專利名稱：無線位移傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種位移傳感器技術，具體的說是一種無線位移傳感器。
背景技術：
關于位移傳感器，目前主要是采用有線連接形式，位移信號由數(shù)據(jù)線連接到外部 指定的信號處理電路，這些電路包括電平轉(zhuǎn)換電路、信號放大電路、單片機電路和與PC機 通訊的電路，最后由PC機進行數(shù)據(jù)分析、處理和顯示，這種有線連接方式不僅增添了硬件 投資，還容易造成因有線連接的插拔器件頻繁使用所導致的一些故障。

實用新型內(nèi)容為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種無線位移傳感器，該無線位移傳 感器可以實現(xiàn)一體化連接，無需通過接口單元插拔連接方式，而將數(shù)據(jù)直接通過無線方式 傳輸至數(shù)據(jù)處理設備。本實用新型采用的技術方案如下無線位移傳感器，包括殼體，殼體的一端安裝工作狀態(tài)指示燈，殼體的另一端安裝 測桿、測桿端部的測頭，其特征在于，殼體端部安裝一個天線，殼體內(nèi)腔中設有電路主控板、 容柵模塊和可充電電池。其中，天線通過信號線和電路主控板連接；可充電電池通過電路主控板上的觸點 接連器件和電路主控板連接；容柵模塊是通過信號線和電路主控板連接，并通過可充電電 池供電。上述工作狀態(tài)指示燈是通過信號線和電路主控板連接的。上述電路主控板和容柵模塊均通過限位柱固定限位在殼體內(nèi)腔中。容柵模塊的定柵與測桿上黏貼的動柵表面接觸，定柵和動柵通過靜電耦合來實現(xiàn) 其位移的測量，當測桿移動時，動柵和定柵接觸面積發(fā)生變化，即耦合面積變化，電容變化 量發(fā)生改變，電容變化量和耦合變化量成正比關系。同時，耦合變化量和位移變化量也是正 比關系，這樣通過容柵模塊內(nèi)部的電路就能計算并輸出表示當前位移的一系列信號。另外，本實用新型無線位移傳感器，其電路主控板集成了電源管理模塊和功能模 塊，電源管理模塊包括穩(wěn)壓/分壓單元和電池電量監(jiān)控單元，功能模塊包括脈沖信號處理 單元、CPU單元和射頻單元。為了使本實用新型無線位移傳感器的殼體密封完整，在上述殼體的正面設有前蓋 板，在殼體的背面還設有后蓋板，前蓋板和后蓋板均可拆卸和安裝。此外，分別在前、后蓋板 和殼體的卡口部位設有前、后密封圈，并在前蓋板的表面貼一層防水膜，可使無線位移傳感 器達到良好的防水效果。由于容柵模塊集成了置零按鈕、公英制轉(zhuǎn)換按鈕和顯示器窗口，因此在前蓋板上 留有相應的位置，使上述按鈕及顯示器窗口便于手動操作和數(shù)據(jù)觀察。另外，本實用新型無線位移傳感器殼體還設有兩個安裝孔，用于將無線位移傳感器固定。本實用新型無線位移傳感器與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點1、無線位移傳感器數(shù)據(jù)接口為無線通訊模式，硬件采用射頻電路設計，軟件基于 無線通訊工作時序，無需通過接口單元插拔連接方式，而將數(shù)據(jù)通過無線方式直接傳輸至 數(shù)據(jù)處理設備。2、無線位移傳感器采用攜帶方便的可充電電池作為工作電源，電池設計在無線位 移傳感器內(nèi)，完全實現(xiàn)外部無線化及設備一體化；同時，可以有效減少能量損耗，延長電池 的使用時間。3、可以設計組網(wǎng)協(xié)議，實現(xiàn)無線位移傳感器作為無線傳感器網(wǎng)絡中傳感器節(jié)點的 功能，可將多個無線位移傳感器分布在有效通訊距離范圍內(nèi)各個測量點，即能夠完成與主 機交互，組建成無線傳感網(wǎng)絡。

圖1所示是本實用新型無線位移傳感器的結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖2所示是本實用新型無線位移傳感器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3所示是本實用新型無線位移傳感器拆除后蓋板的仰視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4所示是本實用新型無線位移傳感器的內(nèi)部電路組成示意框圖。圖5所示是本實用新型無線位移傳感器的組網(wǎng)工作示意圖。附圖1-3中，1-殼體，2-容柵模塊，3-電路主控板，4_可充電電池，5_前蓋板，6_后 蓋板，7-前密封圈，8-后密封圈，9-天線，10-工作狀態(tài)指示燈，11-測桿，12-測頭，13-安裝 孔，14-置零按鈕，15-公英制轉(zhuǎn)換按鈕，16-顯示器窗口，17-限位柱。
