[发明专利]智能型锚杆传感器及其校表方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿支护锚杆监测仪表。

背景技术

目前，在煤矿支护中，为了生产安全要对支护锚杆情况进行监测。端头锚固型的金属锚杆的承载应力反映为锚杆螺栓与托盘的作用力。监测时，将一个带有通孔的电阻桥式应力传感器安装在锚杆的螺母与托盘之间即可测量出锚杆的受力，锚杆应力并非锚杆的锚固力，锚杆应力反映了锚杆对顶板的支护能力。锚杆应力传感器是这样的，首先设计一个弹性元件，当力作用到弹性元件上时，弹性体产生形变，在弹性体筒壁上900等分粘贴由4个单桥应变计，4个单桥组成一个电阻全桥，当筒壁受力产生形变时，电桥失去原有的平衡输出一个不平衡电压，通过锚杆传感器将电压信号放大，经过A/D转化后由单片计算机采集通过接口输出到上位通讯分站。锚杆传感器亦称为锚杆应力表或锚杆监测仪。

目前市场上的锚杆传感器如图1所示，它是由单片机、通讯模块RSM3485、AD转换模块、数码显示模块、运算放大器、电阻桥式应力传感器及校准电位器所组成。其不足是：1、信号校准时需要用两个电位器进行校准，一点一点的调节电位器，非常麻烦，有时需要10几分钟，且只能调到2级以下；而且电位器是机械部件，会因为振动，温度，跌落而发生变化，根本就不能保证产品长期稳定性。2、类似产品都是使用红外数传来完成简单的数据采集等功能，红外数传距离小于1.5米，不能完成自动抄表，抄表时，工作人员需站在凳子上用矿灯照射红外头才能读取数据，不能完成自动抄表。

发明内容

本发明的目的是为解决锚杆传感器校表困难和抄表困难问题，对其进行改进，设计一种智能型锚杆传感器。

一种智能型锚杆传感器，它是由单片机、通讯模块RSM3485、AD转换模块、数码显示模块、运算放大器、电阻桥式应力传感器所组成，其特征在于，它还包括一个无线数据传输模块和智能型数据采集器；其中：

所述的无线数据传输模块嵌入上述单片机和通讯模块RSM3485电路中；嵌入时，无线数据传输模块的脚RXD和通讯模块RSM3485的脚RXD同时连接到单片机脚TXD上，通讯模块RSM3485的脚TXD通过一个二极管联接到单片机脚RXD上，无线数据传输模块的脚TXD通过一个电阻与上述二极管和单片机脚RXD的接点相连；

所述的智能型数据采集器由主控模块M430FG4618、无线数据传输模块、按键模块ZLG7290B、电池接口、人机交互液晶模块通讯连接而成。

上述无线数据传输模块是高度集成超低功耗半双工微功率模块，比如深圳市安美通科技有限公司生产的高度集成的超低功耗模块SX1212。

当用户使用智能型数据采集器时，通过按键模块ZLG7290B发送命令给主控模块M430FG4618时，主控模块M430FG4618U1自动识别键盘命令，并且根据液晶模块当前处于哪个界面，从而发送不同的命令给无线数据传输模块，无线数据传输模块再通过无线电波发给智能型锚杆传感器；智能型数据采集器同时接收智能型锚杆传感器发出的信号。

本发明智能型锚杆传感器通过二极管和电阻构成精确配合电路，使通讯模块RSM3485和无线数据传输模块兼容连接到同一接口上，单片机发送时通讯模块RSM3485和无线数据传输模块同时接收，当无线数据传输模块发送时因有二极管的存在，通讯模块RSM3485的电路不受影响，当通讯模块RSM3485发送时因有电阻的存在，无线数据传输模块的电路不受影响，实现了无线校对时不会影响到系统的在线检测通讯功能。

智能型锚杆传感器的模拟信号由电阻桥式应力传感器产生，由AD转换模块采集；由电脑软件通过联网直接设定地址；由单片机内置的E2PPROM完成数据存储；由数码显示模块连接数码管完成数据显示；由通讯模块RSM3485完成监测系统的通讯；由无线数据传输模块和智能型数据采集器完成无线校表和抄表功能。

使用时，电阻桥式应力传感器通过快速接头与智能型锚杆传感器相联，单片机通过SPI接口得到最终数据，处理后即可在数码管显示并存储起来，通过智能型数据采集器或者在线传输进行采集数据、数据存储、设定参数，并可将数据上传PC机进行数据处理。单片机接收智能型数据采集器的无线指令，并且完成自动校表、抄表，参数设置等。