一种基于群组开关的多通道振弦传感器通道扩展电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于群组开关的多通道振弦传感器通道扩展电路，包括多个用于温度测量和频率测量的振弦模块，与所述振弦模块相连接的且用于控制所述振弦模块电源开关状态的功率开关，与所述振弦模块相连接的且用于切换所述振弦模块至温度测量通道或频率测量通道的群组开关，以及与所述振弦模块、功率开关，以及群组开关相连接的且用于控制其逻辑工作的MCU。本实用新型专利技术的基于群组开关的多通道振弦传感器通道扩展电路将多个振弦模块与多个群组开关组合，在MCU控制下实现多路传感器数据采集；该扩展电路不仅测量准确、快捷、方便；而且可以实现温度测量和频率测量的循环切换，减少了测量过程中群组开关的数量。

A Channel Expansion Circuit for Multi-Channel Vibrating Chord Sensor Based on Group Switch

The utility model discloses a channel expansion circuit of multi-channel vibrating chord sensor based on group switch, which comprises a plurality of vibrating chord modules for temperature measurement and frequency measurement, a power switch connected with the vibrating chord module and used to control the switching state of the power supply of the vibrating chord module, and a power switch connected with the vibrating chord module and used to switch the vibrating chord module to the temperature measurement channel. Or a group switch of a frequency measurement channel, and a MCU connected to the vibrating string module, a power switch, and a group switch for controlling its logical operation. The channel expansion circuit of multi-channel vibrating chord sensor based on group switch of the utility model combines multiple vibrating chord modules with multiple group switches to realize multi-channel sensor data acquisition under the control of MCU. The extended circuit is not only accurate, fast and convenient for measurement, but also realizes the cyclic switching of temperature measurement and frequency measurement, and reduces the number of group switches in the measurement process.