具體實施方式
為了便于本領域技術人員理解，
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的詳細說 明。圖1中，無線位移傳感器，包括殼體1，其基本組成有前蓋板5，前密封圈7，容柵模 塊2，后密封圈8，電路主控板3，可充電電池4、后蓋板6，天線9，工作狀態(tài)指示燈10，測桿 11和測頭12。圖2中，容柵模塊2集成了置零按鈕14、公英制轉(zhuǎn)換按鈕15和顯示器窗口 16，因 此在前蓋板5上留有了相應的位置，使其方便人工操作和數(shù)據(jù)觀察。圖3中，電路主控板3通過限位柱17固定限位在殼體1內(nèi)腔中，可充電電池4通 過電路主控板3上的觸點接連器件連接。此外，在后蓋板6和殼體1的卡口部位設有后密 封圈8，使其具有良好的密封及防水性能。另外，在殼體1還設有兩個安裝孔13，用于將無線位移傳感器固定。本實用新型無線位移傳感器，前蓋板5和殼體1的卡口部位設有前密封圈7，針對 提高前蓋板5密封性及防水性設計，前蓋板5、后蓋板6均可方便的拆卸和安裝，以便電路主 控板3硬件和軟件更新，以及可充電電池4的更換；可充電電池4為無線位移傳感器提供電 源，保證各個電子元器件用電要求；天線9用于無線通訊功能；工作狀態(tài)指示燈10用于指 示當前無線位移傳感器工作狀態(tài)；測頭12用于與被測物接觸，當被測物體移動時，測桿11隨著測頭12移動，容柵模塊2感應位移信號，在顯示器窗口 16顯示當前位移值，同時產(chǎn)生 與之對應的脈沖信號。圖4中，本實用新型無線位移傳感器的內(nèi)部電路由電路主控板、容柵模塊和相應 的信號線組成，其中電路主控板集成電源管理模塊和功能模塊，電源管理模塊由穩(wěn)壓/分 壓單元和電池電量監(jiān)控單元組成，功能模塊由脈沖信號處理單元，CPU單元和射頻單元組 成。本實用新型無線位移傳感器選擇可充電Li電池，所選的Li電池電壓特性是電池 電量充足時電壓為4. 2V，隨著電池的使用，電壓很快降低到3. 8V，3. 8V是該所選Li電池的 平臺電壓，電池電量的80%集中在平臺電壓處，隨著電池的繼續(xù)使用，電壓消耗至3. 8V以 下時，電池電量將會出現(xiàn)迅速下降的現(xiàn)象，直至電池過度放電保護，即此時Li電池輸出電 壓為0V。根據(jù)所選Li電池的電壓特性，本實用新型設計的監(jiān)控當前電池電量就是通過監(jiān)控 該Li電池輸出電壓來實現(xiàn)的。可充電電池連接到穩(wěn)壓/分壓單元，經(jīng)穩(wěn)壓分壓單元生成-1. 5V和3. 3V電壓，生 成的-1. 5V電壓用于容柵模塊的供電需求，生成的3. 3V電壓用于CPU單元、射頻單元和脈 沖信號處理單元的供電需求?？沙潆婋姵剡B接到電池電量監(jiān)控單元，本實用新型無線位移傳感器的電池電量監(jiān) 控單元設置3. 4V電壓為監(jiān)控的標準，當可充電電池電壓大于3. 4V時，電池電量監(jiān)控單元輸 出為3. 3V，反之，電池電量監(jiān)控單元輸出為0V。電池電量監(jiān)控單元輸出信號至CPU單元，由 CPU單元根據(jù)電池電量監(jiān)控單元輸出的電平控制工作狀態(tài)指示燈。上述選用3. 4V電壓作為 監(jiān)控的標準，是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析得到，當Li電池電壓降低到3. 4V時，如果繼續(xù)使用，還可 以工作2個小時，之后Li電池放電保護，輸出電壓為0V。經(jīng)穩(wěn)壓分壓單元生成的-1.5V電壓輸入至容柵模塊，容柵模塊輸出高電壓0V、低 電壓-1. 5V的時鐘脈沖信號和數(shù)據(jù)脈沖信號，脈沖信號輸入至脈沖信號處理單元，經(jīng)脈沖 信號處理單元將時鐘脈沖信號和數(shù)據(jù)脈沖信號放大和反向生成相同頻率高電平3. 3V、低電 平OV的脈沖信號，并發(fā)送至CPU單元，由CPU單元完成信號的采集。射頻單元由無線通訊芯片、外接晶體振蕩器、電感、電容和天線組成，其中無線通 訊芯片集成了頻率調(diào)試器、帶解調(diào)器的接收器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)節(jié)器。