[實用新型]一種基于微控制器的含沙量磁監測系統

有效

• 申請號: 201420068539.6
• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN203786278U
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 劉三軍;易正江;張彥鋒
• 申請（專利權）人: 焦作大學
• 主分類號: G01R33/02
• 分類號: G01R33/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及水文水質的低功耗磁監測領域，特別是一種基于微控制器的含沙量磁監測系統。

背景技術

磁場監測在水文水質探測、地質勘探、煤礦開采等領域具有非常重要的作用。例如通過磁場探測可以判斷湖泊河流的水質的好壞（例如含沙量）。而測量范圍大、量程寬、精度高和響應速度快、低功耗以及控制靈活、便攜實用是磁場探測儀必須具有的特性。因此，如何面向工程實踐應用，采用微電子化設計，模塊體積小，功耗低，操作靈活方便的磁場探測儀，是現代磁場探測儀設計和研究的目標。

含沙量對黃河水文水質影響極大，因為沙中含有一定的鐵磁物質，所以通過磁場對鐵磁物質的檢測可以對黃河含沙量做出準確的判斷。

發明內容

本實用新型的目的是要提供一種基于微控制器的含沙量磁監測系統。

為達到上述目的，本實用新型是按照以下技術方案實施的：

一種基于微控制器的含沙量磁監測系統，其特征在于，包括微控制器、三軸磁傳感器、電源、按鍵、RAM和上位機，所述微控制器通過SPI總線接口連接三軸磁傳感器，所述的三軸磁傳感器控制和測量3個分立的磁通傳感器，每個傳感器在其相應平行的磁場內感應磁場變化信號；電源連接微控制器的電源接口，為整個系統供電；按鍵的信號輸出端連接微控制器的信號輸入端，為微控制器輸入控制信號；RAM通過擴展接口連接微控制器，擴展微控制器的存儲空間；上位機通過RS-232接口連接微控制器，便與計算機進行數據通信。

作為本實用新型的進一步優化方案，所述微控制器為MSP430單片機，MSP430單片機集成有顯示器。

作為本實用新型的進一步優化方案，所述三軸磁傳感器為PNI?11096系列三軸磁傳感器。

作為本實用新型的進一步優化方案，所述按鍵為4×4行列陣式按鍵。

與現有技術相比，本實用新型的磁監測系統可滿足多通道同時測量，硬件電路在3.3V穩壓供電情況下，工作時的電流消耗不超過2mA，功率不超過4mW；系統有較大的磁場測量范圍（±420μT）和較高的分辨率（5.5×10-3μT），磁滯低，探測精度較高；抗干擾性能好，本設計采用PNI?11096系列三軸磁傳感器，有較高的信噪比，抗電子干擾能力強；線性度好，溫度穩定性高。由于系統有較低的功耗，測量范圍大、精度高、抗干擾性能好以及成本低等優點，其市場應用前景十分廣闊。

附圖說明

圖1為本實用新型的電路結構框圖。

具體實施方式

下面結合附圖以及具體實施例對本實用新型作進一步描述，在此實用新型的示意性實施例以及說明用來解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型的限定。

如圖1所示的基于微控制器的含沙量磁監測系統，其特征在于，包括微控制器、三軸磁傳感器、電源、按鍵、RAM和上位機，所述微控制器通過SPI總線接口連接三軸磁傳感器，所述的三軸磁傳感器控制和測量3個分立的磁通傳感器，每個傳感器在其相應平行的磁場內感應磁場變化信號；電源連接微控制器的電源接口，為整個系統供電；按鍵的信號輸出端連接微控制器的信號輸入端，為微控制器輸入控制信號；RAM通過擴展接口連接微控制器，擴展微控制器的存儲空間；上位機通過RS-232接口連接微控制器，便與計算機進行數據通信。

它具有集成液晶驅動電路，而用其他微控制器時還要采用獨立的液晶驅動芯片，減少硬件的同時降低了功耗，提高了可靠性。另外，MSP430單片機具有豐富的中斷口，片內資源豐富，有多種省電模式。本系統設計采用3.3V電壓供電，晶振頻率選擇較低的32768Hz，并經分頻，在特定的場合可輸出更低的振蕩頻率，目的是充分降低功耗，所述微控制器為MSP430單片機，MSP430單片機集成有顯示器。

所述三軸磁傳感器為PNI?11096系列三軸磁傳感器。PNI?11096系列是在PNI公司的磁通傳感器的基礎上研制出的一種低磁測量應用專項集成電路，可以控制和測量3個分立的磁通傳感器，每個傳感器都會在其相應平行的磁場內感應磁場變化。PNI?11096包括了信號調理電路、采樣、A/D轉換電路等，其主要參數如下：寬電壓、低功耗，2.2到5.0?VDC，工作電流為1μA~500μA；優化設計，功耗在3V供電情況下工作電流<5μA，在靜態模式下工作電流<1μA；采樣率為2000次/秒；全數字接口，遵從SPI協議；封裝，26?pad?Die?28?pin?MLF；工作溫度為-20~70度；工作頻率為175kHz。

作為本實用新型的進一步優化方案，所述按鍵為4×4行列陣式按鍵。

本實用新型的技術方案不限于上述具體實施例的限制，凡是根據本實用新型的技術方案做出的技術變形，均落入本實用新型的保護范圍之內。