一种基坑测斜系统用地面供电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了工程监测领域的一种基坑测斜系统用地面供电系统，包括五个锂电池串联而成的串联电池组，以及与所述串联锂电池组连接的，并联设置的升压变换电路、5V电源变换电路和3V电源变换电路；所述升压变换电路包括升压变换器，所述升压变换器上设有GND1端口，ON/OFF1端口、FRQSY1端口、FB1端口、SWIT1端口、VIN1端口和COMP1端口。其技术效果是：避免了开关电源的使用，减少了电磁干扰，提高了基坑测斜测量的精确性，并保证了基坑测斜系统中无线通信系统的供电。
【专利说明】
一种基坑测斜系统用地面供电系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及工程检测领域的一种基坑测斜系统用地面供电系统。
【背景技术】
[0002]随着高层建筑越来越多，随之而来的是基坑深度越来越深，基坑深度已逐渐由6m、8m发展至10m、20m以上。因此基坑工程在现代化城市建设中将扮演着越来越重要的角色。
[0003]基坑工程常处于密集的建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程的近旁，虽属临时性工程，但其技术复杂性却远甚于永久性的基础结构或上部结构，在基坑工程实践中，工程的实际工作状态与设计工况往往存在一定的差异，基坑设计还不能全面而准确地反映工程的各种变化，所以在理论分析指导下有计划地进行现场工程监测就显得十分必要，因为稍有不慎，不仅将危及基坑本身的安全，而且会殃及临近的建构筑物、道路桥梁和各种地下设施。
[0004]大型深基坑工程必须采用信息化施工已被列入现行规范要求。大型深基坑工程的安全不仅取决于合理的设计、施工，而且取决于贯穿在工程设计，施工全过程的安全监测。安全监测工作将设计与施工联系成为一个交互作用的系统，它将监测获得的施工信息进行及时的分析，并将分析结果反馈给设计部门，进而对施工方案进行动态的调整和优化，这就是信息化施工的核心目的。由于基坑工程支护结构的破坏要经历一个由量变到质变的过程，当险情出现时，通过信息化施工可做出预警并及时采取措施，当安全储备过大的时候，又可以及时修改设计削减维护结构，节约施工成本。
[0005]测斜一直是业内人士最为关心的监测项目之一。测斜技术可以监测基坑边坡坡体深部变形特征，排粧变形后的形状;计算不同深度土体位移，监测是否有土体失稳的预兆及现象。因此，测斜在基坑工程的安全监测中举足轻重。
[0006]基坑测斜系统用地面供电系统为基坑测斜系统自动升降控制系统和远近程无线通信系统提供工作电源。基坑测斜系统用地面供电系统系统为了提高供电效率，很多电源变换都采用了开关电源方式，开关电源PCB设计是开关电源的关键部分，由于为了缩小电感体积，开关电源变换器都采用了较高的开关频率，很容易产生电磁干扰，开关电源走线必须非常注意，大电流走线要尽可能粗和短，滤波电容尽可能靠近芯片，造成各种干扰。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种基坑测斜系统用地面供电系统，其避免了开关电源的使用，减少了电磁干扰，提高了基坑测斜测量的精确性，并保证了基坑测斜系统中无线通信系统的供电。
[0008]实现上述目的一种技术方案是:一种基坑测斜系统用地面供电系统，包括五个锂电池串联而成的串联电池组，以及与所述串联锂电池组连接的，并联设置的升压变换电路、5V电源变换电路和3V电源变换电路；
[0009]所述升压变换电路包括升压变换器，所述升压变换器上设有GNDl端口，0N/0FF1端口、FRQSYl端口、FBI端口、SWITl端口、VINl端口和 COMPl端口；
[0010]GNDl端口接地，COMPl端口通过依次串联的电阻R23和电容ClO接地，其中电阻R23连接COMPl端口，电容ClO接地；
[0011 ] VINl端口通过并联设置的电容Cl I和极性电容E3接地，极性电容E3的负极接地；
[0012]VINl端口与所述串联锂电池组之间连接有熔丝；
[0013]VINl端口与SWITl端口之间连接有电感LI;
[0014]SWITl端口与FBl端口之间通过依次串联的并联二极管组和电阻R24连接，所述并联二极管组由并联设置的二极管D2和二极管D3组成，所述并联二极管组的正极连接SWITl端口，负极连接电阻R24;
[0015]所述并联二极管组的负极还通过并联设置的极性电容E4和极性电容E5接地，极性电容E4和极性电容E5均为负极接地；
[0016]FBl端口通过并联设置的电阻R25和电容C12接地。
