智能型锚杆传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种智能型锚杆传感器，它是由单片机、通讯模块RSM3485、AD转换模块、数码显示模块、运算放大器、电阻桥式应力传感器和无线数据传输模块组成；无线数据传输模块是高度集成超低功耗半双工微功率模块，无线数据传输模块嵌入上述单片机和通讯模块RSM3485电路中。使用时，不需要用矿灯照射唤醒，只需要工作人员带着采集器在旁边10-50米左右位置走过，就能自动完成采集。通过一个软件模拟的电位器实现了自动校表功能，精度高达0.5级以上。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及煤矿支护锚杆监测仪表。
技术介绍
目前，在煤矿支护中，为了生产安全要对支护锚杆情况进行监测。端头锚固型的金属锚杆的承载应力反映为锚杆螺栓与托盘的作用力。监测时，将一个带有通孔的电阻桥式应力传感器安装在锚杆的螺母与托盘之间即可测量出锚杆的受力，锚杆应力并非锚杆的锚固力，锚杆应力反映了锚杆对顶板的支护能力。锚杆应力传感器是这样的，首先设计一个弹性元件，当力作用到弹性元件上时，弹性体产生形变，在弹性体筒壁上900等分粘贴由4个单桥应变计，4个单桥组成一个电阻全桥，当筒壁受力产生形变时，电桥失去原有的平衡输出一个不平衡电压，通过锚杆传感器将电压信号放大，经过A/D转化后由单片计算机采集通过接口输出到上位通讯分站。锚杆传感器亦称为锚杆应力表或锚杆监测仪。目前市场上的锚杆传感器如图1所示，它是由单片机、通讯模块RSM3485、AD转换模块、数码显示模块、运算放大器、电阻桥式应力传感器及校准电位器所组成。其不足是 1、信号校准时需要用两个电位器进行校准，一点一点的调节电位器，非常麻烦，有时需要10 几分钟，且只能调到2级以下；而且电位器是机械部件，会因为振动，温度，跌落而发生变化，根本就不能保证产品长期稳定性。2、类似产品都是使用红外数传来完成简单的数据采集等功能，红外数传距离小于1. 5米，不能完成自动抄表，抄表时，工作人员需站在凳子上用矿灯照射红外头才能读取数据，不能完成自动抄表。
技术实现思路
本技术的目的是为解决锚杆传感器校表困难和抄表困难问题，对其进行改进，设计一种智能型锚杆传感器。一种智能型锚杆传感器，它是由单片机、通讯模块RSM3485、AD转换模块、数码显示模块、运算放大器、电阻桥式应力传感器所组成，其特征在于，它还包括一个无线数据传输模块和智能型数据采集器；所述的无线数据传输模块嵌入上述单片机和通讯模块 RSM3485电路中；嵌入时，无线数据传输模块的脚RXD和通讯模块RSM3485的脚RXD同时连接到单片机脚T)(D上，通讯模块RSM3485的脚T)(D通过一个二极管联接到单片机脚RXD上， 无线数据传输模块的脚T)(D通过一个电阻与上述二极管和单片机脚RXD的接点相连；所述的智能型数据采集器由主控模块M430TO4618、无线数据传输模块、按键模块ZLG7290B、电池接口、人机交互液晶模块通讯连接而成。上述无线数据传输模块均是高度集成超低功耗半双工微功率模块。当用户使用智能型数据采集器时，通过按键模块ZLG7290B发送命令给主控模块 M430FG4618时，主控模块M430TO4618U1自动识别键盘命令，并且根据液晶模块当前处于哪个界面，从而发送不同的命令给无线数据传输模块，无线数据传输模块再通过无线电波发给智能型锚杆传感器；智能型数据采集器同时接收智能型锚杆传感器发出的信号。上述智能型锚杆传感器，通过二极管和电阻构成精确的配合电路，使通讯模块 RSM3485和无线数据传输模块兼容连接到同一接口上，单片机发送时通讯模块RSM3485和无线数据传输模块同时接收，当无线数据传输模块发送时因有二极管的存在，通讯模块 RSM3485的电路不受影响，当通讯模块RSM3485发送时因有电阻的存在，无线数据传输模块的电路不受影响，实现了无线校对时不会影响到系统的在线检测通讯功能。智能型锚杆传感器的模拟信号由电阻桥式应力传感器产生，由AD转换模块采集； 由电脑软件通过联网直接设定地址；由单片机内置的E2PPR0M完成数据存储；由数码显示模块连接数码管完成数据显示；由通讯模块RSM3485完成监测系统的通讯；由无线数据传输模块和智能型数据采集器完成无线校表和抄表功能。使用时，电阻桥式应力传感器通过快速接头与智能型锚杆传感器相联，单片机通过SPI接口得到最终数据，处理后即可在数码管显示并存储起来，通过智能型数据采集器或者在线传输进行采集数据、数据存储、设定参数，并可将数据上传PC机进行数据处理。单片机接收智能型数据采集器的无线指令，并且完成自动校表、抄表，参数设置等。