[实用新型]一种适用于物联网的振弦式传感器数据采集仪

说明书

一种适用于物联网的振弦式传感器数据采集仪，包括电源模块、微处理器模块、起振模块、拾振模块、窄带物联网通讯模块、选通开关、显示屏、按键和多路传感器，其中：电源模块由锂电池配合缓冲电容组成，可适用于板上不同电流的使用需求；窄带物联网通讯模块由通讯芯片及SIM卡组成，用于传输数据及控制指令，起振模块用于接收微处理器模块产生的方波信号，并经由光耦将方波电压幅值升高，再经由选通开关选择的多路传感器中的一路振弦式传感器接入而其他传感器保持断开状态。因采用了窄带物联网通讯模块，可实时的传输数据及控制指令；精简的电路优化以及多通道复用的设计可以完成多传感器数据采集的任务。

技术领域

本实用新型涉及振弦式数据采集仪技术领域，具体涉及一种适用于物联网的振弦式传感器数据采集仪。

背景技术

振弦式传感器以紧绷的金属弦作为敏感元件，多用于建筑、道路、水利等工程检测领域，可以检测到结构体的微小位移或者形变。

现有的大多数工程由于工期时间长，需要在合适的地点长时间对结构体的健康进行检测。而传统的振弦式传感器采集仪多为单通道采集，对多个传感器同时进行采集时需要布置多台采集仪；传统的振弦式传感器采集仪也并没有考虑低功耗的使用需求，需要定时补充能耗；并且其数据采集分析及参数调整都需要人员现场手动操作，极影响使用体验。

如公开号为CN209280029U的“基于窄带物联网通信的工程结构物监测数据单通道采集系统”，其仅通过CPU模块和窄带物联网即NB-LoT模块自身功耗低的特性来节省功耗；公开号为CN201707028U的实用新型“采用无线传感器网络技术的低功耗振弦式应变采集装置”中，虽然采取了非测量时系统进入休眠模式和SD卡存储数据降低通讯功耗等方法来降低功耗，但在测量模式下并未采取措施降低功耗。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述的技术缺陷，提供了一种适用于窄带物联网的超低功耗多通道振弦式数据采集仪。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种适用于物联网的振弦式传感器数据采集仪，包括电源模块、微处理器模块、起振模块和拾振模块，所述微处理器模块与窄带物联网通讯模块信号连接，所述窄带物联网通讯模块用于传输数据及控制指令，所述微处理器模块与起振模块信号连接，所述起振模块与选通开关信号连接，所述选通开关与拾振模块信号连接，所述拾振模块与微处理器模块信号连接；所述起振模块用于接收微处理器模块产生的方波信号，并经由光耦将方波电压幅值升高，再经由选通开关选择的多路传感器中的一路振弦式传感器接入而其他传感器保持断开状态，传感器的返回信号经过拾振模块处理后返回至微处理器模块。

优选地，还包括显示屏和按键，所述显示屏和按键均与微处理器模块信号连接，用于实时显示测频结果、电池电压、通讯状态；所述按键包括开关按键、复位按键、调试用的通道选择按键。

优选地，所述电源模块包括配有缓冲电容的聚合物锂电池和开关MOS管开关。所述起振模块和选通开关通过升压芯片的输出供电，所述微处理器模块、拾振模块和窄带物联网通讯模块通过电源模块直接供电。所述MOS管开关用于控制各个部分电源通断。

优选地，所述微处理器模块包括单片机和外围电路，所述单片机通过外围电路分别与电源模块、微处理器模块、起振模块、拾振模块和窄带物联网通讯模块电性连接，所述单片机内设有非易失性存储器。

优选地，所述起振模块包括升压芯片以及高速光耦芯片，用于直接将单片机的激励信号转化为频率合适的起振信号。

优选地，所述拾振模块包括第一级前端调理及放大电路、第二级带通滤波电路、第三级可调放大电路、第四级波形转换电路；内部仅包含一套信号处理电路，用于对多通道传感器信号进行处理。

优选地，所述窄带物联网通讯模块通过带有电平转换的收发线与单片机连接，用于云端控制，进行数据和指令的实时收发。