一種地磁感應裝置及檢測終端的製作方法

2023-09-24 05:12:40

本發明涉及探測技術領域，具體而言，涉及一種地磁感應裝置及檢測終端。

背景技術：

現有技術中檢測位移常用的檢測裝置有水銀開關或滾珠傾角開關。水銀開關是把高濃度水銀密封在玻璃殼體裡面，再引出兩個引腳連接外面的電路。水銀是劇毒物質，一旦玻璃外殼破裂水銀滲出就會對周圍環境造成很大的破壞。水銀的凝固溫度為-29℃，採用水銀開關的設備在負29度範圍是無法正常工作的，我國北方大部分地區冬天戶外溫度均超過這個溫度，因此我國北方很多地區不能使用。

傾角開關是在殼體嵌入兩個簧片，簧片之間放置一個金屬滾珠，傾角開關當處於切斜狀態時導通，恢復平衡斷開。低溫下使用傾角開關時殼體裡面回潮會把滾珠凍住，這會使傾角開關一直處於斷開或閉合的狀態，使其失去功效。此外，使用時間稍長後，傾角開關裡面的簧片和金屬滾珠會發生氧化，造成接觸不良和誤報的情況。滾珠長期處於一個固定的狀態會使兩個簧片中的一個變形，造成傾角開關失效。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種地磁感應裝置及檢測終端，以解決上述問題。

本發明提供的一種地磁感應裝置，其包括：地磁感應接口、使能電路、信號輸入電路和電感器，所述地磁感應接口與所述使能電路和信號輸入電路分別連接，所述電感器設置於所述地磁感應接口，所述使能電路連接有控制器，所述控制器與所述信號輸入電路連接。

在位置發生變化時，所述電感器產生電磁感應信號，所述輸入電路接收所述電磁感應信號並生成第一電信號，所述使能電路接收所述電磁感應信號並生成使能信號，所述控制器接收所述使能信號後接收所述第一電信號。

可選的，所述使能電路包括：第一電感線圈、第一電阻、第二電阻、第一電容和第一穩壓管；

所述第一電感線圈和第一電阻串聯於所述地磁感應接口與控制器之間，所述第二電阻的一端連接於所述第一電感線圈與所述第一電阻之間、另一端接地，所述第一電容的一端連接於所述第一電阻與所述控制器之間、另一端接地，所述第一穩壓管的一端連接於所述第一電阻與所述控制器之間、另一端接地。

可選的，所述第一穩壓管為雙向穩壓管。

可選的，所述地磁感應裝置連接有電源，所述電源內設置有低功耗管理晶片，所述電源分別與所述信號輸入電路、控制器和電感器連接。

可選的，所述信號輸入電路包括：第二電感線圈、第三電阻、第四電阻、第二電容、第三電容、第二穩壓管和場效應管；

所述第二電感線圈和第二電容串聯於所述地磁感應接口與地之間，所述第三電阻的一端連接於所述第二電感線圈與第二電容之間、另一端通過第二穩壓管接地，所述場效應管的漏極連接於所述第三電阻與所述第二穩壓管之間、源極與所述電源連接、柵極通過第三電容接地，所述電源通過所述第四電阻與所述控制器連接，所述場效應管的柵極還連接於所述控制器與第四電阻之間。

可選的，所述第二穩壓管為雙向穩壓管，所述場效應管為PNP型場效應管。

可選的，所述地磁感應裝置還包括分壓電路，所述分壓電路包括第五電阻和第六電阻，所述第五電阻和第六電阻串聯於所述電源與地之間，所述控制器連接於所述第五電阻與第六電阻之間，所述第五電阻和第六電阻為分壓電阻。

可選的，所述地磁感應裝置還包括水銀開關電路，所述水銀開關電路與所述控制器連接。

本發明還提供一種檢測終端，其包括：放大電路、控制器、電源和上述地磁感應裝置。

所述地磁感應裝置與所述控制器連接，所述控制器與所述放大電路連接，所述控制器連接有通信裝置，所述通信裝置連接有上位機，所述電源分別與所述控制器、地磁感應裝置、放大電路連接。