射頻單元連接到CPU單元，CPU單元通過SPI接口對射頻單元進行編程和配置，無 線通訊芯片集成的晶體震蕩器產(chǎn)生高頻震蕩信號，CPU單元將待發(fā)送數(shù)據(jù)信息由SPI接口 發(fā)送到無線通信芯片，無線通信芯片利用該高頻震蕩信號生成附加數(shù)據(jù)信息的微波信號， 經(jīng)由電感和電容組成的濾波電路后，發(fā)送到天線，并由天線輻射出去。無線位移傳感器作為網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中終端節(jié)點使用時，其功能由主控板上的CPU單元 編程實現(xiàn)，通過對CPU單元編程使傳感器擁有唯一的ID號，并且對CPU單元編程驅(qū)動射頻 電路，完成向主機發(fā)送信息，以及接收來自主機發(fā)來信息。該無線位移傳感器向主機發(fā)送帶 有自身ID號的入網(wǎng)請求，發(fā)送之后等待主機反饋信息，如果主機發(fā)來同意該傳感器入網(wǎng)信 息，則該傳感器加入網(wǎng)絡通訊模式；如果主機沒有發(fā)來允許入網(wǎng)請求或者發(fā)來拒絕該無線 位移傳感器入網(wǎng)請求信息，該傳感器繼續(xù)向主機發(fā)送入網(wǎng)請求，直到主機允許該無線位移 傳感器入網(wǎng)為止。圖5中，本實用新型無線位移傳感器組網(wǎng)工作詳述如下[0039]Sl 無線位移傳感器首先檢測自身電池電量是否充足，如果充足，執(zhí)行S3操作；否 則，執(zhí)行S2操作。S2 指示燈不斷閃爍，執(zhí)行Sl操作。S3 無線位移傳感器向主機發(fā)出入網(wǎng)請求，然后執(zhí)行S4操作。S4 接收主機命令，執(zhí)行S5操作。S5 判斷主機是否同意入網(wǎng)，如果主機同意該無線位移傳感器入網(wǎng)，執(zhí)行S6操作； 否則，執(zhí)行Si操作。S6 無線位移傳感器檢測自身電池電量是否充足，如果充足，執(zhí)行S8操作；否則， 執(zhí)行S7操作。S7 指示燈不斷閃爍，執(zhí)行S6操作。S8 無線位移傳感器向主機發(fā)送數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行S9操作。S9 確認主機是否接收到無線位移傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)，如果接收到，執(zhí)行S6操作； 否則，執(zhí)行Si操作。
權(quán)利要求1.無線位移傳感器，它包括殼體，殼體的一端安裝工作狀態(tài)指示燈，殼體的另一端安裝 測桿、測桿端部的測頭，其特征在于，殼體安裝工作狀態(tài)指示燈的一端還安裝一個天線，殼 體內(nèi)腔中設有電路主控板、容柵模塊和可充電電池；所述天線通過信號線和電路主控板連 接；所述可充電電池通過電路主控板上的觸點接連器件和電路主控板連接；所述容柵模塊 是通過信號線和電路主控板連接，通過可充電電池供電；所述電路主控板集成電源管理模 塊和功能模塊，所述電源管理模塊包括穩(wěn)壓/分壓單元和電池電量監(jiān)控單元，所述功能模 塊包括脈沖信號處理單元、CPU單元和射頻單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線位移傳感器，其特征在于，所述工作狀態(tài)指示燈通過信 號線和電路主控板連接，所述容柵模塊的定柵與測桿上黏貼的動柵表面接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線位移傳感器，其特征在于，所述電路主控板和容柵模塊 均通過限位柱固定限位在殼體內(nèi)腔中。
專利摘要本實用新型公開了一種無線位移傳感器，它包括殼體，殼體的一端安裝工作狀態(tài)指示燈，另一端安裝測桿、測桿端部的測頭，其特征在于，殼體安裝工作狀態(tài)指示燈的一端還安裝一個天線，殼體內(nèi)腔中設有電路主控板、容柵模塊和可充電電池；天線通過信號線和電路主控板連接；可充電電池通過電路主控板上的觸點接連器件和電路主控板連接；容柵模塊是通過信號線和電路主控板連接，通過可充電電池供電；電路主控板集成電源管理模塊和功能模塊，電源管理模塊包括穩(wěn)壓/分壓單元和電池電量監(jiān)控單元，功能模塊包括脈沖信號處理單元、CPU單元和射頻單元。本實用新型無線位移傳感器采用攜帶方便的可充電電池作為工作電源，電池設計在其殼體內(nèi)，完全實現(xiàn)外部無線化及設備一體化。
文檔編號G01B7/02GK201867168SQ20102064181
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者常月, 廖旭濤, 徐文華, 曹光暄 申請人:安徽省建設工程勘察設計院