[0017]进一步的，所述5V电源变换电路包括降压稳压器，所述降压稳压器上设有VIN2端口、EN2端口、RT/SY2端口、GND2端口、SW2端口、B00T2端口 和FB2端口 ；
[0018]VIN2端口连接所述串联锂电池组，VIN2端口与接地端之间设有并联设置的极性电容E6和电容Cl 3，极性电容E6的负极接地；
[0019]RT/SY2接口通过电阻R26接地；
[0020]SW2端口与B00T2端口之间设有电容C14，SW2端口与FB2端口之间设有电感L2，电感L2的第一端部连接SW2端口，电感L2的第二端部连接FB2端口，并输出5V电源；
[0021 ] SW2端口通过二极管D4接地，二极管D4的正极接地，负极连接SW2端口 ；
[0022 ] FB2端口通过极性电容E7接地，极性电容E7的负极接地。
[0023]进一步的，所述3V电源变换电路包括直流变换器，所述直流变换器包括EN3端口、VIN3端口、PG3端口、FB3端口、NC3端口、PGND3端口、AGND3端口、SLEP3端口、V0S3端口和 SW3端口；
[0024]EN3端口和VIN3端口短接，VIN3端口连接所述串联锂电池组，FB3端口、NC3端口、PGND3端口和AGND3端口短接，AGND3端口通电极性电容E8连接VIN3端口，极性电容E8的正极连接VIN3端口，负极连接AGND3接口 ；
[0025]SW3端口与V0S3端口之间连接电感L3，电感L3的第一端部连接SW3端口，第二端部连接V0S3端口；电感L3的第二端部输出3V的直流电压信号，电感L3的第二端部通过极性电容E9接地，极性电容E9的负极接地。
[0026]再进一步的，所述直流变换器为TPS62175/7直流变换器。
[0027]进一步的，所述升压变换器为LM2588升压变换器。
[0028]采用了本实用新型的:一种基坑测斜系统用地面供电系统，包括五个锂电池串联而成的串联电池组，以及与所述串联锂电池组连接的，并联设置的升压变换电路、5V电源变换电路和3V电源变换电路;所述升压变换电路包括升压变换器，所述升压变换器上设有GNDl 端口，0N/0FF1 端口、FRQSYl 端口、FBl 端口、SWITl 端口、VINl 端口和 COMPl 端口；GNDl 端口接地，COMPl端口通过依次串联的电阻R23和电容ClO接地，其中电阻R23连接COMPl端口，电容C1接地;VINl端口通过并联设置的电容Cl I和极性电容E3接地，极性电容E3的负极接地;VINl端口与所述串联锂电池组之间连接有熔丝;VINl端口与SWITI端口之间连接有电感LI; SWITI端口与FBI端口之间通过依次串联的并联二极管组和电阻R24连接，所述并联二极管组由并联设置的二极管D2和二极管D3组成，所述并联二极管组的正极连接SWITl端口，负极连接电阻R24;所述并联二极管组的负极还通过并联设置的极性电容E4和极性电容E5接地，极性电容E4和极性电容E5均为负极接地;其技术效果是:避免了开关电源的使用，减少了电磁干扰，提高了基坑测斜测量的精确性，并保证了基坑测斜系统中无线通信系统的供电。
【附图说明】
[0029]图1为本实用新型的一种基坑测斜系统用地面供电系统的升压变换电路的示意图。
[0030]图2为本实用新型的一种基坑测斜系统用地面供电系统的5V电源变换电路的示意图。
[0031]图3为本实用新型的一种基坑测斜系统用地面供电系统的3V电源变换电路的示意图。
【具体实施方式】
[0032]请参阅图1至图3，本实用新型的发明人为了能更好地对本实用新型的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明:
[0033]本实用新型的一种基坑测斜系统用地面供电系统，包括五个锂电池串联而成的串联电池组(图中未显示)，每个锂电池的容量为37.5AH，端电压为4.2V，最低放电电压为3V，所以该串联电池组的串联总电压为15-21V，可以直接为基坑测斜系统中的步进电机的电机驱动器以及数据传输单元供电，基坑测斜系统中的步进电机的电机驱动器以及数据传输单元供电的供电电流较大，所以直接由锂电池组供电。步进电机的电机驱动器的刹车电压为24V，驱动电流为0.8A，必须将所述锂电池组的电压进行升压变换才能满足使用要求。因此所述锂电池组配备了一套升压变换电路I，升压变换电路I的输出电压为24V，输出电流为IA0
[0034]升压变换电路I包括升压变换器11。升压变换器11为LM2588升压变换器。升压变换器11包括GNDl端口，0N/0FF1端口、FRQSYl端口、FBl端口、SWITl端口、VINl端口和COMPl端口。其中GNDl端口接地，COMPl端口通过依次串联的电阻R23和电容ClO接地。其中电阻R23连接升压变换器11的COMPl端口，电容ClO接地。其中电阻R23的电阻值为2kQ，电容ClO的电容值为470yF。
