CN216432964U - 一种多点测斜仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多点测斜仪，属于防灾防害监测技术领域，包括两轴倾角测量模块、AD采样转换模块、信息处理模块和RS485通信模块；所述两轴倾角测量模块分别与AD采样转换模块和信息处理模块连接；所述AD采样转换模块与信息处理模块连接；所述信息处理模块与RS485通信模块连接；本方案解决了无法自动监测地基和建筑等形变带动倾斜的问题，并能够进行多点部署，应用于防灾防害监测。
Description
技术领域
本实用新型属于防灾防害监测技术领域，尤其涉及一种多点测斜仪。
背景技术
随着互联网技术的发展，特别是移动通信技术的全覆盖，地灾减灾防控都朝着自动化、智能化的方向发展。该发明顺应这种趋势，电路方面不仅具备测量倾斜量的能力，同时也具备接入智能终端的通信基础。
在防灾防害监测中，地基基础、基坑、坝体变形、地表滑动变形监测等领域都需要利用到倾斜监测，但人工监测仪器和依靠普通测量尺卡无法实现自动监测，因此一种能够自动监测且多点部署的测斜设备是必要的。
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多点测斜仪解决了无法自动监测地基和建筑等形变带动倾斜的问题，并能够进行多点部署，应用于防灾防害监测。
为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：
本方案提供一种多点测斜仪，包括两轴倾角测量模块、AD采样转换模块、信息处理模块和RS485通信模块；
所述两轴倾角测量模块分别与AD采样转换模块和信息处理模块连接；所述AD采样转换模块与信息处理模块连接；所述信息处理模块与RS485通信模块连接。
本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的一种多点测斜仪，通过两轴倾角测量模块检测测斜仪在X轴和Y轴两个方向上的倾斜程度，通过输出模拟电压来反映倾角量变；通过AD采样转换模块将模拟电压转换为信息处理模块可计算处理的数字信号；通过信息处理模块处理后，经RS-485通信模块将倾斜信息相关数据输出，本测斜仪测量精度高、电路简单、成本低、安装简易、可靠性高，并易于实现多点部署应用。
进一步地，所述两轴倾角测量模块包括型号为SCA100T-D01的倾角传感芯片U4、电阻R4、电阻R6、电容C17、电阻R5、电容C18、电阻R3、型号为TPS70950DBVR的线性稳压芯片U5、电容C11和电容C12；
所述倾角传感芯片U4的第1引脚、第3引脚、第4引脚和第7引脚均与信息处理模块连接；所述倾角传感芯片U4的第5引脚与电阻R4的一端连接；所述电阻R4的另一端分别与电容C17的一端、电阻R6的一端和AD采样转换模块连接；所述电容C17的另一端与电阻R6的另一端连接，并接地；所述倾角传感芯片U4的第6引脚接地；所述倾角传感芯片U4的第7引脚与信息处理模块连接；所述倾角传感芯片U4的第11引脚与电阻R5的一端连接；所述电阻R5的另一端分别与电容C18的一端、电阻R3的一端和AD采样转换模块连接；所述电容C18的另一端接地；所述电阻R3的另一端接地；所述倾角传感芯片U4的第12引脚外接+5V电源；所述线性稳压芯片U5的第1引脚与电容C11的一端连接，并外接+5V电源；所述线性稳压芯片U5的第2引脚与电容C11的另一端连接，并接地；所述线性稳压芯片U5的第3引脚与信息处理模块连接；所述线性稳压芯片U5的第5引脚与电容C12的一端连接，并外接+5V电源；所述电容C12的另一端接地。
