６４路数据自动采集水电比拟仪制造技术

本实用新型专利技术涉及一种６４路数据自动采集水电比拟仪，包括有实验水槽、下位机、６４选１多路开关、同相跟随器、１２位Ａ／Ｄ转换器、１２位数据转８位数据接口，其中实验水槽的底部按一定间距固定分布有６４个探针，探针依次通过６４选１多路开关、同相跟随器、ＡＣ／ＤＣ转换器、１２位Ａ／Ｄ转换器及１２位数据转８位数据接口与下位机的并行口相连，下位机与上位机的串行口相连，将下位机采集到的数据传输到上位机。本实用新型专利技术的有益效果在于：通过计算机直接显示水电比拟实验的等势线图和流线图，大大便捷了数据采集过程，避免了人工记录引起的误差以达到更好的教学效果，提高了学生学习积极性和实验教学效果。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种64路数据自动采集水电比拟仪。
技术介绍
水电比拟的模拟方法是研究地下水运动场比较简单、经济的方法，水电比拟实验 成为《地下水动力学》教学中的常规实验之一，其实验原理是地下水在多孔介质中作层流 运动和电流在导电介质中流动，两者之间存在物理和数学上的相似性。所以，在保持边界条 件一致的前提下，可用电模型的绝缘边界模拟渗流区的隔水边界，导电边界模拟等水头边 界，导电介质模拟多孔介质，一般用惠斯登电桥原理测定电模型中各电势点，得到的等电位 线就是模拟渗流场的等水头线，将对应点标定在旁边的坐标纸上，再利用正交原则在坐标 纸上绘出渗流区的流网，从而求得渗流场内任意点的各水力要素。在研究与学习地下水流 和运动特征时，通常采用简单物理渗流模拟或用数学模拟方法。然而，当盆地条件和含水层 结构或边界条件较复杂时，无论是已有的物理模拟还是数学模拟方法都很难再现实际的地 下水流特征。国内高校水力学专业一般都设有水电比拟实验，水电比拟的模拟方法是研究 地下水运动场比较简单、经济的方法，水电比拟实验成为《地下水动力学》教学中的常规实 验之一实验中采用手工记录并绘制等水头线，水电比拟实验用计算机直接控制并显示实验 数据目前未见报道。
技术实现思路
本技术所要解决的问题是针对上述现有技术提出一种64路数据自动采集水 电比拟仪，将传统手工采集改变为64路固定点自动采集并在计算机上显示实验结果。本技术为解决上述提出的问题所采用的解决方案为64路数据自动采集水 电比拟仪，包括有实验水槽，其特征在于还包括有下位机、64选1多路开关、同相跟随器、12 位A/D转换器、12位数据转8位数据接口，其中实验水槽的底部按一定间距固定分布有64 个探针，探针依次通过64选1多路开关、同相跟随器、AC/DC转换器、12位A/D转换器及12 位数据转8位数据接口与下位机的并行口相连，下位机控制64选1多路开关，并将从探针 采集到的交流电压经过AC/DC转换器后再经过12位A/D转换器及12位数据转8位数据接 口传送到下位机的并行口，下位机与上位机的串行口相连，将下位机采集到的数据传输到 上位机。按上述方案，所述的下位机为8051单片机。按上述方案，所述的探针为细不锈钢针。按上述方案，所述的探针间距排列为以实验水槽中部为中心均勻分布，横向探针 间距40毫米共9列，纵向探针间距13毫米共7排。按上述方案，所述的实验水槽尺寸规格为500毫米*100毫米。本技术为了简化硬件电路，不用外置存储器RAM，每测量16个点的数据后便 将此组数据传到计算机中，64路数据通过4次传送到计算机中。由于按一定间距固定于实验水槽底部的64个细钢针对实验模型产生的影响极小 (此影响可在计算机中进行处理)，在8051单片机控制下循环采集64路电势(交流电压)， 整个测量过程约为3分钟，本技术相对于通过探针的抬起落下扫描整个实验水槽的对 应点来自动采集的方法即节省时间又对实验水槽中放置的导电介质(水)的波动影响极 小，因此重复采集的结果前后变化不大。本技术的有益效果在于通过计算机直接显示水电比拟实验的等势线图和流线图，大大便捷了数据采集过 程，避免了人工记录引起的误差以达到更好的教学效果，提高了学生学习积极性和实验教 学效果。附图说明图1为8051单片机系统控制框图；图2为64路模拟开关扩展输入通道控制框图；图3为12位A/D转换器A/D574应用电路框图。具体实施方式以下结合附图通过实施例进一步详细介绍本技术，但是实施例不会构成对本 技术的限制。