无线倾角传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种无线倾角传感器，角度传感器与射频发射模块连接，安装在被测物体上，角度传感器对倾斜角度数据进行拾取后，射频发射模块通过天线将角度信号发射出去，射频接收模块接收角度信号，并通过ＲＳ２３２数据线上传角度信号。解决了测量时现场布线困难的问题，并且便于数据的储存和管理，模块化设计使得元件的更换方便。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种测量技术，特别涉及一种土木建筑物倾斜角度的无线测量用传感器。
技术介绍
在有毒、核辐射、地质灾害易发等人员不宜进入的特殊场合，有时需要对桥梁设 施、高楼建筑(特别是危险建筑)的倾斜角度进行监测。如果采用传统的有线角度传感器， 则会带来现场布线困难等实际问题。
技术实现思路
本技术是针对现在有线的倾角传感器不适合复杂地形的测量问题，提出了一 种无线倾角传感器，实现高楼，桥梁等土木结构的倾斜角度无线测量。 本技术的技术方案为一种无线倾角传感器，包括角度传感器、射频发射模块 和射频接收模块，角度传感器与射频发射模块连接，安装在被测物体上，角度传感器对倾斜 角度数据进行拾取后，射频发射模块通过天线将角度信号发射出去，射频接收模块接收角 度信号，并通过RS232数据线上传角度信号。 所述射频发射模块和射频接收模块选用nRF9E5芯片，nRF9E5无线收发模块与无 线倾角传感器主板通过插槽连接。 本技术的有益效果在于本技术无线倾角传感器，解决了测量时现场布 线困难的问题，并且便于数据的储存和管理，模块化设计使得元件的更换方便。附图说明图1为本技术无线倾角传感器结构示意图； 图2为本技术无线倾角传感器中无线发射模块原理图； 图3为本技术无线倾角传感器印刷电路板布线图。具体实施方式如图1所示，角度传感器2与射频发射模块3连接，安装在土木建筑物1上，角度 传感器2对倾斜角度数据进行拾取后，射频发射模块3通过天线将角度信号发射出去，放置 在远端监控室内的射频接收模块4负责接收角度信号，并通过RS232数据线5上传到笔记 本电脑6进行显示与处理。 1、倾斜角度数据拾取 在本实例中，我们选取了 ADXL202E数字式角度传感器来获取建筑物的倾斜角度。 其测量原理是通过测量倾斜面上的静态重力分量，然后进行反正弦函数运算间接得到倾斜 角度值。选择ADXL202E的主要原因是该芯片体外围电路设计简单、功耗低；可直接输出数 字式角度信号(P丽波)，便于与射频发射模块连接。通过对ADXL202E外围电路的设计，倾斜角度传感器的设计分辨率为0. 01度，动态测量范围5Hz满足土木建筑物倾斜角度测量的 要求。 2、倾斜角度数据射频传输 在倾斜角度无线发射模块方面，我们选用了 NORDIC公司的nRF9E5芯片。主要是 考虑到(1) nRF9E5在软件编程方面和业界通用的8051单片机寄存器设置基本兼容，可利 用Keil-C进行模块化编程，编程成本较低。(2)nRF9E5可在433MHz的ISM(工业、科学、医 疗)频段工作，433M属于国际免费开放的无线电频段，小功率情况下不受无线电通信管制。 (3)与同功率的2. 46Hz的蓝牙等射频模块相比，nRF9E5在发射距离和绕过障碍物能力方面 具有明显的优势。在本实例中，我们为了延长无线角度传感器的电池供电时间，通过编程将 nRF犯5的发射功率设为-lOdB，采用3. 3V供电，空间无障碍无线传输距离为100米左右。 实现角度信号稳定可靠的无线传输是本技术的至关重要的一部分。如图2所 示，系统级射频芯片年nRF9E5将高频电路和许多外围元件集成到了芯片内部，将数字电路 对高频通信的影响降至最小。为了获得较好的无线通信性能，我们严格按照nRF 9E5的数 据手册来设计该模块。