所述地磁感應裝置用於監測地磁的擾動，並根據地磁的擾動情況產生使能信號和第一電信號。

所述控制器用於在接收到所述使能信號後，接收並轉發所述第一電信號至所述放大電路。

所述放大電路用於接收所述第一電信號並將所述第一電信號放大生成第二電信號。

所述控制器用於接收並通過所述通信裝置向所述上位機發送所述第二電信號。

可選的，所述通信裝置為無線通信傳輸裝置，所述檢測終端應用於井蓋監測系統。

本發明提供一種地磁感應裝置及檢測終端，檢測終端包括地磁感應裝置、控制器、電源和放大電路。地磁感應裝置包括：地磁感應接口、使能電路、信號輸入電路和電感器。地磁感應接口與使能電路和信號輸入電路分別連接，電感器設置於地磁感應接口，使能電路與控制器連接，控制器與信號輸入電路連接。當位置變化時電感器會產生電磁感應信號，輸入電路接收電磁感應信號並生成第一電信號，使能電路接收電磁感應信號並生成使能信號，控制器在接收到使能信號後接收第一電信號。如此設置可有效避免地磁感應裝置靈敏度低和使用過程中會造成誤觸發以及在低溫環境下不能工作的問題。

為使本發明的上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1示出了本發明實施例提供的一種地磁感應裝置結構框圖。

圖2示出了本發明實施例提供的一種使能電路的電路原理圖。

圖3示出了本發明實施例提供的一種信號輸入電路的電路原理圖。

圖4示出了本發明實施例提供的一種分壓電路的電路原理圖。

圖5示出了本發明另一實施例提供的一種檢測終端的系統框圖。

圖標：10-地磁感應裝置；110-電感器；120-地磁感應接口；130-使能電路；R1-第一電阻；R2-第二電阻；L1-第一電感線圈；C1-第一電容；VD1-第一穩壓管；140-信號輸入電路；R3-第三電阻；R4-第四電阻；L2-第二電感線圈；C2-第二電容；C3-第三電容；Q1-場效應管；VD2-第二穩壓管；150-分壓電路；R5-第五電阻；R6-第六電阻；160-水銀開關電路；20-控制器；30-電源；40-放大電路；50-通信裝置；60-上位機。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例只是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

在本發明的描述中，除非另有明確的規定和限定，術語「設置」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本發明的範圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

如圖1所示，本發明提供了一種地磁感應裝置10，其包括電感器110、地磁感應接口120、使能電路130和信號輸入電路140。

所述電感器110設置於所述地磁感應接口120，所述地磁感應接口120分別與所述使能電路130和信號輸入電路140連接，所述使能電路130連接有控制器20，所述信號輸入電路140與所述控制器20連接。

當位置發生變化或方向發生改變時，所述電感器110產生電磁感應信號，所述信號輸入電路140接收所述電磁感應信號並生成第一電信號，所述使能電路130接收所述感應信號並生成使能信號，所述控制器20接收到所述使能信號後接收所述第一電信號。

結合圖2所示，可選的，所述使能電路130與所述地磁感應接口120連接，所述地磁感應接口120包括1和2兩個引腳，所述使能電路130與引腳2連接，所述使能電路130包括第一電感線圈L1、第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容C1和第一穩壓管VD1。

具體的，所述第一電感線圈L1和第一電阻R1串聯於所述地磁感應接口120與控制器20之間。所述第二電阻R2的一端連接於所述第一電感線圈L1與所述第一電阻R1之間，另一端接地。所述第一電容C1的一端連接於所述第一電阻R1與所述控制器20之間，另一端接地。所述第一穩壓管VD1的一端連接於所述第一電阻R1與所述控制器20之間，另一端接地。

如此設置使得所述電感器110在檢測到所述地磁感應裝置10位置發生變化時，所述電感器110產生感應信號。所述使能電路130通過所述地磁感應接口120接收所述電平信號通過第一電感線圈L1和第一電阻R1生成是使能信號傳送至所述控制器20，所述使能電路130與所述的控制器20的使能端連接。當所述控制器20的使能端接收所述使能信號後，所述控制器20開始工作並處於工作狀態。

需要說明的是，所述第一電阻R1的阻值比所述第二電阻R2的阻值小。在本實施例中，可選的，所述第一電阻R1的阻值為2.3千歐，所述第二電阻R2的阻值為10千歐。所述第一電感線圈L1的匝數和第一電容C1的電容大小根據實際情況進行選取即可，所述控制器20為微型控制器(Microcontroller Unit；MCU)。