采用上述进一步方案的有益效果为：所述两轴顷角测量模块监测自身在X、Y两轴向上的倾斜程度，将这种变量用模拟电压表现出来，分别通过SCA1OUT1信号端和SCA1OUT2信号端即输出至AD采样转换模块。
进一步地，所述AD采样转换模块包括型号为NCP51460SN33T1G的电压基准芯片U1、电容C6、电容C1、电阻R23、电阻R24和型号为ADS1115IDGSR的模数转换芯片U6；
所述电压基准芯片U1的第1引脚与电容C6的一端连接，并外接+5V电源；所述电容C6的另一端接地；所述电压基准芯片U1的第2引脚分别与电容C1的一端、电阻R23的一端、电阻R24的一端和模数转换芯片U6的第8引脚连接；所述电压基准芯片U1的第3引脚接地；所述电容C1的另一端接地；所述电阻R23的另一端分别与模数转换芯片U6的第10引脚和信息处理模块连接；所述电阻R24的另一端分别与模数转换芯片U6的第9引脚和信息处理模块连接；所述模数转换芯片U6的第1引脚接地；所述模数转换芯片U6的第4引脚分别与第3引脚和第7引脚连接，并接地；所述模数转换芯片U6的第5引脚分别与电阻R5的另一端、电容C18的一端和电阻R3的一端连接；所述模数转换芯片U6的第6引脚分别与电阻R4的另一端、电阻R6的一端和电容C17的一端连接。
采用上述进一步方案的有益效果为：所述AD采样转换模块通过模数转换芯片U6的第5引脚和第6引脚连接两轴倾角测量模块的输出端SCA1OUT1和SCA1OUT2，将输入的电压模拟量转换成数字量，以便于信息处理模块进行处理，所述AD采样转换模块的分辨率可达到16位，完全可以保证数据的高精度要求，且其数字量经过IIC通信协议包装后，通过模数转换芯片U6的第9引脚和第10引脚输出至信息处理模块。
进一步地，所述信息处理模块包括型号为STM32L051K8U6的控制芯片U7、型号为HT7333-2的低功耗稳压芯片U8、电容C7、电容C13、电阻R2和电容C5；
所述控制芯片U7的第1引脚分别与第17引脚和第5引脚连接，并外接+3.3V电源；所述控制芯片U7的第4引脚分别与电阻R2的一端和电容C5的一端连接；所述电阻R2的另一端外接+3.3V电源；所述电容C5的另一端接地；所述控制芯片U7的第9引脚与线性稳压芯片U5的第3引脚连接；所述控制芯片U7的第31引脚与第33引脚连接，并接地；所述控制芯片U7的第32引脚、第22引脚、第21引脚、第20引脚和第19引脚均与RS485通信模块连接；所述控制芯片U7的第30引脚分别与模数转换芯片U6的第10引脚和电阻R23的另一端连接；所述控制芯片U7的第29引脚分别与模数转换芯片U6的第9引脚和电阻R24的另一端连接；所述控制芯片U7的第27引脚和第26引脚分别与倾角传感芯片U4的第4引脚和第3引脚一一对应连接；所述控制芯片U7的第26引脚和第25引脚分别与倾角传感芯片U4的第1引脚和第7引脚一一对应连接。
采用上述进一步方案的有益效果为：所述信息处理模块的IIC通信子模块端口，即控制芯片U7的第29引脚和第30引脚与AD采样转换模块中模数转换芯片U6的第9引脚和第10引脚一一对应连接，将倾角数字变量通过该链路输入信息处理模块进行处理，数据处理的结果将被打包成特定的应用数据格式，输出到USART1端口，即控制芯片U7的第19引脚和第20引脚。
进一步地，所述RS485通信模块包括型号为TP75176E-FR的收发芯片U2、型号为PSM712静电保护二极管D1、型号为BSD3C151V的瞬态抑制二极管D2、型号为SMD0603-010的自恢复保险丝F1，排插J1；
