一種多通道磁通量開關箱模塊的製作方法

2023-09-12 23:59:35 1

本實用新型涉及一種多通道磁通量開關箱模塊，是基於微控制器、繼電器切換電路的多通道磁通量傳感器選通模塊，涉及到索力監測行業領域。

背景技術：

磁通量傳感器是基於鐵磁性材料的磁彈效應原理製成。即當鐵磁性材料承受的外界機械荷載發生變化時，其內部的磁導率發生變化，通過測量鐵磁性材料製成的構件的磁導率變化，來測定構件的內力。

磁通量傳感器由激勵線圈、感應線圈、溫度模塊組成。將磁通量傳感器穿心套在纜索材料進行測量時，通過激勵源使激勵線圈內產生脈衝電流，纜索被磁化，會在構件的縱向產生脈衝磁場。由於電磁感應，在感應線圈中產生感應電壓，感應電壓對時間積分可得到纜索材料的磁導率變化。溫度傳感器用於採集傳感器的環境溫度值。

由於磁通量採集系統在使用時需要使用多個傳感器，一般有十幾到幾十個不等，傳統磁通量採集主機往往只能接入8個傳感器，且採集主機成本高、體積較大。因此在面對大於8個甚至幾十個傳感器的場景時，需要配置多臺磁通量採集主機，往往使得系統成本低，且使用多臺主機導致系統繁瑣。

傳統的磁通採集主機因為接入傳感器的數量有限，在面對幾十個傳感器的場合時需要配套多臺採集主機，存在一定局限性。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種多通道磁通量開關箱模塊，可實現多臺級聯的功能，使得可使用多臺開關箱模塊進行片選、最終選通一路至採集主機的功能，減少系統主機的數量，提高系統可靠性。

本實用新型為了實現上述目的，採用如下技術方案：

一種多通道磁通量開關箱模塊，它包括有多路高壓繼電器、第一驅動電路、信號繼電器、第二驅動電路和光耦繼電器；

每路高壓繼電器與第一驅動電路連接；

每路信號繼電器與第二驅動電路連接；

其中第一驅動電路、第二驅動電路和光耦繼電器都與微型控制器連接。

進一步的，它還包括有CAN驅動電路和電源模塊，所述CAN驅動電路和電源模塊都與微型控制器連接。

進一步的，高壓繼電器、第一驅動電路、信號繼電器、第二驅動電路和光耦繼電器的數量為16路或者32路。

設計有高壓繼電器及其第一驅動電路用於磁通量傳感器激勵繞組的選通功能；

設計有信號繼電器及其第二驅動電路用於磁通量傳感器感應繞組的選通功能；

設計有光耦繼電器用於磁通量傳感器溫度模塊的選通功能；

開關選功能由微型控制器進行控制，通過微型控制器的管腳驅動各選通模塊，進行開關選通操作；

設計有CAN驅動電路、電源模塊，可通過CAN與主機通信的方式進行控制，並支持多臺級聯。

本實用新型的有益效果：

本實用新型的開關箱模塊可實現多臺級聯，在面對幾十個甚至上百數量的監測場景，仍可只使用一臺主採集儀、多臺開關箱模塊進行匹配，大大降低系統成本及提高可靠性。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構框圖；

圖2為高壓繼電器電路示意圖；

圖3為信號繼電器電路示意圖；

圖4為光耦繼電器電路示意圖；

圖5為CAN驅動電路示意圖；

圖6為電源電路示意圖。

具體實施方式

一種多通道磁通量開關箱模塊，其特徵在於：它包括有多路高壓繼電器1、第一驅動電路2、信號繼電器5、第二驅動電路4和光耦繼電器6；

每路高壓繼電器1與第一驅動電路2連接；

每路信號繼電器5與第二驅動電路4連接；

其中第一驅動電路2、第二驅動電路4和光耦繼電器6都與微型控制器3連接。

它還包括有CAN驅動電路7和電源模塊8，所述CAN驅動電路7和電源模塊8都與微型控制器3連接。

高壓繼電器1、第一驅動電路2、信號繼電器5、第二驅動電路4和光耦繼電器6的數量為16路或者32路。

設計有高壓繼電器及其第一驅動電路用於磁通量傳感器激勵繞組的選通功能；

設計有信號繼電器及其第二驅動電路用於磁通量傳感器感應繞組的選通功能；

設計有光耦繼電器用於磁通量傳感器溫度模塊的選通功能；

開關選功能由微型控制器進行控制，通過微型控制器的管腳驅動各選通模塊，進行開關選通操作；

設計有CAN驅動電路、電源模塊，可通過CAN與主機通信的方式進行控制，並支持多臺級聯。

列舉一實例具體說明：

磁通量傳感器主要由激勵繞組、感應繞組、溫度傳感器三部分組成，內部使用六芯電纜進行信號傳輸，因此開關箱模塊內部分別對三部分進行選通設計。並將選通後輸出至磁通量採集主機。

激勵繞組主要完成磁通量傳感器對纜索的磁化功能，由於激勵電壓最高可達300V，電流達10A，因此使用德力西高壓繼電器 JQX-13F實現激勵繞組的選通，並通過場效應管進行驅動。

磁通量感應繞組為信號端，使用HK4100F-DC5V-SHG 5V 小型信號繼電器信號繼電器進行選通功能，並通過場效應管進行驅動。

磁通量傳感器內部的溫度傳感器為數字溫度傳感器DS18B20，其輸出信號為數位訊號，因此，本實用新型在設計溫度片選時採用體積小的光耦繼電器AQW212進行實現，光耦繼電器驅動電流小、可靠性高。

本實用新型採用外部直流12V供電，已提高開關箱的實用性，由於微型控制器、繼電器等為低壓3.3V供電的器件，因此本實用新型採用了LM1117-5.0和LM1117.3.3穩壓器件進行降壓，使得滿足系統內部器件的供電要求。

為了滿足開關箱的模塊化、可級聯的要求，本實用新型內置一款16或32位的STM32F103型微型控制器，用於驅動各選通模塊。並設計有CAN驅動電路，器件為SN65HVD230，開關箱模塊與主採集儀間採用CAN通信，主採集儀發出需要選通的通道號後，開關箱模塊對應打開該通道傳感器的高壓繼電器、信號繼電器、溫度光耦，使需要採集的傳感器與主採集儀間實現物理連接。且由於CAN通信可實現多臺並聯，因此，本實用新型的開關箱模塊可實現多臺級聯，在面對幾十個甚至上百數量的監測場景，仍可只使用一臺主採集儀、多臺開關箱模塊進行匹配，大大降低系統成本及提高可靠性。