【技术实现步骤摘要】
一种基于群组开关的多通道振弦传感器通道扩展电路
本技术属于电子
，具体地涉及一种基于群组开关的多通道振弦传感器通道扩展电路。
技术介绍
振弦式传感器具有结构简单、坚固耐用、抗干扰能力强、测值可靠、精度与分辨力高和稳定性好等优点。其输出为频率信号，便于远距离传输，因而在土木、水利、矿山等领域得到广泛运用。振弦式传感器数据采集模块就是采集多个振弦式传感器的频率信号，并将频率值发送给上位机。一般多通道振弦式传感器数据采集模块的电路多由激振电路、拾振电路、温度测量电路、MCU和通讯电路组成。而激振、拾振的方法在各种多通道振弦式传感器数据采集模块各不一样，MCU的差别也较大。多通道振弦式传感器数据采集装置是振弦式传感器采集装置的一种，是工程监测自动化系统的一个环节。它的特点是固定安装，多通道测量，远程数据传送等。一般振弦式传感器数据采集模块的电路多由激振电路、拾振电路、MCU和通讯电路组成，多通道采集模块是在上述基础上加上继电器或MOS开关切换矩阵，满足通道选择要求。在控制方法上，主要是激振方法和频率测量上。一般采用扫频处理方法，在仪器的一个共振范围内，从低到高或从高到低。设定的一个频率步长，保证在一个固定的时间完成扫频激振。有两种方法，一是计算步长，通过定时器的定时，控制I/O口的变化；另一种是通过MCU的PWM功能实现扫频输出。在频率计算方法是，切换到拾振后，当第一脉冲来时，打开计时器，第n个脉冲后，终止定时器工作，定时时间为T，则频率为f＝n/T。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本技术的一个目的在于提供一种基于群组开关的多通道振弦传感器通道扩展电路。所述扩展电路将多个振弦模块与多个群组开关组合，在MCU控制下实现多路传感器数据采集。为达到上述目的，本技术采用下述技术方案：一种基于群组开关的多通道振弦传感器通道扩展电路，包括多个用于温度测量和频率测量的振弦模块，与所述振弦模块相连接的且用于控制所述振弦模块电源开关状态的功率开关，与所述振弦模块相连接的且用于切换所述振弦模块至温度测量通道或频率测量通道的群组开关，以及与所述振弦模块、功率开关，以及群组开关相连接的且用于控制其逻辑工作的MCU。优选地，所述振弦模块包括振弦传感器，所述振弦传感器包括频率测量引脚和温度测量引脚；所述MCU通过485总线向所述振弦传感器发送测量指令信号。优选地，所述功率开关与所述振弦模块连接，所述MCU通过控制所述功率开关的通断状态，实现每个振弦模块的电源控制。优选地，所述群组开关包括单刀双掷继电器，所述单刀双掷继电器包括不同的管脚，所述管脚与所述振弦传感器的对应的温度测量引脚或/和频率测量引脚相连接，从而实现所述群组开关在MCU控制下实现所述振弦传感器切换到不同的测量通道。优选地，所述振弦模块均具有唯一的地址识别码，且所述MCU内部存储每个振弦模块的地址识别码。优选地，所述MCU内部设有用于设置所述振弦模块数量和通道类型的寄存器。优选地，所述MCU内部设有用于实时保存有每个通道的频率值或/和温度值的内存。优选地，所述MCU上设有对外数字接口，用户可通过所述数字接口访问设备内存，获取实时数据、修改所述寄存器的运行参数。优选地，所述MCU控制所述功率开关并使其接通所述振弦模块的电源，所述MCU通过485总线向所述振弦模块发送地址识别码，并检查发送的所述地址识别码与所述振弦模块地址识别码是否相同；若相同，则所述MCU向所述振弦传感器发送测量指令信号，所述振弦传感器接收到所述测量指令信号后自动测量不同温度和频率通道的数值，并将测得的数值发送至MCU,所述MCU将所述数值存储在内存中。优选地，所述通道可以全部是振弦传感器的频率测量通道，也可以是一半频率测量通道一半温度测量通道，或者全部是温度测量通道。本技术的有益效果如下：本技术的基于群组开关的多通道振弦传感器通道扩展电路将多个振弦模块与多个群组开关组合，在MCU控制下实现多路传感器数据采集；例如使用12个单刀双掷继电器和4个振弦模块来测量16个通道频率信号或8个通道频率信号+8个通道温度信号；该扩展电路不仅测量准确、快捷、方便；而且可以实现温度测量和频率测量的循环切换，减少了测量过程中群组开关的数量。附图说明下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1为第一组群组开关电路；图2为第二组群组开关电路；图3为振弦模块和功率开关电路；图4为外部通道接口电路。具体实施方式为了更清楚地说明本技术，下面结合优选实施例和附图对本技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本技术的保护范围。在本技术的一个实施方式中，提供一种基于群组开关的多通道振弦传感器通道扩展电路，包括4个用于温度测量和频率测量的振弦模块，与振弦模块相连接的且用于控制振弦模块电源开关状态的功率开关，与振弦模块相连接的且用于切换振弦模块至温度测量通道或频率测量通道的群组开关，以及与振弦模块、功率开关，以及群组开关相连接的且用于控制其逻辑工作的MCU。在本实施方式中，如图3所示，每个振弦模块和功率开关电路的连接方式都是相同的。例如第一个振弦模块包括振弦传感器S14435DY，振弦传感器S14435DY包括频率测量引脚VM1_S-以及温度测量引脚K1和K2；振弦传感器S14435DY设有485接口，MCU通过485总线向振弦传感器S14435DY发送测量指令信号。功率开关包括三极管Q1018050,三极管Q1018050与振弦传感器S14435DY连接，MCU与三极管Q1018050的节点VW_POW1连接，MCU发送电平信号控制三极管Q1018050的通断状态，从而实现功率开关对振弦传感器S14435DY的电源控制。振弦模块支持通用的地址码访问。在本实施方式中,如图1、图2和图4所示，每个群组开关电路的连接方式都是相同的。群组开关包括负责外部通道接口的振弦正信号接入的第一组群组开关和负责外部通道接口的振弦负信号和温度传感器的负信号切换到GND的第二组群组开关；第一组群组开关包括4个群组开关,第二组群组开关包括8个群组开关。例如第一组群组开关的第一个群组开关包括单刀双掷继电器HK4100FDC5V，单刀双掷继电器HK4100FDC5V包括管脚SENSOR1+、SENSOR4+、SENSOR2+、SENSOR3+和VM1_S+，所述管脚SENSOR1+、SENSOR4+、SENSOR2+、SENSOR3+分别通过对应的通道接口S1、S4、S2、S3与第二组群组开关的管脚SENSOR1-、SENSOR4-、SENSOR2-、SENSOR3-连接；第二群组开关的管脚K1-、K2-分别通过通道接口W1、W2与振弦传感器的对应的温度测量引脚K1、K2连接；单刀双掷继电器HK4100FDC5V的管脚VM1_S+与振弦传感器的对应的频率测量引脚VM1_S+相连接，从而实现MCU控制群组开关将振弦传感器切换到不同的测量通道。测量通道可以全部是振弦传感器的频率测量通道，也可以是一半频率测量通道一半温度测量通道，或者全部是温度测量通道。振弦模块均具有唯一的地址识别码，且MCU内部存本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于群组开关的多通道振弦传感器通道扩展电路，其特征在于，包括多个用于温度测量和频率测量的振弦模块，与所述振弦模块相连接的且用于控制所述振弦模块电源开关状态的功率开关，与所述振弦模块相连接的且用于切换所述振弦模块至温度测量通道或频率测量通道的群组开关，以及与所述振弦模块、功率开关，以及群组开关相连接的且用于控制其逻辑工作的MCU。

【技术特征摘要】
1.一种基于群组开关的多通道振弦传感器通道扩展电路，其特征在于，包括多个用于温度测量和频率测量的振弦模块，与所述振弦模块相连接的且用于控制所述振弦模块电源开关状态的功率开关，与所述振弦模块相连接的且用于切换所述振弦模块至温度测量通道或频率测量通道的群组开关，以及与所述振弦模块、功率开关，以及群组开关相连接的且用于控制其逻辑工作的MCU。2.根据权利要求1所述一种基于群组开关的多通道振弦传感器通道扩展电路，其特征在于，所述振弦模块包括振弦传感器，所述振弦传感器包括频率测量引脚和温度测量引脚；所述MCU通过485总线向所述振弦传感器发送测量指令信号。3.根据权利要求1所述一种基于群组开关的多通道振弦传感器通道扩展电路，其特征在于，所述功率开关与所述振弦模块连接，所述MCU通过控制所述功率开关的通断状态，实现每个振弦模块的电源控制。4.根据权利要求2所述一种基于群组开关的多通道振弦传感器通道扩展电路，其特征在于，所述群组开关包括单刀双掷继电器，所述单刀双掷继电器包括不同的管脚，所述管脚与所述振弦传感器的对应的温度测量引脚或/和频率测量引脚相连接，从而实现所述群组开关在MCU控制下实现所述振弦传感器切换到不同的测量通道。5.根据权利要求2所述一种基于群组开关的多通道振弦传感器通道扩展电路，其特征在于，所述振弦模块均具有唯一的地址识别码，且所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：许利凯，柳莹，赵静，谷利，
申请(专利权)人：河北稳控科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河北,13