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  • 然后使用自动采集装置采集传感器的电信号,并使用无线数据传输模块数据上传到远端服务器上,以满足信息的处理、存储、显示、记录、分析和控制。 在进行桥梁检测的时候,常常进行检测应力、变位、裂缝、温湿度、...

    桥梁检测是利用传感器感受被测物体的物理量信号,并将感受到的信号,按一定的规律转换为电信号输出;然后使用自动采集装置采集传感器的电信号,并使用无线数据传输模块将数据上传到远端服务器上,以满足信息的处理、存储、显示、记录、分析和控制。

     

    在进行桥梁检测的时候,常常进行检测应力、变位、裂缝、温湿度、加速度等检测,通过检测到的参数我们就可以了解到桥梁的实时使用情况,并能对各种异常情况做出应对。这里我们就对应力的检测做一个简单的说明。常用的应力测量传感器有:力传感器、钢筋应力器、弓形应变传感器、电阻式位移传感器等。下图就是应力检测的结构图。

     

     

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    应力检测传感器:将桥梁的物理应力,转换电信号,输出的电信号有模拟电子信号和数据电子信号两种,具体有传感器决定。可以选择埋入式混泥土应变器,效果比较好,缺点是安装和维护麻烦;也可以使用土压力盒,安装简单、快速,缺点就是检测到的参数不够准确,但是有大致能反应出桥梁的应力状况;也可以使用单点沉降计等其他的应力检测传感器。

    数据采集装置:将传感器输出的电信号收集起来,并使用RS232/485等接口将收集的信号通过无线数据传输模块,上传到远程的服务器。传感器输出的电信号,分为模拟电子信号和数据电子信息,要根据不同传感器选择合适的数据采集装置。亿百特电子科技有限公司的E820-DTU可以收集模拟电子信号,而E830-DTU可以收集数字电子信号,可供选择。

     

    无线数据传输装置:数据采集完成后,使用无线数据传输装置上传到远端服务器,就可以在远程实时了解桥梁的使用状况了,能大大节省人力物力,提供工作效率。市场上无线数传传输装置方案很多,例如wifi、ZigBee等短距离无线传输方案,并太不适合;而成都亿百特电子科技有限公司的E840-DTU(4G-02)采用4G网络,远距离、广覆盖、多频段,产品稳定可靠。

     

     

     

     

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  • 思迈科华公司针对电偶温度传感器温度采集的方案 热电偶简介: 热电偶(thermocouple)是温度测量仪表中常用的测温元件,它直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的...

    思迈科华公司针对电偶温度传感器温度采集的方案

    热电偶简介:

    热电偶(thermocouple)是温度测量仪表中常用的测温元件,它直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。各种热电偶的外形常因需要而极不相同,但是它们的基本结构却大致相同,通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成,通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。
    热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过,此时两端之间就存在电动势——热电动势,这就是所谓的塞贝克效应(Seebeck effect)。两种不同成份的均质导体为热电极,温度较高的一端为工作端,温度较低的一端为自由端,自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系,制成热电偶分度表;分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的,不同的热电偶具有不同的分度表。
    热电偶的技术优势:热电偶测温范围宽,性能比拟稳定;丈量精度高,热电偶与被测对象直接接触,不受中间介质的影响;热响应时间快,热电偶对温度变化反响灵活;丈量范围大,热电偶从-40℃—+ 1600℃ 均可连续测温;热电偶性能牢靠,机械强度好。运用寿命长,装置便当。图1.1常用热电偶。
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                                          图1.1常用热电偶
    

    热电偶常见种类

    现在经常使用的热电偶都是标准热电偶,所谓标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶,它有与其配套的显示仪表可供选用。并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为中国统一设计型热电偶。
    当工作中用到热电偶测温时,需要根据使用环境的温度范围,所需精度,使用气氛,测定对象的性能,相应时间和经济效益等综合考虑。具体型号需要和热电偶厂家沟通。
    温度变送器
    当使用热电偶进行温度采集时,思迈科华公司这里使用的是USB-3000系列的数据采集卡进行温度的采集(数据采集卡最通用最常见的接收信号就是电压信号)。由于热电偶测温时,其冷端温度受环境影响较大,会影响到测量的电信号,为了得到稳定的电信号,需要对热电偶进行了冷端补偿。热电偶的测温原理是基于热电效应转换,虽然它集放热,转换为一体,能直接实现温度到电压的输出,但输出幅度较小,如K型热电偶的灵敏度位0.04mv/℃,因此需要信号的放大。而温度变送器很好的能够解决上述两点问题。如图1.2温度变送器。
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                                            图1.2温度变送器
    

