CN212340194U - 一种用于埋地非金属管道定位探测的音频信号发生器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于埋地非金属管道定位探测的音频信号发生器，属于管道探测技术领域。该装置包括STM32主控芯片，OLED显示屏，键盘，蓝牙模块，移动控制端，隔离电路，信号幅值调节电路，音频功率放大电路和高音喇叭；移动控制端通过蓝牙模块连接STM32主控芯片，STM32主控芯片连接蓝牙模块，OLED显示屏，键盘，信号幅值调节电路和音频功率放大电路，STM32主控芯片产生的音频信号连接隔离电路，隔离电路连接信号幅值调节电路，信号幅值调节电路连接音频功率放大电路，音频功率放大电路连接高音喇叭。本发明用于埋地燃气和自来水等非金属管道定位探测，向管道里面施加各种功率和频率的声音信号，适用于各种管径及壁厚的燃气和自来水PE管道的音频法定位探测。

Description

一种用于埋地非金属管道定位探测的音频信号发生器

技术领域

本发明涉及一种用于埋地非金属管道定位探测的音频信号发生器，涉及非金属管道定位探测仪器，属于管道探测技术领域。

背景技术

随着城市化建设的普及，科学技术的发展，地下非金属管道的铺设越来越多。目前大量管道没有明显的地表标识，或标识难以做到准确，造成施工人员难以确定地下非金属管道的具体位置，无法完全避免施工开挖造成破坏，也给管理和维护管网安全带来了很大困难。

目前对于大多数的金属管道而言已经有了比较成熟的探测技术。但是对于PVC、PE和橡胶等非金属材质管道的探测系统却过于冗杂，体积过于庞大，不易携带，其设备价格也过于昂贵，此外还过度依赖操作者的地质勘探的专业知识和操作经验才能进行探，对于缺乏操作经验或者专业知识的操作者来讲难以通过简便的操作来获得准确可靠的探测数据。

如此可见，提供一种结构清晰、操作灵活、体积小巧、成本低廉的埋地非金属管道定位探测仪器，对于防止第三方破坏事故的发生具有重要意义。

发明内容

本发明是针对埋地非金属管道定位探测技术而开发的一种用于非金属管道定位探测的音频信号发生器，该音频发生器能够输出1HZ-100KHZ的各种频率的音频信号，有恒频、变频和脉冲三种输出方式可以选择，频率可以根据管线现场地质情况，管线埋深程序来调节。发射功率可以调节，适用于各种管径及壁厚的埋地非金属管道探测。

本发明通过以下技术方式实现：

一种用于埋地非金属管道定位探测的音频信号发生器，包括STM32主控芯片，OLED显示屏，键盘，蓝牙模块，移动控制端，隔离电路，信号幅值调节电路，音频功率放大电路和高音喇叭；移动控制端通过蓝牙模块连接STM32主控芯片，STM32主控芯片连接蓝牙模块，OLED显示屏，键盘，信号幅值调节电路和音频功率放大电路， STM32主控芯片产生的音频信号连接隔离电路，隔离电路连接信号幅值调节电路，信号幅值调节电路连接音频功率放大电路，音频功率放大电路连接高音喇叭。

上述的一种用于埋地非金属管道定位探测的音频信号发生器，其特征在于：所述的移动端通过蓝牙模块连接STM32主控芯片，写入操作指令到STM32主控芯片，对输出音频信号波形的幅值、频率、功率进行调节和控制，提高了操作的便利性，降低了操作难度。

上述的一种用于埋地非金属管道定位探测的音频信号发生器，其特征在于：所述的隔离电路与STM32主控芯片相连接，主控芯片的定时器通过编程产生音频信号输出到隔离电路，隔离电路起承上启下的缓冲作用，该电路具有输入阻抗高而输出阻抗低的特点，可以实现电路前后级阻抗匹配的功能，避免前级电路输出阻抗较高，后级电路输入阻抗较小时产生的信号损耗；提高带载能力，从而使后级功率放大电路工作在更好的状态；消除前、后级电路之间的相互影响、消除喇叭的反电动势对前级的电路干扰，使输出的音频信号更加清晰、低噪声。

上述的一种用于埋地非金属管道定位探测的音频信号发生器，其特征在于：所述的STM32主控芯片同时与信号幅值调节电路和音频功率放大电路相连接，向信号幅值调节电路输出信号幅值控制信号、向音频功率放大电路输出功率放大倍数控制信号，实现输出信号幅值和功率的精确调节。