地磁感應裝置10工作過程需在接通電源的情況下實現，因此，可選的，所述地磁感應裝置10連接有電源30，所述電源30內設置有低功耗管理晶片，所述電源30分別與所述控制器20和所述信號輸入電路140連接。需要說明的是，所述低功耗管理晶片工作在一種輕載高效模式下，使所述低功耗管理晶片在整個負載範圍內實現高效率。該輕載高效模式主要通過兩個方面進行：一方面是使系統正常工作時處於PWM模式，在空載或者輕載條件下，進入PFM工作模式，通過減少開關動作，降低了開關損耗，從而獲得低功耗和高轉換效率。另一方面是通過輸出過功率限制環路，不但減少功率電晶體的導通功耗，還節省了晶片的空間和成本。如此設置可有效降低所述電源30的耗電量。此外，在本是實施例中，可選的，所述電源30輸出電壓為U。

結合圖3所示，可選的，所述信號輸入電路140與所述地磁感應接口120的引腳1連接，所述信號輸入電路140包括所述信號輸入電路140電路包括：第二電感線圈L2、第三電阻R3、第四電阻R4、第二電容C2、第三電容C3、第二穩壓管VD2和場效應管Q1。

具體的，所述第二電感線圈L2和第二電容C2串聯於所述地磁感應接口120與地之間，所述第三電阻R3的一端連接於所述第二電感線圈L2與第二電容C2之間、另一端通過第二穩壓管VD2接地。所述場效應管Q1的漏極連接於所述第三電阻R3與所述第二穩壓管VD2之間、源極與所述電源30連接、柵極通過第三電容C3接地。所述電源30通過所述第四電阻R4與所述控制器20連接，所述場效應管Q1的柵極還連接於所述控制器20與第四電阻R4之間。

如此設計使得所述電感器110的位置發生變化或方向發生改變時，所述電感器110都可產生電磁感應信號，所述信號輸入電路140通過所述地磁感應接口120接收所述電磁感應信號且依次流過通過所述第二電感線圈L2、第四電阻R4、場效應管Q1和第三電阻R3並轉化生成第一電信號，所述控制器20接收所述第一電信號。

需要說明的是，由於在地磁感應裝置10工作過程中，所述電磁感應信號由場效應管Q1的漏極流向柵極，因此所述場效應管Q1為PNP型場效應管。所述第一穩壓管VD1和第二穩壓管VD2為雙向穩壓管。當雙向穩壓二極體的一端接正電壓，另一端接負電壓，接正電壓的一端正嚮導通，相當於一個普通二極體，且壓降為0.7V，而負電壓的一端作為穩壓二極體，從而起到穩壓的作用。所述第三電阻R3在所述信號輸入電路140中起到分壓的作用，可選的，所述第三電阻R3的阻值為1千歐。所述第四電阻R4在所述信號輸入電路140中起到降壓的作用，可選的，所述第四電阻R4的阻值為10千歐。所述第二電容C2和第三電容C3的電容值根據實際情況進行選取即可。

由於現有技術中電源長期使用後需要更換時，常用的方法為對所有的監測終端上設置的電源進行統一更換，如此會浪費大量的電能。因此，請結合圖4所示，在本實施例中，可選的，所述地磁感應裝置10還包括分壓電路150，所述分壓電路150包括第五電阻R5和第六電阻R6，所述第五電阻R5和第六電阻R6串聯於所述電源30與地之間，所述控制器20連接於所述第五電阻R5與所述第六電阻R6之間。可選的，所述第五電阻R5和第六電阻R6的阻值相同，為1兆歐。如此設計使得當電源30電壓過低時，所述控制器20接收所述分壓電路150輸出的電壓並與正常輸出電壓值進行比較。需要說明的是，所述控制器20內預存有低電壓報警信號和所述正常輸出電壓值，當所述電源30的電壓比所述正常輸出電壓值高或相同時，所述控制器20不做任何回饋。當所述電源30電壓低於所述正常輸出電壓值時，所述控制器20會發出低電壓報警信號，在接收到低壓報警信號之後工作人員再對所述電源30進行更換，從而有效避免電能的浪費。

