一种应用于纵向钢卷位移监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种应用于纵向钢卷位移监测装置及方法，装置包括控制模块和机械结构，所述控制模块包括MSP430单片机、三个位移传感器、GPRS模块以及外围模拟电子线路，所述机械结构包括插入装置、三向凸轮自锁装置、底座装置和位移测量装置。所述MSP430单片机通过其内部SD16_A模数模块将三个位移传感器采集到的信号转换成位移量，然后将数据通过GPRS模块发送到手机；所述三条水银柱配合三个位移传感器可以采集信号，本发明专利技术利用三向凸轮机构，固定在钢卷内壁，随着钢卷的位移，实现对位移变化精确测量，该装置成本低、功耗低、测量精度高、安全可靠，采用该装置对钢卷行业安全、高效率运行起着重要的作用，其成本低特性可适应市场的极大推广。

A Displacement Monitoring Device and Method for Longitudinal Coil

【技术实现步骤摘要】
一种应用于纵向钢卷位移监测装置及方法
本专利技术涉及一种应用于纵向钢卷位移监测装置及方法，属于位移监测

技术介绍
钢卷位移实时监测目的是判断钢卷是否发生位移，保证存放、运输过程的安全；钢铁行业一直是我国一个特色产业，在国民经济中占据很大比重，其中大型钢卷是一个重要的产品，产品广泛应用于医药、化工、环保、粮油、饲料、建材等行业，成为一个必不可少的建材。由于钢卷的体积一般很大，而且钢卷一般都不容易被固定，无论是在厂房存放，还是在运输的过程中都十分容易滚动，可能造成财产损失，以及生命危险。目前对钢卷的位移监测，一般是人工目视判断或者人工测量，人工测量显然是不准确，一是微小的位移肉眼识别不了，必然会埋下安全隐患；二是不能做到远程实时监测，浪费大量的人力物力，智能化程度低，效率低。本设计是利用超低功耗的MSP430单片机，通过位移传感器实时采集数据，配合GPRS模块，实现对钢卷位移的实时采集，降低成本，提高精度，保证实时性、可靠性。
技术实现思路
针对以上方法存在的不足，本专利技术提出了一种成本较低且便于使用的纵向钢卷位移监测装及方法，其能够实现对钢卷位移的实时采集，可适应市场的极大推广。本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是。一种应用于纵向钢卷位移监测装置及方法，包括主控电路和机械结构，所述主控电路包括电源模块、控制模块、信号采集电路、GPRS模块、电量检测模块、单片机唤醒模块；所述机械结构包括插入装置、三向凸轮自锁装置、底座装置和位移测量装置，位移测量装置里面放主控电路和三条水银柱；电源模块给系统供电，信号采集电路将电阻应变片采集到的电压信号传输给单片机，单片机内部的SD16_A模块将此模拟电压信号转换成数字信号，单片机再将转换得到的数据通过GPRS模块发送到手机端，电量检测模块可以检测电源模块的电量，当电量不足时，以便及时提醒工作人员更换电池，唤醒模块与信号采集电路并联，单片机处于睡眠状态时，唤醒模块可以唤醒单片机，使其工作。进一步的，所述的电源模块采用3.7V和12V的电池组，其中3.7V的电池组经过芯片U1转换成3.3V电压给单片机供电，U1采用稳压芯片LM1117，12V的电池组经过芯片U4转换成5V电压给GPRS使用，芯片U5采用稳压芯片7805，芯片U1的第三引脚通过按键S1接3.7V电源且通过电容C1、C3接地，芯片U1的第一引脚接地，芯片U1的第二、第四引脚经过转换得到3.3V电源，且通过电容C2、C4接地；芯片U4的第三引脚通过按键S2接12V电源且与电容C18的一端相接，电容C18的另一端接于三极管Q1的第二引脚，芯片U4的第二引脚也接于Q1的第二引脚，芯片U4的第一引脚经过转换得到5V电源，5V电源通过电容C20接于Q1的第二引脚，三极管Q1的第一引脚通过电阻R19接芯片U3的第58引脚，三极管Q1的第三引脚接地。