一种多通道磁通量开关箱模块的制作方法

本实用新型涉及一种多通道磁通量开关箱模块，是基于微控制器、继电器切换电路的多通道磁通量传感器选通模块，涉及到索力监测行业领域。

背景技术：

磁通量传感器是基于铁磁性材料的磁弹效应原理制成。即当铁磁性材料承受的外界机械荷载发生变化时，其内部的磁导率发生变化，通过测量铁磁性材料制成的构件的磁导率变化，来测定构件的内力。

磁通量传感器由激励线圈、感应线圈、温度模块组成。将磁通量传感器穿心套在缆索材料进行测量时，通过激励源使激励线圈内产生脉冲电流，缆索被磁化，会在构件的纵向产生脉冲磁场。由于电磁感应，在感应线圈中产生感应电压，感应电压对时间积分可得到缆索材料的磁导率变化。温度传感器用于采集传感器的环境温度值。

由于磁通量采集系统在使用时需要使用多个传感器，一般有十几到几十个不等，传统磁通量采集主机往往只能接入8个传感器，且采集主机成本高、体积较大。因此在面对大于8个甚至几十个传感器的场景时，需要配置多台磁通量采集主机，往往使得系统成本低，且使用多台主机导致系统繁琐。

传统的磁通采集主机因为接入传感器的数量有限，在面对几十个传感器的场合时需要配套多台采集主机，存在一定局限性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种多通道磁通量开关箱模块，可实现多台级联的功能，使得可使用多台开关箱模块进行片选、最终选通一路至采集主机的功能，减少系统主机的数量，提高系统可靠性。

本实用新型为了实现上述目的，采用如下技术方案：

一种多通道磁通量开关箱模块，它包括有多路高压继电器、第一驱动电路、信号继电器、第二驱动电路和光耦继电器；

每路高压继电器与第一驱动电路连接；

每路信号继电器与第二驱动电路连接；

其中第一驱动电路、第二驱动电路和光耦继电器都与微型控制器连接。

进一步的，它还包括有CAN驱动电路和电源模块，所述CAN驱动电路和电源模块都与微型控制器连接。

进一步的，高压继电器、第一驱动电路、信号继电器、第二驱动电路和光耦继电器的数量为16路或者32路。

设计有高压继电器及其第一驱动电路用于磁通量传感器激励绕组的选通功能；

设计有信号继电器及其第二驱动电路用于磁通量传感器感应绕组的选通功能；

设计有光耦继电器用于磁通量传感器温度模块的选通功能；

开关选功能由微型控制器进行控制，通过微型控制器的管脚驱动各选通模块，进行开关选通操作；

设计有CAN驱动电路、电源模块，可通过CAN与主机通信的方式进行控制，并支持多台级联。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的开关箱模块可实现多台级联，在面对几十个甚至上百数量的监测场景，仍可只使用一台主采集仪、多台开关箱模块进行匹配，大大降低系统成本及提高可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为高压继电器电路示意图；

图3为信号继电器电路示意图；

图4为光耦继电器电路示意图；

图5为CAN驱动电路示意图；

图6为电源电路示意图。

具体实施方式

一种多通道磁通量开关箱模块，其特征在于：它包括有多路高压继电器1、第一驱动电路2、信号继电器5、第二驱动电路4和光耦继电器6；

每路高压继电器1与第一驱动电路2连接；

每路信号继电器5与第二驱动电路4连接；

其中第一驱动电路2、第二驱动电路4和光耦继电器6都与微型控制器3连接。

它还包括有CAN驱动电路7和电源模块8，所述CAN驱动电路7和电源模块8都与微型控制器3连接。

高压继电器1、第一驱动电路2、信号继电器5、第二驱动电路4和光耦继电器6的数量为16路或者32路。

设计有高压继电器及其第一驱动电路用于磁通量传感器激励绕组的选通功能；

设计有信号继电器及其第二驱动电路用于磁通量传感器感应绕组的选通功能；

设计有光耦继电器用于磁通量传感器温度模块的选通功能；

开关选功能由微型控制器进行控制，通过微型控制器的管脚驱动各选通模块，进行开关选通操作；

设计有CAN驱动电路、电源模块，可通过CAN与主机通信的方式进行控制，并支持多台级联。

列举一实例具体说明：

磁通量传感器主要由激励绕组、感应绕组、温度传感器三部分组成，内部使用六芯电缆进行信号传输，因此开关箱模块内部分别对三部分进行选通设计。并将选通后输出至磁通量采集主机。

激励绕组主要完成磁通量传感器对缆索的磁化功能，由于激励电压最高可达300V，电流达10A，因此使用德力西高压继电器 JQX-13F实现激励绕组的选通，并通过场效应管进行驱动。

磁通量感应绕组为信号端，使用HK4100F-DC5V-SHG 5V 小型信号继电器信号继电器进行选通功能，并通过场效应管进行驱动。

磁通量传感器内部的温度传感器为数字温度传感器DS18B20，其输出信号为数字信号，因此，本实用新型在设计温度片选时采用体积小的光耦继电器AQW212进行实现，光耦继电器驱动电流小、可靠性高。

本实用新型采用外部直流12V供电，已提高开关箱的实用性，由于微型控制器、继电器等为低压3.3V供电的器件，因此本实用新型采用了LM1117-5.0和LM1117.3.3稳压器件进行降压，使得满足系统内部器件的供电要求。

为了满足开关箱的模块化、可级联的要求，本实用新型内置一款16或32位的STM32F103型微型控制器，用于驱动各选通模块。并设计有CAN驱动电路，器件为SN65HVD230，开关箱模块与主采集仪间采用CAN通信，主采集仪发出需要选通的通道号后，开关箱模块对应打开该通道传感器的高压继电器、信号继电器、温度光耦，使需要采集的传感器与主采集仪间实现物理连接。且由于CAN通信可实现多台并联，因此，本实用新型的开关箱模块可实现多台级联，在面对几十个甚至上百数量的监测场景，仍可只使用一台主采集仪、多台开关箱模块进行匹配，大大降低系统成本及提高可靠性。