基于磁耦合的无源无线应变监测传感器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于磁耦合的无源无线应变监测传感器，包括磁耦合线圈、整流单元、DC

【技术实现步骤摘要】
基于磁耦合的无源无线应变监测传感器


[0001]本技术属于道桥工程应变监测领域，具体涉及一种基于磁耦合的无源无线应变监测传感器。

技术介绍

[0002]静态应变测量是道桥静载试验的重要内容。静态应变直接反映在外荷载作用下的局部受力情况。在施工、运营、维护中，进行应变的实时监测，反映监测目标的健康状况。在工程上具有重要意义
[0003]目前的工程监测中，由测量人员使用仪器对多个监测点进行数据采集并记录，需要在每个传感器预埋点将传感器信号线缆接入采集仪读取数据。这种方式操作复杂，人工成本高。而通过电池供电的无线通信传感器则存在电池更换困难的问题。

技术实现思路

[0004]为了解决传统应变监测存在的操作复杂，人工成本高、电池更换困难的技术问题，本技术提供了一种基于磁耦合的无源无线应变监测传感器，包括：磁耦合线圈、整流单元、DC
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DC单元、储能及电源管理单元、主控单元、无线通信模块、振弦模块和探头；
[0005]所述磁耦合线圈与外部发射机电性连接，所述磁耦合线圈与所述整流单元电性连接，所述整流单元与所述DC
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DC单元电性连接，所述DC
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DC单元与所述储能及电源管理单元电性连接，所述储能及电源管理单元与所述主控单元电性连接，所述储能及电源管理单元通过MOS2逻辑控制电路与所述无线通信模块电性连接，所述储能及电源管理单元通过 MOS1逻辑控制电路与所述振弦模块电性连接，所述MOS1逻辑控制电路和所述MOS2逻辑控制电路分别与所述主控单元的两个I/O接口一一对应连接，所述探头与所述振弦模块电性连接，所述振弦模块与所述主控单元双向通信连接，所述主控单元与所述无线通信模块双向通信连接，所述无线通信模块与外部接收装置通信连接。
[0006]优选地，所述整流单元包括：
[0007]电感L1、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5和电容C8；
[0008]所述电感L1、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7依次并联连接，电容 C7的一端与二极管D3的正极连接，电容C7的另一端与二极管D5的正极连接，二极管 D3的正极还与二极管D2的负极连接，二极管D5的正极还与二极管D4的负极连接，二极管D2的正极与二极管D4的正极连接后，再与地线连接，二极管D3的负极与二极管D5 的负极连接后，再与DC
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DC单元的正输入端连接，电容C8的一端与所述DC
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DC单元的正输入端连接，电容C8的另一端与地线连接。
[0009]优选地，所述DC
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DC单元包括：XLSEMI芯片及其外围电路，具体连接关系为：
[0010]所述整流单元的输出端与所述DC
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DC单元的正输入端连接，所述DC
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DC单元的正输入端与电容C1N的一端连接，DC
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DC单元的负输入端与电容C1N的另一端连接，电容CIN 与电
容C1并联连接，电容C1的一端与电容CC的一端连接，电容CC的一端与XLSEMI 芯片的引脚5连接，电容CC的另一端与XLSEMI芯片的引脚4连接，XLSEMI芯片的引脚3与二极管D1的负极、电感L1的一端连接，电感L1的另一端与电容C2、电容COUT、电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与电阻R1的一端、XLSEMI芯片的引脚2连接，电容CIN、电容C1、电容C2、电容COUT、电阻R1的另一端均与地线连接，XLSEMI芯片的引脚1、二极管D1的正极均与地线连接。
[0011]优选地，所述MOS2逻辑控制电路包括：电阻R6、R7、MOS2和电容C9；
[0012]电阻R7的一端与主控单元的IO2接口连接，电阻R7的另一端与MOS2的栅极、电阻 R6的一端连接，电阻R6的另一端与电压VCC、MOS2的源极连接，MOS2的漏极与无线通信模块的供电接口、电容C9的一端连接，电容C9的另一端与地线连接。
[0013]优选地，所述MOS1逻辑控制电路包括：电阻R8、R9、MOS2和电容C10；
[0014]电阻R9的一端与主控单元的IO1接口连接，电阻R9的另一端与MOS1的栅极、电阻 R8的一端连接，电阻R8的另一端与电压VCC、MOS1的源极连接，MOS1的漏极与振弦模块的供电接口、电容C10的一端连接，电容C10的另一端与地线连接。
[0015]优选地，所述振弦模块与所述主控单元采用串口通信方式进行数据交互。
[0016]优选地，所述无线通信模块采用Lora远距离传输，通过串口通信方式与单片机进行数据交互。
