基于单片机的水管倾斜仪自动补水调零装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及基于单片机的水管倾斜仪自动补水调零装置，包括：单片机、网络传输模块、驱动电路和补水装置，所述单片机分别与所述网络传输模块和驱动模块连接，所述驱动模块和所述补水装置连接；所述单片机，用于在通过所述网络传输模块接收到补水指令时，并通过所述驱动模块驱动所述补水装置为所述水管倾斜仪补水。本实用新型专利技术可通过网络远程控制为水管倾斜仪进行补水，避免了传统人为调零对仪器设备记录曲线的影响，有效提高倾斜观测数据的可靠性与完整率，大大提高对有些偏远无人台站的数据监控和校准工作，减少对于仪器维护中的人为影响与效率低的情况。

【技术实现步骤摘要】
基于单片机的水管倾斜仪自动补水调零装置
本技术涉及测量仪器领域，具体涉及基于单片机的水管倾斜仪自动补水调零装置。
技术介绍
水管倾斜仪由于砵体内以及长水管内的水分蒸发会发生负向漂移，当数据快要漂出有效测量范围-2V-+2V时，则需要人为的进行仪器调零，此时需要打开水管仪砵体罩子，通过旋钮来调整线性差动变压器(LVDT)位置进行调零。这种人为手动调零的过程实际上对观测仪器的记录曲线影响很大，首先人的活动会对仪器的运行环境产生干扰；其次如果因台站偏远而没有及时的进行仪器调零，测量系统一旦超出量程则不能正常记录数据，使得观测系统的完整率降低，如果期间碰到地震还会缺失仪器的映震资料。
技术实现思路
针对上述技术问题，本技术提供基于单片机的水管倾斜仪自动补水调零装置。本技术解决上述技术问题的技术方案如下：基于单片机的水管倾斜仪自动补水调零装置，包括：单片机、网络传输模块、驱动电路和补水装置，所述单片机分别与所述网络传输模块和驱动模块连接，所述驱动模块和所述补水装置连接；所述单片机，用于在通过所述网络传输模块接收到补水指令时，并通过所述驱动模块驱动所述补水装置为所述水管倾斜仪补水。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。进一步，所述补水装置包括：针管、步进电机、联轴器、丝杠、滑块、轨道和底座；所述轨道设置在所述底座上，所述步进电机固定连接在所述轨道一端的所述底座上，并通过所述联轴器与所述丝杠的一端连接，所述丝杠的另一端与所述轨道另一端的所述底座的支撑部活动连接，所述滑块通过中通的内螺纹与所述丝杠的螺纹配合连接，所述针管的芯杆与所述滑块固定连接，所述针管的外壳与所述支撑部固定连接；所述步进电机转动时，通过所述丝杠带动所述滑块沿所述丝杠移动，所述滑块带动所述芯杆将所述针管内的液体注入所述水管倾斜仪。进一步，所述单片机采用STM32F103单片机。进一步，还包括与所述单片机连接的显示模块。本技术的有益效果是：单片机通过网络传输模块接收远程发送的补水指令，并启动补水装置为水管倾斜仪的砵体补水，能够避免传统人为调零对仪器设备记录曲线的影响，有效提高倾斜观测数据的可靠性与完整率，大大提高对有些偏远无人台站的数据监控和校准工作，减少对于仪器维护中的人为影响与效率低的情况。附图说明图1为本技术实施例提供的基于单片机的水管倾斜仪自动补水调零装置的结构框图；图2为本技术实施例提供的单片机的电路图；图3为本技术实施例提供的步进电机驱动电路图；图4为本技术实施例提供的网络驱动及网络变压器电路图；图5为本技术实施例提供的显示模块电路图；图6为本技术实施例提供的补水装置的结构示意图；图7为水管倾斜仪基本工作原理示意图。图中标注为：1、针管，11、芯杆，12、外壳，2、步进电机，3、联轴器，4、丝杠，5、滑块，51、本体，52和53、轨道滑动部，6、轨道，7、底座，71、电机轴承支架，72、支撑部。具体实施方式以下结合附图对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。图1为本技术实施例提供的基于单片机的水管倾斜仪自动补水调零装置的结构框图，如图1所示，该装置包括：单片机、网络传输模块、驱动电路和补水装置，所述单片机分别与所述网络传输模块和驱动模块连接，所述驱动模块和所述补水装置连接；所述单片机，用于在通过所述网络传输模块接收到补水指令时，并通过所述驱动模块驱动所述补水装置为所述水管倾斜仪的砵体补水。具体的，如图2所示，本专利采用STM32F103单片机，STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARMCortex-M3内核。按性能分成两个不同的系列：STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。