专利名称：无线位移传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种位移传感器技术，具体的说是一种无线位移传感器。
背景技术：
关于位移传感器，目前主要是采用有线连接形式，位移信号由数据线连接到外部 指定的信号处理电路，这些电路包括电平转换电路、信号放大电路、单片机电路和与PC机 通讯的电路，最后由PC机进行数据分析、处理和显示，这种有线连接方式不仅增添了硬件 投资，还容易造成因有线连接的插拔器件频繁使用所导致的一些故障。
实用新型内容为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种无线位移传感器，该无线位移传 感器可以实现一体化连接，无需通过接口单元插拔连接方式，而将数据直接通过无线方式 传输至数据处理设备。本实用新型采用的技术方案如下无线位移传感器，包括壳体，壳体的一端安装工作状态指示灯，壳体的另一端安装 测杆、测杆端部的测头，其特征在于，壳体端部安装一个天线，壳体内腔中设有电路主控板、 容栅模块和可充电电池。其中，天线通过信号线和电路主控板连接；可充电电池通过电路主控板上的触点 接连器件和电路主控板连接；容栅模块是通过信号线和电路主控板连接，并通过可充电电 池供电。上述工作状态指示灯是通过信号线和电路主控板连接的。上述电路主控板和容栅模块均通过限位柱固定限位在壳体内腔中。容栅模块的定栅与测杆上黏贴的动栅表面接触，定栅和动栅通过静电耦合来实现 其位移的测量，当测杆移动时，动栅和定栅接触面积发生变化，即耦合面积变化，电容变化 量发生改变，电容变化量和耦合变化量成正比关系。同时，耦合变化量和位移变化量也是正 比关系，这样通过容栅模块内部的电路就能计算并输出表示当前位移的一系列信号。另外，本实用新型无线位移传感器，其电路主控板集成了电源管理模块和功能模 块，电源管理模块包括稳压/分压单元和电池电量监控单元，功能模块包括脉冲信号处理 单元、CPU单元和射频单元。为了使本实用新型无线位移传感器的壳体密封完整，在上述壳体的正面设有前盖 板，在壳体的背面还设有后盖板，前盖板和后盖板均可拆卸和安装。此外，分别在前、后盖板 和壳体的卡口部位设有前、后密封圈，并在前盖板的表面贴一层防水膜，可使无线位移传感 器达到良好的防水效果。由于容栅模块集成了置零按钮、公英制转换按钮和显示器窗口，因此在前盖板上 留有相应的位置，使上述按钮及显示器窗口便于手动操作和数据观察。另外，本实用新型无线位移传感器壳体还设有两个安装孔，用于将无线位移传感器固定。本实用新型无线位移传感器与现有技术相比，具有如下优点1、无线位移传感器数据接口为无线通讯模式，硬件采用射频电路设计，软件基于 无线通讯工作时序，无需通过接口单元插拔连接方式，而将数据通过无线方式直接传输至 数据处理设备。2、无线位移传感器采用携带方便的可充电电池作为工作电源，电池设计在无线位 移传感器内，完全实现外部无线化及设备一体化；同时，可以有效减少能量损耗，延长电池 的使用时间。3、可以设计组网协议，实现无线位移传感器作为无线传感器网络中传感器节点的 功能，可将多个无线位移传感器分布在有效通讯距离范围内各个测量点，即能够完成与主 机交互，组建成无线传感网络。
