一种混合型传感器采集仪的制作方法

本实用新型涉及数据采集处理领域，尤其涉及一种混合型传感器采集仪。

背景技术：

目前，在工程、科研等长期监测项目中需要对应变、应力、位移、变形等等对象进行监测，而检测一般通过传感器进行检测数据的采集。根据传感器类型的分类，可分为数字式和弦式，振弦式传感器是一种通过自身内部钢弦自频率信号的变化从而反映受到外部待测物理量的变化的非电量电测传感器，具有稳定性好，不易受温度影响，寿命长，耐振动等等特点；而数字传感器是指将传统的模拟式传感器经过处理，使之输出信号为数字量或数字编码的传感器。在结构物监测行业中，数字传感器通常采用485通讯协议输出测量值。具有解析方便，可靠性强等特点，目前数字式传感器和弦式传感器均在工程中被大量运用，在目前针对弦式的传感器常常采用振弦式采集仪进行采集，而数字式传感器采用数字式采集仪进行采集。

现有的振弦式传感器和数字式传感器均被大量运用于在线结构物安全监测行业中，弦式传感器的数据常常采用振弦式采集仪进行采集，然后通过振弦采集仪将采集结果转换为数字信号；而数字式传感器的数据则采用数字式采集仪进行采集。由于两种不同的传感器需要采用不同数据采集仪进行数据读取，因而大大增加了在线监测行业系统网络的复杂性，增加了监测系统的成本，同时提高了系统的不稳定性，不便于系统的集成。基于此，提供一种能够对数字式传感器和弦式传感器进行数据采集和传输的数据采集仪，以简化监测系统的集成难度，降低成本，是目前亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种混合型传感器采集仪，能够对数字式传感器和弦式传感器进行数据采集和传输。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种混合型传感器采集仪，包括双向开关、振弦采集模组、RS485通信模块及微处理器，所述微处理器分别信号连接所述振弦采集模组、所述RS485通信模块及所述双向开关，所述双向开关一端用于信号连接传感器，所述双向开关另一端可切换连接所述振弦采集模组或所述RS485通信模块。

进一步地，所述微处理器包括模数转换器，所述模数转换器用于判断传感器信号电平值。

进一步地，所述振弦采集模组包括激振模块电路，所述激振模块电路用于以扫频方式激励振弦式传感器产生感应电动势。

进一步地，所述振弦采集模组还包括拾振模块电路，所述拾振模块电路用于获取振弦式传感器产生的感应电动势信号。

进一步地，所述振弦采集模组还包括放大模块电路及滤波模块电路，所述放大模块电路用于放大感应电动势信号，所述滤波模块电路用于对感应电动势信号进行滤波。

进一步地，所述振弦采集模组还包括信号整型模块电路，所述信号整型模块电路用于将经过放大、滤波后的放大感应电动势信号进行整型处理成方波信号。

进一步地，所述微处理器为STM32单片机。

进一步地，所述微处理器通过印刷电路分别信号连接所述振弦采集模组、所述RS485通信模块及所述双向开关，所述双向开关通过印刷电路分别信号连接所述振弦采集模组、所述RS485通信模块及传感器。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的一种混合型传感器采集仪，利用传感器分别信号连接双向开关、振弦采集模组及RS485通信模块，在外接入传感器进行信号读取时，微处理器通过控制切换开关将传感器信号链路切向RS485通信模块一端，微处理器通过分析电平值及数据读取情况判断是否可以采集数据，若否，则切换至振弦采集模组一端并开始进行数据采集。通过灵活切换传感器信号链路，分别通过振弦采集模组或RS485通信模块进行传感器数据采集，进而实现对数字式传感器和弦式传感器进行数据采集和传输。

附图说明

图1为实用新型一种混合型传感器采集仪各模块连接示意图；

图2为图1振弦采集模组结构示意图；

图3为图1混合型传感器采集仪运行流程图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1-图3所示的一种混合型传感器采集仪，包括双向开关、振弦采集模组、RS485通信模块及微处理器，该微处理器分别信号连接该振弦采集模组、该RS485通信模块及该双向开关，该双向开关一端用于信号连接传感器，该双向开关另一端可切换连接该振弦采集模组或该RS485通信模块。该微处理器包括模数转换器，该模数转换器用于判断传感器信号电平值。