进一步的，所述的控制模块包括芯片U3及其外围电路，芯片U3采用MSP430FG477单片机，芯片U3第八、第九引脚之间接晶振Y1，芯片U3的第六十引脚通过电容C17接地，芯片U3的第一、第五十二、第八十引脚接3.3V电压，同时经电容C19接地，芯片U3的第七十、七十一、七十二、七十三、七十四引脚分别接下载口P1的第一、第二、第三、第四、第五引脚，下载口P1的第六、第七分别接3.3V电源和地，芯片U3的第七、第五十三、第七十八、第七十九引脚接地。进一步的，所述的信号采集电路包括芯片U2，U2采用285-12基准电压芯片，信号采集电路采用桥式电路，基准电压芯片为信号的采集提供基准电压，信号采集电路共有三组。进一步的，所述的GPRS模块由芯片U7和SD卡组成，芯片U7采用SIM800，芯片U7的第一引脚通过电阻R10接地，芯片U7的第二、第十七、第十八、第二十九、第三十九、第四十五、第四十六、第五十四、第五十八、第五十九引脚接地，芯片U7的第九引脚通过电阻R11接于芯片U3的第七十五引脚，芯片U7的第十引脚通过电阻R14接于芯片U3的第七十六引脚，芯片U7的第五十五、第五十六、第五十七引脚接于5V电源，并且通过电容C13和电容C14接地，芯片U7的第五十二引脚通过电阻R17接地，芯片U7的第三十引脚接于SD卡的第一引脚，芯片U7的第三十一引脚通过电阻R20电阻R22接于SD卡的第六、第一引脚，芯片U7的第三十二引脚通过电阻R18接于SD卡的第三引脚，芯片U7的第三十三引脚通过电阻R21接于SD卡的第二引脚，SD卡的第四引脚接地。进一步的，所述的电量检测模块包括芯片U5、芯片U6，芯片U5的第四引脚通过电阻R25接于3.7V电源，芯片U5的第三引脚通过电阻R24接于3.7V电源，电阻R25的一端通过电容C23接于电阻R30的一端，电阻R30的另一端接地，芯片U5的第二、第六引脚接于电阻R30的一端，芯片U7的第七引脚接地，芯片U5的第五引脚通过电阻R26接于芯片U3的第五十九引脚，电阻R26的一端接于二极管1N4148的阴极，二极管1N4148的阳极接地，芯片U6的接法同芯片U5。进一步的，所述的单片机唤醒模块包括六个电压比较器U8、U9、U10、U11、U12、U13及其外围电路，U8的第一引脚接芯U3第55引脚，U8的第二引脚接芯片U3的第55引脚,U8的第三引脚分别通过电阻R32、电阻R33接U9的第一、第二引脚，电阻R33通过电容C25、电阻R37并联接地，U9的第三引脚接二极管D3的阴极，D3的阳极通过电阻R41接于3.3V电源，D3的阳极接于电容C28的正极，电容C28的阴极接地，电容C28的正极端接于芯片U3的第十引脚；U10的第一引脚接芯U3第51引脚，U10的第二引脚接芯片U3的第54引脚,U10的第三引脚分别通过电阻R35、电阻R36接U11的第一、第二引脚，电阻R36通过电容C26、电阻R37并联接地，U11的第三引脚接二极管D4的阴极，D4的阳极通过电阻R41接于3.3V电源；U12的第一引脚接芯U3第49引脚，U12的第二引脚接芯片U3的第50引脚,U12的第三引脚分别通过电阻R38、电阻R39接U13的第一、第二引脚，电阻R39通过电容C27、电阻R40并联接地，U13的第三引脚接二极管D5的阴极，D5的阳极通过电阻R41接于3.3V电源。进一步的，所述的插入装置由上、下两部分组成，该上部分是转动杆101，下部分是传动长轴102，该上、下部分采用间隙配合，方便安装与拆卸。进一步的，所述的三向凸轮自锁装置2由三向凸轮齿轮轴201、推杆202、斜楔204、弹簧203、轴承205和轴承垫206组成，在一对推力球轴承205中间加装有轴承垫206，使三向凸轮齿轮轴201与水平面垂直放置。进一步的，所述的底座装置由底座301、底座支架302、连杆套303和支撑座304组成，底座301与底座支架302由双头螺柱连接，底座支架302与推杆202由连杆套303连接，保证三向凸轮201与推杆202作用后，推杆202延底座支架302方向伸出，与钢卷内壁卡紧，支撑座304与底座支架302采用过盈配合，保证整个装置与水平面平行。本专利技术的有益效果是。