[發明專利]一種基于WIFI的無線振弦應變采集裝置及其實現方法

在審

• 申請號: 201810556618.4
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN108895995A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 賈布裕;余曉琳;顏全勝;陳雙銳;許潔煒;楊錚;陳宇軒;辛錦煬;解兵林;羅宇蕃;趙盈皓
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01B17/04
• 分類號: G01B17/04;G08C17/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種基于WIFI的無線振弦應變采集裝置，應用于橋梁監測系統的數據采集，所述橋梁監測系統包括鋼弦傳感器、WIFI振弦采集裝置和上位機采集軟件，其特征在于，所述WIFI振弦采集裝置包括：控制器、供電模塊、高壓升壓電路、高壓開關、信號調理電路、以及WIFI無線模塊；所述控制器與供電模塊、WIFI無線模塊、高壓升壓電路、以及信號調理電路連接；所述鋼弦傳感器連接高壓開關和信號調理電路；所述供電模塊為控制器、信號放大與調理電路、高壓升壓電路、以及WIFI無線模塊供電；所述供電模塊為控制器、信號調理電路、高壓升壓電路、以及WIFI無線模塊提供電源；

所述上位機采集軟件通過WIFI路由器將采集頻率指令傳輸到WIFI振弦采集裝置的WIFI無線模塊，WIFI振弦采集裝置通過WIFI無線模塊將所述采集頻率指令傳輸至控制器,所述控制器連接高壓升壓電路，控制器通過輸出PWM信號控制高壓升壓電路產生高壓，所述高壓升壓電路將電壓升高到130～180V高壓，然后經過高壓開關以脈沖高壓激勵的方式將高壓加載到鋼弦傳感器，加載一定時間后，關斷高壓開關，鋼弦傳感器在高壓激勵下進行振蕩,并輸出電壓信號，所述信號調理電路對電壓信號進行調整，所述信號調理電路連接控制器，所述控制器采集調整后的信號并計算頻率，然后通過WITI無線模塊將頻率值傳輸至上位機采集軟件顯示。

2.根據權利要求1所述的基于WIFI的無線振弦應變采集裝置，其特征在于，所述控制器采用STM32F103ARM7處理器，并設置用于量產時進行功能測試的USART1串口，以及用于連接WIFI無線模塊的USART2串口。

3.根據權利要求1所述的基于WIFI的無線振弦應變采集裝置，其特征在于，所述WIFI無線模塊采用CSR-C322芯片及其外圍電路構成。

4.根據權利要求1所述的基于WIFI的無線振弦應變采集裝置，其特征在于，所述高壓升壓電路包括場效應管(Q1)、第一二極管(D1)、第一電感(L1)、第二電容(C2)、第三電容(C3)、第二電阻(R2)、第六電阻(R6)、第七電阻(R7)、第八電阻(R8)、第二十九電阻(R29)、第一比較器、以及驅動芯片；所述場效應管(Q1)采用IRF7450場效應管；所述驅動芯片采用UCC27324芯片；所述第一比較器采用LM2903D比較器；第一二極管(D1)必須采用肖特基二極管FR107；所述第二電容(C2)必須采用耐壓值250V以上的電容；

所述驅動芯片的第二引腳通過第六電阻(R6)接收控制器輸出的PWM信號，驅動芯片的第一引腳、第三引腳、第四引腳、以及第八引腳均接地，驅動芯片的第五引腳懸空不使用，第六引腳連VCC電源電壓，第七引腳通過第二十九電阻(R29)連接到場效應管(Q1)的柵極；所述場效應管(Q1)的源極接地；所述場效應管(Q1)的漏極分別連接第一電感(L1)的一端和第一二極管(D1)的陽極；所述第一電感(L1)的另一端連接3.3V電源；所述第二電容(C2)的正極分別連接第一二極管(D1)的陰極和第二電阻(R2)的一端，構成接入高壓開關的VCC電壓端；所述第二電容(C2)的負極和場效應管(Q1)的源極以及第七電阻(R7)的一端均接地；所述第七電阻(R7)的另一端分別連接第二電阻(R2)的另一端和第一比較器的第二引腳，所述第一比較器的第三引腳分別連接第三電容(C3)的一端和第八電阻(R8)的一端，所述第三電容(C3)的另一端接地，所述第八電阻(R8)的另一端接3.3V電源；所述比較器的第一引腳構成高壓激勵電路的輸出端并連接控制器的第十五引腳，第四引腳接地，第八引腳連接3.3V電源。

5.根據權利要求4所述的基于WIFI的無線振弦應變采集裝置，其特征在于，所述高壓升壓電路中，所述第二電阻(R2)采用10M電阻，第七電阻(R7)采用200K電阻，調整二者的比值可得到相應的高壓，高壓Vh＝R2/R7*1.5V。