所述收发芯片U2的第1引脚和第4引脚分别与控制芯片U7的第20引脚和第19引脚一一对应连接；所述收发芯片U2的第2引脚和第3引脚分别与控制芯片U7的第22引脚和第21引脚连接；所述收发芯片U2的第5引脚接地；所述收发芯片U2的第6引脚分别与静电保护二极管D1的一端和排插J1的第2引脚连接；所述收发芯片U2的第7引脚分别与静电保护二极管D1的另一端和排插J1的第3引脚连接；所述收发芯片U2的第8引脚外接+3.3V电源；所述静电保护二极管D1外接+3.3V电源；所述瞬态抑制二极管D2的一端与自恢复保险丝F1的一端连接，并外接+9V电源；所述瞬态抑制二极管D2的另一端接地；所述自恢复保险丝F1的另一端与排插J1的第1引脚连接；所述排插J1的第4引脚与控制芯片U7的第32引脚连接。
采用上述进一步方案的有益效果为：所述RS485通信模块将板级间UART信号转换为普适性的RS485信号，收发芯片U2的第1引脚和第4引脚分别与控制芯片U7的第20引脚和第19引脚一一对应连接，接收倾角传感器倾斜监测信息，其差分数据端口，即收发芯片U2的第6引脚和第7引脚可连接到智能终端，RS485的优点是抗干扰能力好，传输距离长，通信简单，易于多点部署，将多个设备通过RS485通信线缆串接起来可实现设备多点应用，利用一主多从的连接模式，可实现多个设备统一管理。
附图说明
图1为本实用新型实施例中多点测斜仪的框图。
图2为本实用新型实施例中两轴倾角测量模块的电路原理图。
图3为本实用新型实施例中AD采样转换模块的电路原理图。
图4为本实用新型实施例中信息处理模块的电路原理图。
图5为本实用新型实施例中RS485通信模块的电路原理图。
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。
如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，本实用新型提供一种多点测斜仪，包括两轴倾角测量模块、AD采样转换模块、信息处理模块和RS485通信模块；
所述两轴倾角测量模块分别与AD采样转换模块和信息处理模块连接；所述AD采样转换模块与信息处理模块连接；所述信息处理模块与RS485通信模块连接；
如图2所示，所述两轴倾角测量模块包括型号为SCA100T-D01的倾角传感芯片U4、电阻R4、电阻R6、电容C17、电阻R5、电容C18、电阻R3、型号为TPS70950DBVR的线性稳压芯片U5、电容C11和电容C12；
所述倾角传感芯片U4的第1引脚、第3引脚、第4引脚和第7引脚均与信息处理模块连接；所述倾角传感芯片U4的第5引脚与电阻R4的一端连接；所述电阻R4的另一端分别与电容C17的一端、电阻R6的一端和AD采样转换模块连接；所述电容C17的另一端与电阻R6的另一端连接，并接地；所述倾角传感芯片U4的第6引脚接地；所述倾角传感芯片U4的第7引脚与信息处理模块连接；所述倾角传感芯片U4的第11引脚与电阻R5的一端连接；所述电阻R5的另一端分别与电容C18的一端、电阻R3的一端和AD采样转换模块连接；所述电容C18的另一端接地；所述电阻R3的另一端接地；所述倾角传感芯片U4的第12引脚外接+5V电源；所述线性稳压芯片U5的第1引脚与电容C11的一端连接，并外接+5V电源；所述线性稳压芯片U5的第2引脚与电容C11的另一端连接，并接地；所述线性稳压芯片U5的第3引脚与信息处理模块连接；所述线性稳压芯片U5的第5引脚与电容C12的一端连接，并外接+5V电源；所述电容C12的另一端接地；