上述智能型锚杆传感器和智能型数据采集器用的无线数据传输模块是新一代的多通道嵌入式无线数传模块，可设置多个频道，可在线修改串口速率，发射功率，射频速率等各种参数，步进为1KHZ，模块主芯片型号是CC1100，很方便客户嵌入系统之内；该无线模块具有极低的功耗，非常适合于电池供电系统；该模块创新的采用了高效的循环交织纠检错编码，其编码增益高达近3dBm，远远高与一般的前向纠错编码，对抗突发干扰和灵敏度都较大的改善。同时编码也包含可靠检错能力，能够自动滤除错误及虚假信息，真正实现了连接。所以该模块特别适合与在工业领域等强干扰的恶劣环境中使用。本技术的的智能校表功能主要是基于一个模拟的软件电位器完成的，不需要硬件电位器参与。其操作步骤如下第一步，首先把智能锚杆传感器连接到标准压力校表仪上，开机上电后，程序进入初始化阶段，通过默认参数进入显示程序，再把标准压力校表仪定到0值上；第二步，打开智能型数据采集器上的开机键，智能型数据采集器发送校表命令与人交互，按参数设置菜单键，进入参数设置界面，再进入“设置参数A”，输入相应的锚杆传感器编号，按确认键，智能型数据采集器向锚杆传感器发送校表命令，发完并接收到反馈信息后，锚杆传感器上显示“0”，至此A参数校正结束；第三步，把标准压力校表仪设定到60Mpa或需要的设定值上，表上即会显示一个数据，该数据不一定是60，智能型数据采集器进入“设置参数B”界面，在上述编号后面输入 60Mpa或需要的设定值，按确认键后，智能型数据采集器向锚杆传感器发送校表命令，发完并接收到表的反馈信息后，表上即会显示一个数据，把该数据与设定值对照，表上显示就一定是60，至此B参数校正结束。当“参数A”和“参数B”设置后，锚杆传感器精度即达到0. 5级以上，校表完成。本技术的积极效果是；1、单片机内部自带有存储器，所有参数存入其中，比外加的存储器有更好的稳定功能，成本还大大降低。2、数据地址编码是通过电脑连网后编号的，简单省事。3、通过一个软件模拟的电位器实现了自动校表功能。4、精度高达0. 5级以上，不通过机械部分调节，精度不受震动、温度、移动的影响5、不需要用矿灯照射唤醒，只需要工作人员带着采集器在旁边10-50米左右位置走过，就能自动完成采集。6、可以通过采集器修复该设备或者设置其他各种参数。7、无线数据通讯模块用433MHz左右可调的频率无线通信，能根据现场复杂的环境灵活设置，比单一固定频率的设备适应性更强；另外433MHz频率段属于低频率段，比一些ZIGBEE等技术使用的IGMHz的频率绕射能力强很多，对障碍物的穿越能力明显好，空旷地带传输距离可达700米以上。8、无线数据通讯模块发射功率大，但功耗低，三节5号电池2000mA时能用2年以上。附图说明图1是现有锚杆传感器的电路原理框图。图2是实施例智能型锚杆传感器的电路原理框图。图3是实施例智能型数据采集器的电路原理框图。具体实施方式参照附图进一步说明智能型锚杆传感器的技术方案。图1是现有锚杆传感器的电路原理框图，从图中可以看出，它是由单片机、通讯模块RSM3485、AD转换模块、数码显示模块、运算放大器、电阻桥式应力传感器及校准电位器所组成，图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种智能型锚杆传感器，它是由单片机、通讯模块ＲＳＭ３４８５、ＡＤ转换模块、数码显示模块、运算放大器、电阻桥式应力传感器所组成，其特征在于，它还包括一个无线数据传输模块和智能型数据采集器；其中：所述的无线数据传输模块嵌入上述单片机和通讯模块ＲＳＭ３４８５电路中；嵌入时，无线数据传输模块的脚ＲＸＤ和通讯模块ＲＳＭ３４８５的脚ＲＸＤ同时连接到单片机脚ＴＸＤ上，通讯模块ＲＳＭ３４８５的脚ＴＸＤ通过一个二极管联接到单片机脚ＲＸＤ上，无线数据传输模块的脚ＴＸＤ通过一个电阻与上述二极管和单片机脚ＲＸＤ的接点相连；所述的智能型数据采集器由主控模块Ｍ４３０ＦＧ４６１８、无线数据传输模块、按键模块ＺＬＧ７２９０Ｂ、电池接口、人机交互液晶模块通讯连接而成；上述无线数据传输模块均是高度集成超低功耗半双工微功率模块。

【技术特征摘要】
1.一种智能型锚杆传感器，它是由单片机、通讯模块RSM3485、AD转换模块、数码显示模块、运算放大器、电阻桥式应力传感器所组成，其特征在于，它还包括一个无线数据传输模块和智能型数据采集器；其中所述的无线数据传输模块嵌入上述单片机和通讯模块RSM3485电路中；嵌入时，无线数据传输模块的脚RXD和通讯模块RSM3485的脚RXD同时连接到单片机脚T)(D上，通讯模块RSM3485的脚T)(D通过一个二极管联...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟鸿鑫，汤元信，邱文明，彭慧，
申请(专利权)人：山东大成电气有限公司，孟鸿鑫，
类型：实用新型
国别省市：37