上述的一种用于埋地非金属管道定位探测的音频信号发生器，其特征在于：所述的OLED显示屏用来显示输出模式、信号频率、输出功率等参数。

本发明能够用于埋地非金属管道定位探测，提供一种结构清晰、操作灵活、体积小巧、成本低廉的埋地非金属管道定位探测的音频信号发生器。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明的原理组成框图；

图2为本发明的主控制器电路原理图；

图3为本发明的OLED显示屏与主控制器连接电路图；

图4为本发明的蓝牙通信模块与主控制器连接电路图；

图5为本发明的信号幅值调节电路原理图；

图6为本发明的隔离电路原理图；

图7 为本发明的音频功率放大电路原理图；

图8 为本发明的电源电路图。

具体实施方式

参见图1，整个系统主要由STM32主控芯片，OLED显示屏，键盘，蓝牙模块，移动控制端，隔离电路，信号幅值调节电路，音频功率放大电路和高音喇叭组成。由STM32主控芯片采用一个32位定时器TIM1的输出比较功能的CH1通道产生PWM（脉宽调制）音频信号，根据需要输出的PWM波形的频率设置ARR寄存器的值，把再CCR1寄存器的值为ARR寄存器的一半即可输出该频率下占空比为50%的波形。当需要改变频率值时，同时更改ARR和CCR1的值即可。STM32主控芯片同时与信号幅值调节电路和音频功率放大电路相连接，向信号幅值调节电路输出信号幅值控制信号、向音频功率放大电路输出功率放大倍数控制信号，实现输出信号幅值和功率的精确调节。

参见图2、图3、图4、图5，主控制器采用STM32F103C8T6单片机，单片机的引脚5、6外接一个8MHZ的石英晶体振荡器作为系统时钟。引脚12、13连接BT04-A蓝牙通信模块，可通过手机或平板电脑等移动控制端连接蓝牙，用手机或平板电脑发送命令给单片机进行输出信号模式和参数的无线调节控制。引脚15、16用IIC接口连接OLED显示屏，用来显示输出模式、信号频率、输出功率等参数。引脚29输出PWM音频信号。由于信号输出电压需要实现0-3.3V可调，需要采用数字电位器对输出3.3V峰值的信号进行分压。引脚31、32、33连接x9c102s数字电位器，数字电位器采用三根信号线控制，CS控片选，低电平有效；U/D控制调整方向，高电平为加；INC有一个下降沿则加或者减电阻值10欧姆。引脚25、26、27、28接四个独立式按键，用来调节输出信号频率、输出功率等参数。引脚40、41、42连接另一个x9c102s数字电位器，用来调节音频功率放大电路的放大倍数。

图6所示的电压隔离保护电路采用LM358芯片实现，用于各电路模块间的缓冲、对上下级进行阻抗匹配、提高带载能力、隔离相处上下级电路中间的相互影响，使下一级功率放大电路工作在更好的状态之下。

图7所示的音频功率放大电路，信号由x9c102s数字电位器引脚3端输入，P5端为电源接口，电压范围为12V-24V，P4(OUT)端输出信号连接喇叭，其输出功率通过STM32F103主控芯片的引脚40、41来进行调节。

参见图8，系统采用12V直流电源供电，12V直流电源为音频功放电路供电。12V直流电源经过LM2596S DC-DC直流可调降压稳压模块后输出5V直流电压为蓝牙模块、隔离电路和信号幅值调节电路供电。5V直流电压经过稳压芯片 AMS1117输出3.3V直流电压为STM32F103单片机和OLED显示屏供电。

Claims (3)

1.一种用于埋地非金属管道定位探测的音频信号发生器，其特征是：包括STM32主控芯片，OLED显示屏，键盘，蓝牙模块，移动控制端，隔离电路，信号幅值调节电路，音频功率放大电路和高音喇叭；移动控制端通过蓝牙模块连接STM32主控芯片，STM32主控芯片连接蓝牙模块，OLED显示屏，键盘，信号幅值调节电路和音频功率放大电路，STM32主控芯片产生的音频信号连接隔离电路，隔离电路连接信号幅值调节电路，信号幅值调节电路连接音频功率放大电路，音频功率放大电路连接高音喇叭。

2.根据权利要求1所述的一种用于埋地非金属管道定位探测的音频信号发生器，其特征在于：所述的隔离电路与STM32主控芯片相连接，主控芯片的定时器通过编程产生音频信号输出到隔离电路。

3.根据权利要求1所述的一种用于埋地非金属管道定位探测的音频信号发生器，其特征在于：所述STM32主控芯片同时与信号幅值调节电路和音频功率放大电路相连接。

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