[0035]VINl端口通过并联设置的电容Cl I和极性电容E3接地，其中极性电容E3的正极接VINl端口，负极接地，极性电容E3的电容值为470μF，击穿电压为35V。电容Cll的电容值为I OOyF。VI NI端口与所述串联锂电池组之间连接有熔断值为3.5A的熔丝12。所述串联锂电池组通过熔丝12连接基坑测斜系统中的步进电机的电机驱动器以及数据传输单元。
[0036]VINl端口与SWITl端口之间连接有电感值为15μΗ的电感LI。
[0037]SWITl端口与FBl端口之间通过依次串联的并联二极管组13和电阻R24连接，其中并联二极管组13是由并联设置的二极管D2和二极管D3组成的，其中并联二极管组13的正极连接SWITl端口，负极连接电阻R24的第一端部，电阻R24的第二端部连接FBl端口。其中电阻R24的电阻值为28.7kQ，二极管D2和二极管D3为SR2100二极管。
[0038]同时并联二极管组13还通过并联设置的极性电容E4和极性电容E5接地，极性电容E4和极性电容E5，均为正极连接并联二极管组13的负极，负极接地。极性电容E4和极性电容E5的电容值均为220yF。
[0039]FBI端口通过并联设置的电阻R25和电容C12接地。电容C12的电容值为470pF，电阻R25的电阻值为1.5kQ。
[0040]本实用新型的一种基坑测斜系统用地面供电系统还包括5V电源变换电路2，为基坑测斜系统中的主单片机、红外复位电路和红外测距电路提供电源。5V电源变换电路2包括降压稳压器21，降压稳压器21上设有VIN2端口、EN2端口、RT/SY2端口、GND2端口、SW2端口、B00T2端口 和FB2端口。
[0041]本实施例中，降压稳压器21为德州仪器的LM22670降压稳压器。其中VIN2端口连接所述串联锂电池组，VIN2端口与接地端之间设有并联设置的极性电容E6和电容C13。电容Cl3的电容值为82pFο极性电容E6的正极连接VIN2端口，负极接地。极性电容E6的电容值为lOOyFAT/SY〗接口通过电阻R26接地，电阻R26的电阻值为62k Ω XND2端口接地。
[0042]SW2端口与B00T2端口之间设有电容C14，电容C14的电容值为lOOyFJW〗端口与B00T2端口之间设有电感L2，电感L2的第一端部连接SW2端口，电感L2的第二端部连接FB2端口，并输出5V电源。
[0043]SW2端口通过二极管D4接地，二极管D4的正极接地，负极连接SW2端口。二极管D4为SR2100 二极管。FB2端口通过极性电容E7接地，极性电容E7的负极接地，正极连接FB2端口。极性电容E7的电容值为47yF。
[0044]采用LM22670降压稳压器可以减少执行高效高压降压功能时的外部组件。由于LM22670降压稳压器组装有一个能够提供高达3A负载电流的42V N通道MOSFET开关，线路和负载调节调节效率高。LM22670降压稳压器的电压模式提供较短的最小接通时间，从而实现了输入和输出电压间的最宽比率。LM22670降压稳压器的具有内部环路补偿功能。LM22670降压稳压器提供固定5V输出和可调输出电压选项，500kHz的缺省开关频率可实现良好的瞬态响应，并可在200kHz至IMHz的范围内对输出频率进行调节。LM22670降压稳压器的内部振荡器可被同步至一个系统时钟或同步至其它稳压器的振荡器。LM22670降压稳压器的VIN2端口的精密使能输入可实现控制和系统电源排序的优化，其在关断模式下的流耗只有25μΑ1Μ22670降压稳压器还有内置有热关断和电流限制以其不受意外过载的影响。
[0045]本实用新型的一种基坑测斜系统用地面供电系统还包括3V电源变换电路3。3乂电源变换电路3为基坑测斜系统中的ZigBee通信电路供电。
[0046]3V电源变换电路3包括直流变换器31，直流变换器31包括ΕΝ3端口、VIN3端口、PG3端口、FB3端口、NC3端口、PGND3端口、AGND3端口、SLEP3端口、V0S3端口 和SW3端口。
[0047]其中EN3端口和VIN3端口短接。VIN3端口连接所述串联锂电池组，FB3端口、NC3端口、PGND3端口和AGND3端口短接，AGND3端口通过电极性电容E8连接VIN3端口，极性电容E8的正极连接VIN3端口，负极连接AGND3接口。