如图3所示，所述AD采样转换模块包括型号为NCP51460SN33T1G的电压基准芯片U1、电容C6、电容C1、电阻R23、电阻R24和型号为ADS1115IDGSR的模数转换芯片U6；
所述电压基准芯片U1的第1引脚与电容C6的一端连接，并外接+5V电源；所述电容C6的另一端接地；所述电压基准芯片U1的第2引脚分别与电容C1的一端、电阻R23的一端、电阻R24的一端和模数转换芯片U6的第8引脚连接；所述电压基准芯片U1的第3引脚接地；所述电容C1的另一端接地；所述电阻R23的另一端分别与模数转换芯片U6的第10引脚和信息处理模块连接；所述电阻R24的另一端分别与模数转换芯片U6的第9引脚和信息处理模块连接；所述模数转换芯片U6的第1引脚接地；所述模数转换芯片U6的第4引脚分别与第3引脚和第7引脚连接，并接地；所述模数转换芯片U6的第5引脚分别与电阻R5的另一端、电容C18的一端和电阻R3的一端连接；所述模数转换芯片U6的第6引脚分别与电阻R4的另一端、电阻R6的一端和电容C17的一端连接；
如图4所示，所述信息处理模块包括型号为STM32L051K8U6的控制芯片U7、型号为HT7333-2的低功耗稳压芯片U8、电容C7、电容C13、电阻R2和电容C5；
所述控制芯片U7的第1引脚分别与第17引脚和第5引脚连接，并外接+3.3V电源；所述控制芯片U7的第4引脚分别与电阻R2的一端和电容C5的一端连接；所述电阻R2的另一端外接+3.3V电源；所述电容C5的另一端接地；所述控制芯片U7的第9引脚与线性稳压芯片U5的第3引脚连接；所述控制芯片U7的第31引脚与第33引脚连接，并接地；所述控制芯片U7的第32引脚、第22引脚、第21引脚、第20引脚和第19引脚均与RS485通信模块连接；所述控制芯片U7的第30引脚分别与模数转换芯片U6的第10引脚和电阻R23的另一端连接；所述控制芯片U7的第29引脚分别与模数转换芯片U6的第9引脚和电阻R24的另一端连接；所述控制芯片U7的第27引脚和第26引脚分别与倾角传感芯片U4的第4引脚和第3引脚一一对应连接；所述控制芯片U7的第26引脚和第25引脚分别与倾角传感芯片U4的第1引脚和第7引脚一一对应连接；
如图5所示，所述RS485通信模块包括型号为TP75176E-FR的收发芯片U2、型号为PSM712静电保护二极管D1、型号为BSD3C151V的瞬态抑制二极管D2、型号为SMD0603-010的自恢复保险丝F1，排插J1；
所述收发芯片U2的第1引脚和第4引脚分别与控制芯片U7的第20引脚和第19引脚一一对应连接；所述收发芯片U2的第2引脚和第3引脚分别与控制芯片U7的第22引脚和第21引脚连接；所述收发芯片U2的第5引脚接地；所述收发芯片U2的第6引脚分别与静电保护二极管D1的一端和排插J1的第2引脚连接；所述收发芯片U2的第7引脚分别与静电保护二极管D1的另一端和排插J1的第3引脚连接；所述收发芯片U2的第8引脚外接+3.3V电源；所述静电保护二极管D1外接+3.3V电源；所述瞬态抑制二极管D2的一端与自恢复保险丝F1的一端连接，并外接+9V电源；所述瞬态抑制二极管D2的另一端接地；所述自恢复保险丝F1的另一端与排插J1的第1引脚连接；所述排插J1的第4引脚与控制芯片U7的第32引脚连接。
本发明的工作原理为：本实用新型提供的一种多点测斜仪，通过两轴倾角测量模块检测测斜仪在X轴和Y轴两个方向上的倾斜程度，并通过输出模拟电压来反映倾角量变；通过AD采样转换模块将模拟电压转换为信息处理模块可计算处理的数字信号；通过信息处理模块处理后，经RS-485通信模块将倾斜信息相关数据输出；所述信息处理模块控制两轴倾角测量模块的时钟信号；