    数据采集卡与温度变送器连线

    这里主要说明能够输出标准电压的温度变送器与数据采集卡的连线问题。在这里采用的温度变送器有5个端子,分别是给温度变送器供电的电源正,电源负(电源地),热电偶正极,热电偶负极,还有输出端子(标准电压的输出的接口)。需要为温度传感器选择一个合适的电源(具体需要根据温度变送器的手册来选择),然后按照图1.3进行连线。下图使用的是温度变送器输出电压形式给出的接线图,可以适配通用数据采集卡。如果使用的温度变送器是输出4—20ma电流,接线就需要参考思迈科华官网知识库里采集卡采集电流数据专题,链接:http://www.smacq.cn/knowledge/typical/current.html。
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                                      图1.3 数据采集卡与温度变送器连线
    

    这里对于数据采集卡与温度变送器连线有以下说明,通常给温度变送器供电,会忽略温度变送器供电电源是否与数据采集卡共地。如果不共地,那么温度变送器相对采集卡就是浮空源,所以需要按照图1.3来进行连线,将AI Sense与AGND进行短接。如果能够确定采集卡与温度变送器共地,就可以不必对AI Sense与AGND进行短接,电源负直接就可以与AI Sense连接就可以。关于浮空源与接地源具体接线的方法需要参考USB-3000系列手册。

    数据采集卡软件操作

    首先在使用温度变送器之前,需要了解所使用温度变送器的一些重要参数,要了解选用的温度变送器是否符合热电偶型号,温度变送器的电源供电电压,温度取值范围,输出电压是多少。在这里,思迈科华公司实际做测验的时候,选用的是供电电压为24V,温度取值范围是-50℃—400℃,输出电压0V—10V的温度变送器。
    在外部设备接线正确的情况下,进入思迈科华公司的Smacq DAQ Software设置界面,设置软件采用的单端模式,选取的是AI 0通道进行数据采集。量程选用的是±10.24V,采样率选用的是10Sa/s/ch(在实际采集中可以依据实际情况和采集卡已有的采样率来设定),然后设定温度变送器的量程与输出电压,所以说温度变送器的一些重要参数需要根据产品手册来了解,图1.4温度变送器参数。
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                                           图1.4温度变送器参数
    

    如果想要实现采集卡采集的电压信号转换成温度,这里勾选单位变换。如图1.5采集卡采集的电压曲线,如图1.6采集卡经过单位变换采集的温度曲线。
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                                             图 1.5电压曲线
    

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                                             图1.6温度曲线
    

    这样就可以得到采集卡所采集到的电压曲线和温度曲线,然后也可以利用思迈科华提供的软件功能对采集到的数据进行导出,得到采集的电压与温度生成的Excel表格形式的数据。关于数据采集卡软件操作请参考 《Smacq DAQ Software 快速使用指南》。

    远程IO模块对热电偶进行数据采集

    上述方案是思迈科华公司关于数据采集卡USB-3000系列制定的热电偶温度采集,当然还有另一套热电偶对温度进行数据采集的方案,它是思迈科华公司推出的M2100系列的M2101远程IO模块.M2100系列温度采集远程IO模块是一组基于Modbus RTU标准协议的计算机接口模块。它有8种热电偶类型支持,8个热电偶采集通道,数据接口是RS-485(2线),具体信息参考思迈科华公司官网的产品手册。由于现在的PC机已经很少有485接口,思迈科华公司提供了SDS1000串口转换器,它使用USB标准协议,可以支持RS-232和RS-485的转换。

    远程IO模块M2101与热电偶的连线图

    首先使用的是SDS1000串口转换器和M2101远程IO模块,还有一个供电电源设备,M2101供电电压是9V—30V,。如图1.7IO模块与热电偶连接示意图。

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                                      图1.7 IO模块与热电偶连接示意图
    