增强型系列时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为36MHz，以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能，是16位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存，不同的是SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时，从闪存执行代码，STM32功耗36mA，是32位市场上功耗最低的产品，相当于0.5mA/MHz。图3为步进电机驱动电路图。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；本专利中步进电机程序主要考虑通过调节脉冲数的变化来进行前进后退的动作，从而完成补水过程。本实施例中的网络传输模块采用以太网进行传输，由于STM32系列不是全部都集成以太网控制器，本实施例选用的STM32F103就是不带任何以太网控制器(MAC和PHY都没有)，而STMF107和STMF407集成以太网MAC(没有PHY)。本课题拟使用ENC28J60，它是一个完整的以太网控制器，包含MAC和PHY。ENC28J60虽然似乎与STM32上集成的MAC部分重复造成浪费，优点在于符合IEEE802.3标准的同时只有28个引脚，可以简化设计。配合以太网控制器的网络变压器为hr911105a，电路如图4所示。可选地，在该实施例中，如图5所示，该装置还包括显示模块，用于显示参数，显示模块可采用12864LCD显示模块，分辨率为128*64，工作温度：-20℃～+70℃，支持汉字显示。可选地，在该实施例中，如图6所示，所述补水装置包括：针管1、步进电机2、联轴器3、丝杠4、滑块5、轨道6和底座7；轨道6设置在底座7上，步进电机2固定连接在轨道6一端的底座7的电机轴承支架71上，并通过联轴器3与丝杠4的一端连接，丝杠4的另一端与轨道6另一端的底座7的支撑部72活动连接，滑块5通过本体51上中通的内螺纹与丝杠4的螺纹配合连接，滑块5的下部还固定连接有两个沿轨道方向排列的轨道滑动部52和53，使得滑块5可沿轨道6移动，滑块针管1的芯杆11的底端与滑块5的本体51的上部固定连接，针管的外壳12与支撑部72固定连接。该补水装置的运行原理是，当步进电机转动时，步进电机的输出轴通过丝杠带动滑块沿轨道移动，滑块带动芯杆将针管内的液体注入所述水管倾斜仪的砵体。以下对水管倾斜仪的水分蒸发量(即本专利的装置补水量)的计算过程进行具体介绍,需要注意的是，该计算过程仅用于说明补水量的计算原理，并不用于限制本专利：DSQ型水管倾斜仪基本原理是根据连通管内水面保持自然水平的原理(工作原理见图7)。当连通管两端地基出现相对垂直位移时，两端液面便会相对于仪器钵体发生变化，这种变化，通过浮子、位移传感器等变成电信号输出自动记录。设ρ为液体密度，A1、A2分别为两端钵体的横截面积，Δh为两端相对高差变化量，h1、h2分别为两端钵体内液面的变化量。根据液体的不可压缩性得：ρh1A1＝ρh2A2,Δh＝h1+h2(公式1)从而得到液面的变化使固定在浮子上的差动变压器的铁芯相对于固定在盖板上的线圈作垂直移动，这本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于单片机的水管倾斜仪自动补水调零装置，其特征在于，包括：单片机、网络传输模块、驱动电路和补水装置，所述单片机分别与所述网络传输模块和驱动模块连接，所述驱动模块和所述补水装置连接；所述单片机，用于在通过所述网络传输模块接收到补水指令时，并通过所述驱动模块驱动所述补水装置为所述水管倾斜仪补水。

【技术特征摘要】
1.基于单片机的水管倾斜仪自动补水调零装置，其特征在于，包括：单片机、网络传输模块、驱动电路和补水装置，所述单片机分别与所述网络传输模块和驱动模块连接，所述驱动模块和所述补水装置连接；所述单片机，用于在通过所述网络传输模块接收到补水指令时，并通过所述驱动模块驱动所述补水装置为所述水管倾斜仪补水。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述补水装置包括：针管、步进电机、联轴器、丝杠、滑块、轨道和底座；所述轨道设置在所述底座上，所述步进电机固定连接在所述轨道一端的所述底座上，并通过所述联...

【专利技术属性】
技术研发人员：李垚奇，陈冬柏，
申请(专利权)人：张璐，
类型：新型
国别省市：陕西,61