图1所示是本实用新型无线位移传感器的结构组成示意图。图2所示是本实用新型无线位移传感器的俯视结构示意图。图3所示是本实用新型无线位移传感器拆除后盖板的仰视结构示意图。 图4所示是本实用新型无线位移传感器的内部电路组成示意框图。图5所示是本实用新型无线位移传感器的组网工作示意图。附图1-3中，1-壳体，2-容栅模块，3-电路主控板，4_可充电电池，5_前盖板，6_后 盖板，7-前密封圈，8-后密封圈，9-天线，10-工作状态指示灯，11-测杆，12-测头，13-安装 孔，14-置零按钮，15-公英制转换按钮，16-显示器窗口，17-限位柱。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说 明。图1中，无线位移传感器，包括壳体1，其基本组成有前盖板5，前密封圈7，容栅模 块2，后密封圈8，电路主控板3，可充电电池4、后盖板6，天线9，工作状态指示灯10，测杆 11和测头12。图2中，容栅模块2集成了置零按钮14、公英制转换按钮15和显示器窗口 16，因 此在前盖板5上留有了相应的位置，使其方便人工操作和数据观察。图3中，电路主控板3通过限位柱17固定限位在壳体1内腔中，可充电电池4通 过电路主控板3上的触点接连器件连接。此外，在后盖板6和壳体1的卡口部位设有后密 封圈8，使其具有良好的密封及防水性能。另外，在壳体1还设有两个安装孔13，用于将无线位移传感器固定。本实用新型无线位移传感器，前盖板5和壳体1的卡口部位设有前密封圈7，针对 提高前盖板5密封性及防水性设计，前盖板5、后盖板6均可方便的拆卸和安装，以便电路主 控板3硬件和软件更新，以及可充电电池4的更换；可充电电池4为无线位移传感器提供电 源，保证各个电子元器件用电要求；天线9用于无线通讯功能；工作状态指示灯10用于指 示当前无线位移传感器工作状态；测头12用于与被测物接触，当被测物体移动时，测杆11随着测头12移动，容栅模块2感应位移信号，在显示器窗口 16显示当前位移值，同时产生 与之对应的脉冲信号。图4中，本实用新型无线位移传感器的内部电路由电路主控板、容栅模块和相应 的信号线组成，其中电路主控板集成电源管理模块和功能模块，电源管理模块由稳压/分 压单元和电池电量监控单元组成，功能模块由脉冲信号处理单元，CPU单元和射频单元组 成。本实用新型无线位移传感器选择可充电Li电池，所选的Li电池电压特性是电池 电量充足时电压为4. 2V，随着电池的使用，电压很快降低到3. 8V，3. 8V是该所选Li电池的 平台电压，电池电量的80%集中在平台电压处，随着电池的继续使用，电压消耗至3. 8V以 下时，电池电量将会出现迅速下降的现象，直至电池过度放电保护，即此时Li电池输出电 压为0V。根据所选Li电池的电压特性，本实用新型设计的监控当前电池电量就是通过监控 该Li电池输出电压来实现的。可充电电池连接到稳压/分压单元，经稳压分压单元生成-1. 5V和3. 3V电压，生 成的-1. 5V电压用于容栅模块的供电需求，生成的3. 3V电压用于CPU单元、射频单元和脉 冲信号处理单元的供电需求。可充电电池连接到电池电量监控单元，本实用新型无线位移传感器的电池电量监 控单元设置3. 4V电压为监控的标准，当可充电电池电压大于3. 4V时，电池电量监控单元输 出为3. 3V，反之，电池电量监控单元输出为0V。电池电量监控单元输出信号至CPU单元，由 CPU单元根据电池电量监控单元输出的电平控制工作状态指示灯。上述选用3. 4V电压作为 监控的标准，是根据实验数据分析得到，当Li电池电压降低到3. 4V时，如果继续使用，还可 以工作2个小时，之后Li电池放电保护，输出电压为0V。经稳压分压单元生成的-1.5V电压输入至容栅模块，容栅模块输出高电压0V、低 电压-1. 5V的时钟脉冲信号和数据脉冲信号，脉冲信号输入至脉冲信号处理单元，经脉冲 信号处理单元将时钟脉冲信号和数据脉冲信号放大和反向生成相同频率高电平3. 3V、低电 平OV的脉冲信号，并发送至CPU单元，由CPU单元完成信号的采集。射频单元由无线通讯芯片、外接晶体振荡器、电感、电容和天线组成，其中无线通 讯芯片集成了频率调试器、带解调器的接收器、功率放大器、晶体振荡器和调节器。