由於現有技術中常用水銀開關檢測位置的變化，為使現有技術中使用的水銀開關還能繼續使用及保障所述地磁感應裝置10檢測的可靠性。在本實施例中，可選的，所述地磁感應裝置10還包括水銀開關電路160，所述水銀開關電路160包括水銀開關，當水銀開關位置發生變化時所述水銀開關中的液態水銀因為重力的關係會向容器中較低的地方流去，如果水銀開關中的水銀同時接觸到所述水銀開關中的兩個電極，即可實現兩個電極連通，開啟開關。如此設計使得現有技術中的水銀開關電路160還可以使用，並有效保障所述地磁感應裝置10在工作過程中檢測該地磁感應裝置10的位置移動情況的準確性。

如圖5所示，本發明提供一種檢測終端，所述監測終端包括放大電路40、控制器20、電源30和上述地磁感應裝置10。

所述地磁感應裝置10與所述控制器20連接，所述控制器20與所述放大電路40連接，所述控制器20連接有通信裝置50，所述通信裝置50連接有上位機60，所述電源30分別與所述控制器20、地磁感應裝置10、放大電路40連接。

具體的，所述地磁感應裝置10用於監測地磁的擾動，並根據地磁的擾動情況產生使能信號和第一電信號。所述控制器20用於在接收到所述使能信號後，接收並轉發所述第一電信號至所述放大電路40。所述放大電路40用於接收所述第一電信號並將所述第一電信號放大生成第二電信號。所述控制器20用於接收並通過所述通信裝置50向所述上位機60發送所述第二信號。

在本實施例中，可選的，所述地磁感應裝置10在沒有發生位移時，所述控制器20和放大電路40沒有工作，不會耗費所述電源30的電能。當所述地磁感應裝置10受到位置發生變化時，所述控制器20接收到所述使能信號後處於工作狀態，並接收所述第一電信號。由於第一電信號的太小，不能被控制器20直接處理，因此所述控制器20接收所述第一電信號後需發送至所述放大電路40，所述放大電路40放大所述第一電信號生成能被所述控制器20處理的第二電信號並傳送至所述控制器20。所述控制器20根據所述第二電信號通過所述通信裝置50向所述上位機60發送位移報警信號。

可選的，所述上位機60上連接有多個檢測終端，以實現對多個檢測終端的統一管理。可選的，所述監測終端應用於井蓋監測系統。如此設置可實現上位機60對多個井蓋的統一管理。

由於所述檢測終端包括所述地磁感應裝置10，因此所述檢測終端包括所述地磁感應裝置10的所有特性。因此，可選的，所述地磁感應裝置10檢測到電源30電壓過低時，所述控制器20向所述上位機60發送低電壓報警信號，使得所述維護人員可及時對所述電源30進行更換。其他內容在此不做贅述。

綜上所述，本發明提供的一種地磁感應裝置10及檢測終端，所述檢測終端包括放大電路40、控制器20、電源30和地磁感應裝置10。所述控制器20通過通信裝置50連接於上位機60。所述地磁感應裝置10包括電感器110、地磁感應接口120、使能電路130、信號輸入電路140、分壓電路150和水銀開關電路160。當位置變化時，所述電感器110產生一電磁感應信號，所述輸入電路接收所述電磁感應信號並生成第一電信號，所述使能電路130接收所述感應信號並生成使能信號，所述控制器20接收所述使能信號後接收所述第一電信號產生位移報警信號，並通過通信裝置50向所述上位機60發送位移報警信號。如此設置可有效避免所述地磁感應裝置10靈敏度低和誤觸發以及在低溫環境下不能工作的問題。此外當所述電源30電壓過低時，所述控制器20通過所述通信裝置50向所述上位機60發送低壓報警信號以使監管人員及時更換所述電源30，從而有效節約電能。

顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發明實施例的功能可以用通用的計算裝置來實現，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執行的現有程序代碼或算法來實現，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執行，或者將它們分別製作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟製作成單個集成電路模塊來實現。這樣，本發明的功能實現不限制於任何特定的硬體和軟體結合。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。在本發明的描述中，術語「第一、第二、第三、第四等僅用於區分描述，而不能理解為只是或暗示相對重要性。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。