所述两轴倾角测量模块监测自身在X、Y两轴向上的倾斜程度，将这种变量用模拟电压表现出来，分别通过SCA1OUT1信号端和SCA1OUT2信号端即输出至AD采样转换模块，即所述倾角传感芯片U4的第5引脚和第11引脚分别通过电阻R4和电阻R5与模数转换芯片U6的第5引脚和第6引脚一一对应连接；所述两轴倾角测量模块中线性稳压芯片U5的第3引脚与控制芯片U7的第9引脚连接，实现对两轴倾角测量模块的稳压控制；所述两轴倾角测量模块中倾角传感芯片U4的第1引脚与控制芯片U7的第26引脚连接，所述两轴倾角测量模块中倾角传感芯片U4的第7引脚与控制芯片U7的第25引脚连接，且所述两轴倾角测量模块中倾角传感芯片U4的第3引脚和第4引脚分别与控制芯片U7的第27引脚和28引脚一一对应连接，传输时钟与输出输入信号；所述AD采样转换模块将输入的电压模拟量转换成数字量，以便于信息处理模块进行处理，所述AD采样转换模块的分辨率可达到16位，完全可以保证数据的高精度要求，且其数字量经过IIC通信协议包装后，通过模数转换芯片U6的第9引脚和第10引脚输出至信息处理模块；所述信息处理模块的IIC通信子模块端口，即控制芯片U7的第29引脚和第30引脚与AD采样转换模块中模数转换芯片U6的第9引脚和第10引脚一一对应连接，将倾角数字变量通过该链路输入信息处理模块进行处理，数据处理的结果将被打包成特定的应用数据格式，输出到USART1端口，即控制芯片U7的第19引脚和第20引脚；所述RS485通信模块将板级间UART信号转换为普适性的RS485信号，收发芯片U2的第1引脚和第4引脚分别与控制芯片U7的第20引脚和第19引脚一一对应连接，接收倾角传感器倾斜监测信息，其差分数据端口，即收发芯片U2的第6引脚和第7引脚可连接到智能终端，RS485抗干扰能力好，传输距离长，通信简单，易于多点部署，将多个设备通过RS485通信线缆串接起来可实现设备多点应用，利用一主多从的连接模式，可实现多个设备统一管理。
Claims (5)
1.一种多点测斜仪，其特征在于，包括两轴倾角测量模块、AD采样转换模块、信息处理模块和RS485通信模块；
所述两轴倾角测量模块分别与AD采样转换模块和信息处理模块连接；所述AD采样转换模块与信息处理模块连接；所述信息处理模块与RS485通信模块连接。
2.根据权利要求1所述的多点测斜仪，其特征在于，所述两轴倾角测量模块包括型号为SCA100T-D01的倾角传感芯片U4、电阻R4、电阻R6、电容C17、电阻R5、电容C18、电阻R3、型号为TPS70950DBVR的线性稳压芯片U5、电容C11和电容C12；
所述倾角传感芯片U4的第1引脚、第3引脚、第4引脚和第7引脚均与信息处理模块连接；所述倾角传感芯片U4的第5引脚与电阻R4的一端连接；所述电阻R4的另一端分别与电容C17的一端、电阻R6的一端和AD采样转换模块连接；所述电容C17的另一端与电阻R6的另一端连接，并接地；所述倾角传感芯片U4的第6引脚接地；所述倾角传感芯片U4的第7引脚与信息处理模块连接；所述倾角传感芯片U4的第11引脚与电阻R5的一端连接；所述电阻R5的另一端分别与电容C18的一端、电阻R3的一端和AD采样转换模块连接；所述电容C18的另一端接地；所述电阻R3的另一端接地；所述倾角传感芯片U4的第12引脚外接+5V电源；所述线性稳压芯片U5的第1引脚与电容C11的一端连接，并外接+5V电源；所述线性稳压芯片U5的第2引脚与电容C11的另一端连接，并接地；所述线性稳压芯片U5的第3引脚与信息处理模块连接；所述线性稳压芯片U5的第5引脚与电容C12的一端连接，并外接+5V电源；所述电容C12的另一端接地。