[0048]SW3端口与V0S3端口之间连接电感L3，电感L3的第一端部连接SW3端口，第二端部连接V0S3端口。电感L3的电感值为14μΗ。电感L3的第二端部输出3V的直流电压信号。同时电感L3的第二端部通过极性电容Ε9接地，极性电容Ε9的正极连接电感L3的第二端部，负极接地。
[0049]本实施例中，直流变换器31采用的是TPS62175/7直流变换器，基于分布式控制系统控制的降压变换，借助于4.75V至28V的工作输入电压进行电压变换，适合于由多节锂离子电池以及12V和更高阻抗电源供电的系统，从而提供高达500mA的输出电流。TPS62175/7直流变换器在轻负载时自动进入节能模式，以在整个负载范围内保持高效率。此外，TPS62175/7直流变换器特有一个为具有高级节能的睡眠模式。因此，它非常适合为ZigBee通信电路供电。
[0050]本实用新型的一种基坑测斜系统用地面供电系统，避免了开关电源的使用，减少了电磁干扰，提高了基坑测斜测量的精确性，并保证了基坑测斜系统中无线通信系统的供电。
[0051 ]本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。
【主权项】
1.一种基坑测斜系统用地面供电系统，包括五个锂电池串联而成的串联电池组，其特征在于:其还包括与所述串联锂电池组连接的，并联设置的升压变换电路、5V电源变换电路和3V电源变换电路； 所述升压变换电路包括升压变换器，所述升压变换器上设有GNDl端口，0N/0FF1端口、FRQSYl端口、FBl端口、SWITl端口、VINl端口和 COMPl端口； GNDl端口接地，COMPl端口通过依次串联的电阻R23和电容ClO接地，其中电阻R23连接COMPl端口，电容ClO接地； VINl端口通过并联设置的电容Cl I和极性电容E3接地，极性电容E3的负极接地； VINl端口与所述串联锂电池组之间连接有熔丝； VINl端口与SWITl端口之间连接有电感LI; SWITl端口与FBl端口之间通过依次串联的并联二极管组和电阻R24连接，所述并联二极管组由并联设置的二极管D2和二极管D3组成，所述并联二极管组的正极连接SWITl端口，负极连接电阻R24; 所述并联二极管组的负极还通过并联设置的极性电容E4和极性电容E5接地，极性电容E4和极性电容E5均为负极接地； FBl端口通过并联设置的电阻R25和电容C12接地。2.根据权利要求1所述的一种基坑测斜系统用地面供电系统，其特征在于:所述5V电源变换电路包括降压稳压器，所述降压稳压器上设有VIN2端口、EN2端口、RT/SY2端口、GND2端口、SW2端 口、B00T2端 口 和FB2端 口 ； VIN2端口连接所述串联锂电池组，VIN2端口与接地端之间设有并联设置的极性电容E6和电容Cl 3，极性电容E6的负极接地； RT/SY2接口通过电阻R26接地； SW2端口与B00T2端口之间设有电容Cl4，SW2端口与FB2端口之间设有电感L2，电感L2的第一端部连接SW2端口，电感L2的第二端部连接FB2端口，并输出5V电源； SW2端口通过二极管D4接地，二极管D4的正极接地，负极连接SW2端口 ； FB2端口通过极性电容E7接地，极性电容E7的负极接地。3.根据权利要求2所述的一种基坑测斜系统用地面供电系统，其特征在于:所述降压稳压器为LM22670降压稳压器。4.根据权利要求1所述的一种基坑测斜系统用地面供电系统，其特征在于:所述3V电源变换电路包括直流变换器，所述直流变换器包括EN3端口、VIN3端口、PG3端口、FB3端口、NC3端 口、PGND3端 口、AGND3端 口、SLEP3端 口、V0S3端 口 和SW3端 口 ； EN3端口和VIN3端口短接，VIN3端口连接所述串联锂电池组，FB3端口、NC3端口、PGND3端口和AGND3端口短接，AGND3端口通电极性电容E8连接VIN3端口，极性电容E8的正极连接VIN3端口，负极连接AGND3接口 ； SW3端口与V0S3端口之间连接电感L3，电感L3的第一端部连接SW3端口，第二端部连接V0S3端口；电感L3的第二端部输出3V的直流电压信号，电感L3的第二端部通过极性电容E9接地，极性电容E9的负极接地。5.根据权利要求4所述的一种基坑测斜系统用地面供电系统，其特征在于:所述直流变换器为TPS62175/7直流变换器。6.根据权利要求1所述的一种基坑测斜系统用地面供电系统，其特征在于:所述升压变换器为LM2588升压变换器。
【文档编号】H02M3/06GK205584018SQ201620345485
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】姜彪, 李荣正, 陈学军
【申请人】上海工程技术大学