64路数据自动采集水电比拟仪，包括有实验水槽，下位机(采用8051单片机)、64 选1多路开关、同相跟随器、12位A/D转换器A/D574、12位数据转8位数据接口，实验水槽 的底部间隔固定分布有64个细不锈钢针探针，所述的细不锈钢针间距排列为横向探针间 距40毫米共9列，纵向探针间距13毫米共7 以500毫米*100毫米实验水槽中部为中 心均勻分布，其中探针依次通过64选1多路开关、同相跟随器、AC/DC转换器、12位A/D转 换器及12位数据转8位数据接口与下位机的并行口相连，下位机控制64选1多路开关，并 将从探针采集到的交流电压经过AC/DC转换器后再经过12位A/D转换器及12位数据转8 位数据接口传送到下位机的并行口，下位机与上位机的串行口相连，将下位机采集到的数 据传输到上位机，从而实现计算机直接显示水电比拟实验的等势线图和流线图。在8051单片机控制下循环采集64路电势(交流电压)，首先采集0通道数据，依 次循环采集，最后采集第63路的数据，整个采集过程约为3分钟。本技术的8051单片机采集方法举例如下如8051单片机Pl 口的PI. 0-P1. 3输出0001则选中模拟开关AD7506的1通道地 址，P1.4-P1.5输出00经过3-8译码器LS138译码并反相后开启1通道，采集的输出信号 VOl经过同相跟随器输出V02经过AC/DC转换器后再送到A/D转换器A/D574的输入端。8051单片机Pl 口的Pl. 6控制A/D574的数据读出和数据转换启动，Pl. 6控制 ⑶14503六路总线驱动器的G5，P1. 6反相后控制LS244八路总线驱动器的G51，保证A/D574 的12位数据分两次通过8051P0 口的P0. 0-P0. 7读入单片机中。为简化硬件电路，不用外置存储器RAM，每测量16个点的数据后便将此组数据通 过串行口传到计算机中，64路数据通过4次传送到计算机中。一、下位机(8051单片机)典型电路分析1. 1多路模拟开关扩展输入通道64路模拟开关通道选用4片16选1模拟开关AD7506，输出信号VOl经过同相跟 随器输出V02经过AC/DC (交流/直流转换器)后经过12位A/D转换器A/D574及12位数 据转8位数据接口传送到下位机的并行口，信号采集电路确保采集探针处于高阻值状态，不对实验模型产生影响；8051单片机Pl 口的PI. 0-P1. 3作为7506的片内地址选择线A0-A3 ；Pl. 4-P1. 5经过3_8译码器LS138译码并反相后作为4个多路模拟开关 AD7506 (1)-(4)片选线(E1-E4)1. 212位A/D转换器A/D574应用电路12位A/D转换器选用A/D574，A/D574的满度值为4096个码，如果加到实验模型两 电极上的电压为10V，实验模型长为500毫米，则每毫米电压差为10/500 = 20毫伏，取A/ D574的输入电压范围为0-10V，其分辨率为10/4096约为2. 5毫伏，满足采集精度要求；8051单片机Pl 口的Pl. 6控制A/D574的数据读出和数据转换启动，Pl. 6控制 ⑶14503六路总线驱动器的G5，P1. 6反相后控制LS244八路总线驱动器的G51，保证A/D574 的12位数据分两次通过8051的P0. 0-P0. 7读入单片机中。权利要求1.64路数据自动采集水电比拟仪，包括有实验水槽，其特征在于还包括有下位机、64 选1多路开关、同相跟随器、12位A/D转换器、12位数据转8位数据接口，其中实验水槽的 底部按一定间距固定分布有64个探针，探针依次通过64选1多路开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．６４路数据自动采集水电比拟仪，包括有实验水槽，其特征在于还包括有下位机、６４选１多路开关、同相跟随器、１２位Ａ／Ｄ转换器、１２位数据转８位数据接口，其中实验水槽的底部按一定间距固定分布有６４个探针，探针依次通过６４选１多路开关、同相跟随器、ＡＣ／ＤＣ转换器、１２位Ａ／Ｄ转换器及１２位数据转８位数据接口与下位机的并行口相连，下位机控制６４选１多路开关，并将从探针采集到的交流电压经过ＡＣ／ＤＣ转换器后再经过１２位Ａ／Ｄ转换器及１２位数据转８位数据接口传送到下位机的并行口，下位机与上位机的串行口相连，将下位机采集到的数据传输到上位机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴百一，成建梅，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]