3.根据权利要求2所述的多点测斜仪，其特征在于，所述AD采样转换模块包括型号为NCP51460SN33T1G的电压基准芯片U1、电容C6、电容C1、电阻R23、电阻R24和型号为ADS1115IDGSR的模数转换芯片U6；
所述电压基准芯片U1的第1引脚与电容C6的一端连接，并外接+5V电源；所述电容C6的另一端接地；所述电压基准芯片U1的第2引脚分别与电容C1的一端、电阻R23的一端、电阻R24的一端和模数转换芯片U6的第8引脚连接；所述电压基准芯片U1的第3引脚接地；所述电容C1的另一端接地；所述电阻R23的另一端分别与模数转换芯片U6的第10引脚和信息处理模块连接；所述电阻R24的另一端分别与模数转换芯片U6的第9引脚和信息处理模块连接；所述模数转换芯片U6的第1引脚接地；所述模数转换芯片U6的第4引脚分别与第3引脚和第7引脚连接，并接地；所述模数转换芯片U6的第5引脚分别与电阻R5的另一端、电容C18的一端和电阻R3的一端连接；所述模数转换芯片U6的第6引脚分别与电阻R4的另一端、电阻R6的一端和电容C17的一端连接。
4.根据权利要求3所述的多点测斜仪，其特征在于，所述信息处理模块包括型号为STM32L051K8U6的控制芯片U7、型号为HT7333-2的低功耗稳压芯片U8、电容C7、电容C13、电阻R2和电容C5；
所述控制芯片U7的第1引脚分别与第17引脚和第5引脚连接，并外接+3.3V电源；所述控制芯片U7的第4引脚分别与电阻R2的一端和电容C5的一端连接；所述电阻R2的另一端外接+3.3V电源；所述电容C5的另一端接地；所述控制芯片U7的第9引脚与线性稳压芯片U5的第3引脚连接；所述控制芯片U7的第31引脚与第33引脚连接，并接地；所述控制芯片U7的第32引脚、第22引脚、第21引脚、第20引脚和第19引脚均与RS485通信模块连接；所述控制芯片U7的第30引脚分别与模数转换芯片U6的第10引脚和电阻R23的另一端连接；所述控制芯片U7的第29引脚分别与模数转换芯片U6的第9引脚和电阻R24的另一端连接；所述控制芯片U7的第27引脚和第26引脚分别与倾角传感芯片U4的第4引脚和第3引脚一一对应连接；所述控制芯片U7的第26引脚和第25引脚分别与倾角传感芯片U4的第1引脚和第7引脚一一对应连接。
5.根据权利要求4所述的多点测斜仪，其特征在于，所述RS485通信模块包括型号为TP75176E-FR的收发芯片U2、型号为PSM712静电保护二极管D1、型号为BSD3C151V的瞬态抑制二极管D2、型号为SMD0603-010的自恢复保险丝F1，排插J1；
所述收发芯片U2的第1引脚和第4引脚分别与控制芯片U7的第20引脚和第19引脚一一对应连接；所述收发芯片U2的第2引脚和第3引脚分别与控制芯片U7的第22引脚和第21引脚连接；所述收发芯片U2的第5引脚接地；所述收发芯片U2的第6引脚分别与静电保护二极管D1的一端和排插J1的第2引脚连接；所述收发芯片U2的第7引脚分别与静电保护二极管D1的另一端和排插J1的第3引脚连接；所述收发芯片U2的第8引脚外接+3.3V电源；所述静电保护二极管D1外接+3.3V电源；所述瞬态抑制二极管D2的一端与自恢复保险丝F1的一端连接，并外接+9V电源；所述瞬态抑制二极管D2的另一端接地；所述自恢复保险丝F1的另一端与排插J1的第1引脚连接；所述排插J1的第4引脚与控制芯片U7的第32引脚连接。
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