射频单元连接到CPU单元，CPU单元通过SPI接口对射频单元进行编程和配置，无 线通讯芯片集成的晶体震荡器产生高频震荡信号，CPU单元将待发送数据信息由SPI接口 发送到无线通信芯片，无线通信芯片利用该高频震荡信号生成附加数据信息的微波信号， 经由电感和电容组成的滤波电路后，发送到天线，并由天线辐射出去。无线位移传感器作为网络结构中终端节点使用时，其功能由主控板上的CPU单元 编程实现，通过对CPU单元编程使传感器拥有唯一的ID号，并且对CPU单元编程驱动射频 电路，完成向主机发送信息，以及接收来自主机发来信息。该无线位移传感器向主机发送带 有自身ID号的入网请求，发送之后等待主机反馈信息，如果主机发来同意该传感器入网信 息，则该传感器加入网络通讯模式；如果主机没有发来允许入网请求或者发来拒绝该无线 位移传感器入网请求信息，该传感器继续向主机发送入网请求，直到主机允许该无线位移 传感器入网为止。图5中，本实用新型无线位移传感器组网工作详述如下[0039]Sl 无线位移传感器首先检测自身电池电量是否充足，如果充足，执行S3操作；否 则，执行S2操作。S2 指示灯不断闪烁，执行Sl操作。S3 无线位移传感器向主机发出入网请求，然后执行S4操作。S4 接收主机命令，执行S5操作。S5 判断主机是否同意入网，如果主机同意该无线位移传感器入网，执行S6操作； 否则，执行Si操作。S6 无线位移传感器检测自身电池电量是否充足，如果充足，执行S8操作；否则， 执行S7操作。S7 指示灯不断闪烁，执行S6操作。S8 无线位移传感器向主机发送数据，然后执行S9操作。S9 确认主机是否接收到无线位移传感器发送的数据，如果接收到，执行S6操作； 否则，执行Si操作。
权利要求1.无线位移传感器，它包括壳体，壳体的一端安装工作状态指示灯，壳体的另一端安装 测杆、测杆端部的测头，其特征在于，壳体安装工作状态指示灯的一端还安装一个天线，壳 体内腔中设有电路主控板、容栅模块和可充电电池；所述天线通过信号线和电路主控板连 接；所述可充电电池通过电路主控板上的触点接连器件和电路主控板连接；所述容栅模块 是通过信号线和电路主控板连接，通过可充电电池供电；所述电路主控板集成电源管理模 块和功能模块，所述电源管理模块包括稳压/分压单元和电池电量监控单元，所述功能模 块包括脉冲信号处理单元、CPU单元和射频单元。
2.根据权利要求1所述的无线位移传感器，其特征在于，所述工作状态指示灯通过信 号线和电路主控板连接，所述容栅模块的定栅与测杆上黏贴的动栅表面接触。
3.根据权利要求1所述的无线位移传感器，其特征在于，所述电路主控板和容栅模块 均通过限位柱固定限位在壳体内腔中。
专利摘要本实用新型公开了一种无线位移传感器，它包括壳体，壳体的一端安装工作状态指示灯，另一端安装测杆、测杆端部的测头，其特征在于，壳体安装工作状态指示灯的一端还安装一个天线，壳体内腔中设有电路主控板、容栅模块和可充电电池；天线通过信号线和电路主控板连接；可充电电池通过电路主控板上的触点接连器件和电路主控板连接；容栅模块是通过信号线和电路主控板连接，通过可充电电池供电；电路主控板集成电源管理模块和功能模块，电源管理模块包括稳压/分压单元和电池电量监控单元，功能模块包括脉冲信号处理单元、CPU单元和射频单元。本实用新型无线位移传感器采用携带方便的可充电电池作为工作电源，电池设计在其壳体内，完全实现外部无线化及设备一体化。
文档编号G01B7/02GK201867168SQ20102064181
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月6日 优先权日2010年12月6日
发明者常月, 廖旭涛, 徐文华, 曹光暄 申请人:安徽省建设工程勘察设计院