本实施例的混合型传感器采集仪，旨在实现自动识别接入传感器采集仪的是弦式传感器还是数字式(支持RS485模块通讯方式)传感器，并实现对数字式传感器和弦式传感器进行数据采集和传输。以此来简化监测系统集成的难度，提高监测系统集成的稳定性，以及降低监测系统的成本。混合型传感器采集仪的双向开关通过印刷电路分别和振弦采集模组、微处理器、RS485通信模块连线，微处理器也通过印刷电路分别和振弦采集模组、RS485通信模块连线。通过振弦采集模组及微处理器，可以实现对振弦式传感器的数据采集；通过RS485通信模块机微处理器，可以实现对数字式传感器的数据采集。微处理器采用STM32单片机，微处理器负责控制切换开关选择数据传输链路并判断是否符合进行数据采集。如图3所示，当将传感器通过印刷电路接入到双向开关后，微处理器开始进行数据采集时，微处理器首先控制双向开关切换到RS485通信模块,此时微处理器通过微处理器内部的模数转换器(ADC模块)对传感器上传的信号的电压进行测量，判定此时信号电压是否符合RS485通信模块通讯时高低电平的典型值，若符合，微处理器控制RS485通信模块通过双向开关和传感器进行通信，此时如果能正确读取数据，则保存双向开关的状态不变直到数据采集完成。如果RS485通信模块通讯不成功或者在此之前不符合RS485通信模块通讯时高低电平的典型值后，则微处理器控制双向开关切换到振弦采集模组进行振弦式采集，并保存切换开关的状态不变直到采集完成。通过上述操作既可以实现对插入的传感器进行自动识别是数字式传感器还是弦式传感器，并实现对传感器数据的采集。本实施例利用微处理器控制一个双向开关将传感器接入到微处理器的ADC(模数转换器)管脚进行电平测量，如果对于电平符合RS485通讯的典型电平，则微处理器控制RS485模块和传感器进行通讯和数据采集，如果RS485模块不能和传感器正常通讯或者ADC读取电平不在RS485通讯的典型电平值内，则微处理器控制双向开关切换到采集弦式传感器模块。

具体地，如图2所示，该振弦采集模组包括激振模块电路、拾振模块电路、放大模块电路、滤波模块电路及信号整型模块电路，该激振模块电路用于以扫频方式激励振弦式传感器产生感应电动势；该拾振模块电路用于获取振弦式传感器产生的感应电动势信号；该放大模块电路用于放大感应电动势信号，该滤波模块电路用于对感应电动势信号进行滤波；该信号整型模块电路用于将经过放大、滤波后的放大感应电动势信号进行整型处理成方波信号。当通过振弦采集模组对振弦式传感器进行数据采集时，振弦采集模组中的激励模块电路通过扫频方式激励钢弦，使得振弦式传感器的钢弦发生振动，振弦式传感器的线圈产生一个和钢弦同频率的感应电动势，振弦采集模组通过拾振模块电路将感应电动势进行读取，拾振模块可以将振动信号转换为电信号，然后经过放大模块电路进行放大，滤波电路进行滤波，最后进行整型电路将感应信号整型为一个方波信号。信号处理、转换过程中保持信号频率不变，此时方波信号的频率和钢弦为同频率。以此实现对振弦式传感器的数据采集，同时保证了信号不失真进行处理。

本实施例的一种混合型传感器采集仪，利用传感器分别信号连接双向开关、振弦采集模组及RS485通信模块，在外接入传感器进行信号读取时，微处理器通过控制切换开关将传感器信号链路切向RS485通信模块一端，微处理器通过分析电平值及数据读取情况判断是否可以采集数据，若否，则切换至振弦采集模组一端并开始进行数据采集。通过灵活切换传感器信号链路，分别通过振弦采集模组或RS485通信模块进行传感器数据采集。采用了微处理器内ADC模块对传感器内对于信号的电平进行识别，判断是否为典型值，以及利用双向开关切换到不同采集模块实现自动采集功能。实现对数字式传感器和弦式传感器进行数据采集和传输，进而降低系统集成的成本，提高系统集成的稳定性和容错率，进一步满足日益增加的对混合接入传感器的实际工程需要。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。