[实用新型]智能型钻孔应力传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤矿监测仪表。

背景技术

目前，在煤矿开采中，为了生产安全要对顶板压力进行监测。监测方法之一是对巷道围岩应力进行监测。监测时，在巷道围岩上钻若干孔，孔内安装应力传感器，应力传感器采用电阻应变载荷测量原理，输出标准的电压信号，通过钻孔应力传感器将电压信号。变送输出到监测分站。监测分站最大可连接64台钻孔应力传感器，监测分站按地址编码顺序巡测显示各钻孔应力传感器变送的数据。钻孔应力传感器市场上有的称为钻孔应力表或钻孔应力监测仪。

目前市场上的钻孔应力传感器如图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红外头才能读取数据，不能完成自动抄表。

发明内容

本实用新型的目的是为解决钻孔应力传感器校表困难和抄表困难问题，对其进行改进，设计一种智能型钻孔应力传感器。

一种智能型钻孔应力传感器，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及校准电位器所组成，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与通讯模块RSM485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。

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M430FG4618U1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钻孔应力传感器；智能型数据采集器同时接收智能型钻孔应力传感器发出的信号。

上述智能型钻孔应力传感器，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。

智能型钻孔应力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E2PPROM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完成通讯，构成监测系统；由无线数据传输模块完成无线校表和抄功能。

使用时，电阻桥式应力传感器通过快速接头与智能型钻孔应力传感器相联，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，通过无线抄表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。单片机智能接收无线指令，并且完成自动校表、抄表，设置参数等。

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，模块主芯片型号是：CC1100。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。

本实用新型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：