC引脚分别与电阻R12的另一端、+3.3V电源和电容C4的一端连接，所述电容C4的另一端、电阻R11的另一端、TVS二极管D2的另一端和TVS二极管D3的另一端均接地，所述电阻R9的另一端分别与保险丝RT1的一端和电阻R8的一端连接，所述电阻R10的另一端分别与保险丝RT2的一端和电阻R8的另一端连接，所述保险丝RT1的另一端和保险丝RT2的另一端均连接至外部通信设备。
7.根据权利要求6所述的裂缝测量预警伸缩仪，其特征在于，所述处理芯片U1采用的型号为STM8L051，所述模数转换芯片U2采用的型号为ADS1115，所述RS485收发芯片U3所采用的型号为SP3485，所述开关管Q1所采用的型号为AO3407，所述三极管Q2和三极管Q3所采用的型号均为8050，所述TVS二极管D1、TVS二极管D2和TVS二极管D3所采用的型号为SMFJ6.0CA，所述保险丝RT1和保险丝RT2所采用的型号均为0805L100。
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| CN202022648253.3U CN212158463U (zh) | 2020-11-17 | 2020-11-17 | 一种裂缝测量预警伸缩仪 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202022648253.3U CN212158463U (zh) | 2020-11-17 | 2020-11-17 | 一种裂缝测量预警伸缩仪 |
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| CN212158463U true CN212158463U (zh) | 2020-12-15 |
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| CN202022648253.3U Active CN212158463U (zh) | 2020-11-17 | 2020-11-17 | 一种裂缝测量预警伸缩仪 |
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| CN (1) | CN212158463U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114754661A (zh) * | 2022-04-15 | 2022-07-15 | 北京纳米能源与系统研究所 | 基于摩擦纳米发电机的智能裂缝监测装置 |
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2020
- 2020-11-17 CN CN202022648253.3U patent/CN212158463U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114754661A (zh) * | 2022-04-15 | 2022-07-15 | 北京纳米能源与系统研究所 | 基于摩擦纳米发电机的智能裂缝监测装置 |
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