电路采用桥式应变片电路，抗干扰性能强，电源模块以及唤醒模块的设计很大程度上降低了功耗，由该电路和机械结构可构成钢卷纵向位移检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于纵向钢卷位移监测装置及方法，其特征是，包括主控电路和机械结构，所述主控电路包括电源模块、控制模块、信号采集电路、GPRS模块、电量检测模块、单片机唤醒模块；所述机械结构包括插入装置、三向凸轮自锁装置、底座装置和位移测量装置，位移测量装置里面放主控电路和三条水银柱；电源模块给系统供电，信号采集电路将电阻应变片采集到的电压信号传输给单片机，单片机内部的SD16_A模块将此模拟电压信号转换成数字信号，单片机再将转换得到的数据通过GPRS模块发送到手机端，电量检测模块可以检测电源模块的电量，插入装置用以在安装位移测量装置时传递扭矩，三向凸轮自锁装置接受所传递的扭矩，旋转某一较小角度，推动推杆卡紧钢卷内壁，并在拔出插入装置后形成自锁，底座装置起到固定作用，使钢卷位移监测装置在安装时与安装平面平行。

【技术特征摘要】
1.一种应用于纵向钢卷位移监测装置及方法，其特征是，包括主控电路和机械结构，所述主控电路包括电源模块、控制模块、信号采集电路、GPRS模块、电量检测模块、单片机唤醒模块；所述机械结构包括插入装置、三向凸轮自锁装置、底座装置和位移测量装置，位移测量装置里面放主控电路和三条水银柱；电源模块给系统供电，信号采集电路将电阻应变片采集到的电压信号传输给单片机，单片机内部的SD16_A模块将此模拟电压信号转换成数字信号，单片机再将转换得到的数据通过GPRS模块发送到手机端，电量检测模块可以检测电源模块的电量，插入装置用以在安装位移测量装置时传递扭矩，三向凸轮自锁装置接受所传递的扭矩，旋转某一较小角度，推动推杆卡紧钢卷内壁，并在拔出插入装置后形成自锁，底座装置起到固定作用，使钢卷位移监测装置在安装时与安装平面平行。2.根据权利要求1所述的一种应用于纵向钢卷位移监测装置及方法，其特征在于，所述电源模块采用3.7V和12V的电池组，其中3.7V的电池组经过芯片U1转换成3.3V电压给单片机供电，U1采用稳压芯片LM1117，12V的电池组经过芯片U4转换成5V电压给GPRS使用，芯片U5采用稳压芯片7805，芯片U1的第三引脚通过按键S1接3.7V电源且通过电容C1、C3接地，芯片U1的第一引脚接地，芯片U1的第二、第四引脚经过转换得到3.3V电源，且通过电容C2、C4接地；芯片U4的第三引脚通过按键S2接12V电源且与电容C18的一端相接，电容C18的另一端接于三极管Q1的第二引脚，芯片U4的第二引脚也接于Q1的第二引脚，芯片U4的第一引脚经过转换得到5V电源，5V电源通过电容C20接于Q1的第二引脚，三极管Q1的第一引脚通过电阻R19接芯片U3的第58引脚，三极管Q1的第三引脚接地。3.根据权利要求1所述的一种应用于纵向钢卷位移监测装置及方法，其特征在于，所述信号采集电路包括芯片U2及其外围电路，芯片U2采用285-12基准电压芯片，芯片U2的第四引脚接地，芯片U2的第八引脚通过电阻R3接与5V电源，同时通过电容C7接地，信号采集电路采用桥式电路，基准电压芯片为信号的采集提供基准电压，信号采集电路共有三组，一组包含电阻R1、电阻R2、应变片电阻R4、电阻R5、电容C5、电容C6、电容C8，另一组包含电阻R6、电阻R7、应变片电阻R8、电阻R9、电容C9、电容C10、电容C11，最后一组包含电阻R12、电阻R13、应变片电阻R15、电阻R16、电容C12、电容C15、电容C16。4.根据权利要求1所述的一种应用于纵向钢卷位移监测装置及方法，其特征在于，所述电量检测模块包括芯片U5、芯片U6，芯片U5的第四引脚通...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭栋，张顺如，孙鹏，王怀，陈钟，李聪，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37