[0017]优选地，所述主控单元包括：单片机或PLC。
[0018]本技术提供的技术方案所带来的有益效果是：
[0019]1)应变监测传感器具有超低功耗电源管理，通过主控单元(如单片机)对各个功能单元用电进行管理，并通过周期性休眠唤醒的方式降低功耗。低功耗模式下电流消耗低至 1uA。
[0020]2)通过无源无线的取电方式，应变监测传感器无需电池或接线方式供电，免去了电池更换维护与铺设线缆的问题。相较传统监测模式节省了人力物力。
[0021]3)采用磁耦合的方式，应变监测传感器完全无需任何物理上的外部接口，可以完全内置的方式进行安装部署。为安装和使用提供了便利。由于具有储能能力和低功耗设计，相对的降低了发射机的功率要求，相对的增加了无线能量传输的距离。
附图说明
[0022]下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中：
[0023]图1为本技术的基于磁耦合的无源无线应变监测传感器结构功能示意图。
[0024]图2为本技术基于磁耦合的无源无线应变监测传感器的整流单元的电路原理图。
[0025]图3为本技术基于磁耦合的无源无线应变监测传感器的DC
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DC单元的电路原理图。
[0026]图4为本技术基于磁耦合的无源无线应变监测传感器MOS1逻辑控制电路和 MOS2逻辑控制电路的电路原理图，其中图4中(a)对应MOS2逻辑控制电路、图4中(b)对应MOS1 逻辑控制电路。
具体实施方式
[0027]为了对本技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本技术的具体实施方式。
[0028]参考图1，图1为本技术的基于磁耦合的无源无线应变监测传感器结构功能示意图，本实施例提供了一种基于磁耦合的无源无线应变监测传感器，包括：磁耦合线圈、整流单元、DC
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DC单元、储能及电源管理单元、主控单元、无线通信模块、振弦模块和探头；
[0029]所述磁耦合线圈与外部发射机电性连接，所述磁耦合线圈与所述整流单元电性连接，所述整流单元与所述DC
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DC单元电性连接，所述DC
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DC单元与所述储能及电源管理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于磁耦合的无源无线应变监测传感器，其特征在于，包括：磁耦合线圈、整流单元、DC
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DC单元、储能及电源管理单元、主控单元、无线通信模块、振弦模块和探头；所述磁耦合线圈与外部发射机电性连接，所述磁耦合线圈与所述整流单元电性连接，所述整流单元与所述DC
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DC单元电性连接，所述DC
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DC单元与所述储能及电源管理单元电性连接，所述储能及电源管理单元与所述主控单元电性连接，所述储能及电源管理单元通过MOS2逻辑控制电路与所述无线通信模块电性连接，所述储能及电源管理单元通过MOS1逻辑控制电路与所述振弦模块电性连接，所述MOS1逻辑控制电路和所述MOS2逻辑控制电路分别与所述主控单元的两个I/O接口一一对应连接，所述探头与所述振弦模块电性连接，所述振弦模块与所述主控单元双向通信连接，所述主控单元与所述无线通信模块双向通信连接，所述无线通信模块与外部接收装置通信连接。2.如权利要求1所述的基于磁耦合的无源无线应变监测传感器，其特征在于，所述整流单元包括：电感L1、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5和电容C8；所述电感L1、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7依次并联连接，电容C7的一端与二极管D3的正极连接，电容C7的另一端与二极管D5的正极连接，二极管D3的正极还与二极管D2的负极连接，二极管D5的正极还与二极管D4的负极连接，二极管D2的正极与二极管D4的正极连接后，再与地线连接，二极管D3的负极与二极管D5的负极连接后，再与DC
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DC单元的正输入端连接，电容C8的一端与DC
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DC单元的正输入端连接，电容C8的另一端与地线连接。3.如权利要求1所述的基于磁耦合的无源无线应变监测传感器，其特征在于，所述DC
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DC单元包括：XLSEMI芯片及其外围电路，具体连接关系为：所述整流单元的输出端与所述DC
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DC单元的正...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鸿涛，阎毓杰，王楠，王宠，邢思玮，李乐，王红军，
申请(专利权)人：武汉海王科技有限公司，
类型：新型
国别省市：