为了减少电路板噪声对无线射频通信的干扰，我们将nRF 9E5做成 单独的电路板。在母板上留出插槽，nRF9E5主控电路通过插槽与母路板上的数字式传感器 进行通信。亦方便了在nRF9E5模块发生故障时进行更换。 3、传感器印刷电路版PCB的制作 无线倾角传感器为一数模混合电路，PCB布线就显得尤为重要。若布线或制版不 好，系统实际性能往往达不到设计要求。为此，采取主要措施包括(l)地线层的设计一个 较好的接地层可以产生一个理想的OV参考电压，使所有的器件容易去藕合。本电路中，我 们采用1.6mm厚的双层板，所有的布线和元件放在同一面，另一面为接地层。在信号布线层 里的空余部分都布成地平面，保证系统有一个可靠的地线层。此外，不让两个地信号共用一 个接地过孔，以免在两个焊盘之间产生串扰。(2)电源布线电源线尽量放宽，在进入信号 模块之前加去耦电容。在本电路中加了一个10 ii F和一个0. 01 ii F的电容来抵抗外来高频 干扰。采用星形布线，电路的数字部分和RF部分有各自的电源线路。 图3为传感器模板最终的PCB布线图。其中，U1为程序存储器EEPR0M ;U2为9针 串口 RS3232，设置RS232接口的则是为了在信号接收端与PC机连接，见图1所示；U3为数字 式角度传感器ADXL202E ;U4为电源控制芯片MAX1676 ;BT为纽扣锂电池插座；J2为nRF9E5无线收发器插槽。 4、传感器程序固化 上述3部分主要完成无线倾角传感器的硬件设计。传感器要正常工作，还需要 (1)将数据采集和射频传输软件下载到EEPROM中。所需软件，我们已经用Keil C编写完 成。并已用编程器将.Hex目标代码烧写、固化到EEPROM中。用户只需给传感器上电，传感 器即可工作。(2)此外，我们利用VC++开发了 PC端的射频数据接收与RS232通信程序，可 免费向用户提供。据此，用户即可参照图l将各功能模块连接起来，实现高楼，桥梁等土木 结构的倾斜角度无线测量。权利要求一种无线倾角传感器，包括角度传感器，其特征在于，还包括射频发射模块和射频接收模块，角度传感器与射频发射模块连接，安装在被测物体上，角度传感器对倾斜角度数据进行拾取后，射频发射模块通过天线将角度信号发射出去，射频接收模块接收角度信号，并通过RS232数据线上传角度信号。2. 根据权利要求1所述无线倾角传感器，其特征在于，所述射频发射模块和射频接收 模块选用nRF9E5芯片，nRF9E5无线收发模块与无线倾角传感器主板通过插槽连接。专利摘要本技术涉及一种无线倾角传感器，角度传感器与射频发射模块连接，安装在被测物体上，角度传感器对倾斜角度数据进行拾取后，射频发射模块通过天线将角度信号发射出去，射频接收模块接收角度信号，并通过RS232数据线上传角度信号。解决了测量时现场布线困难的问题，并且便于数据的储存和管理，模块化设计使得元件的更换方便。文档编号G01B21/22GK201514211SQ20092007211公开日2010年6月23日 申请日期2009年5月13日 优先权日2009年5月13日专利技术者古文海, 孙玉国, 杜铭唐, 赵庄庄 申请人:上海理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线倾角传感器，包括角度传感器，其特征在于，还包括射频发射模块和射频接收模块，角度传感器与射频发射模块连接，安装在被测物体上，角度传感器对倾斜角度数据进行拾取后，射频发射模块通过天线将角度信号发射出去，射频接收模块接收角度信号，并通过ＲＳ２３２数据线上传角度信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙玉国，古文海，赵庄庄，杜铭唐，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]