    以上连线就是思迈科华公司对热电偶温度采集,给出的远程IO模块搭建的温度采集系统的连线示意图。(需要注意的是接线时不要将485接口线接反,而且注意热电偶分正负极。)接线正确后,就可以操作思迈科华公司提供的软件进行温度采集。

    远程IO模块M2101的软件操作

    首先根据远程IO模块的型号参考产品手册下载远程IO 模块对应的软件M Console,在能识别串口和通讯的基础上,要设置跟远程IO模块产品型号相关的参数,具体设置可以参考IO模块的产品手册。以下示意图是思迈科华公司在测试产品时的软件设置及热电偶温度采集的样例。
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                                          图1.8 基本参数设置
    

    这些都是需要设置的,在设置完这些基本参数后,需要点击功能配置键Function Config 来选取采样率,以及对应的热电偶型号,点击RUN就可以进行温度采集了。就可以看到实时采集到的温度,如图1.9温度采集界面。
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                                          图1.9 温度采集界面
    

    也可以点击主页面的数据记录表Data logger,选择要记录温度的通道进行数据采集,然后设置文件生成的地址,就可以实时显示采集到的温度的数据,而且采集的温度数据可以生成.CSV格式的表格,方便用户进行数据分析。如图2.0数据波形。
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                                          图2.0 数据波形
    

    以上就是思迈科华公司针对热电偶温度传感器对温度采集给出的两种方案,客户可以根据自身实际情况以及实际所需功能来自行选择据采集卡或M2101远程IO模块。

    有更多关于数据采集方面的问题与想法可以关注思迈科华公司官网和公众号
    http://www.smacq.cn/daq.html
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    随着用户对智能家居系统的远程控制需求,模拟传感器和数据传感器的应用越来越多。低功耗蓝牙模块能够快速响应,且支持二次开发,使用方便,能满足智能家居系统的应用需求,也越来越多的物联网工程师开始将数据采集和传输的重担移交给低功耗蓝牙。云里物里也将为大家详细介绍下低功耗蓝牙模块是如何作用于传感器的。

    低功耗蓝牙与传感器

    一般传感器都会采用一种常用并容易被主设备(如手机)检测到相关的通信模式与之通信。在实际应用中,传感器一般体积偏小,而为了提高待机时长,相比其他的无线传输方式,工程师一般会优选低功耗、小尺寸的BLE蓝牙模块,如MS50SFA1C;其次,低功耗蓝牙模块的接口也相对丰富,传感器可以采用多种不同的方式进行连接。

    低功耗蓝牙在传感器中的应用说明

    传感器可以大致分为模拟和数字两种。典型的模拟传感器包括用于监测气体、烟雾、环境光线等的传感器。数字传感器包括监测温度、湿度、压力等的传感器,其中低功耗蓝牙模块主要负责通过通信接口(如UART/SPI)采集传感器数据,经处理或所接收的数字数据可以通过BLE接口发送,并由内置BLE功能的手机或任何其他客户端设备进行监测。

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    图片来源网络

    无线传感器方案低功耗蓝牙模块选型

    要将传感器与蓝牙模块连接,那么,这个传感器必须具备蓝牙功能,其次,与传感器蓝牙相连接的蓝牙模块需要具备UART/SPI等接口,通过蓝牙模块的UART/SPI接口与传感器连接就可以了。

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            S71500CPU一般本身是不带高速脉冲计数的,所以要选用高速计数模块,一般最常用的模块为TMcount2X24 ,其提供两路24V高速脉冲采集信号。两路高速脉冲采集通道,在一般项目应用中有点少在工业领域数据采集和处理中,经常会遇到如流量、转速、扭矩等高速脉冲信号形式的传感器。这种类型的传感器精确度高,抗干扰能力强,得到技术人员的青睐。

            举例说明西门子S7-1500高速脉冲采集功能和应用,包括数据的处理。

                                                         

                                                              

                                                                                     图1.DC24V脉冲信号的转速扭矩传感器

     

    1. 高速计数模块TM count2X24属性

                                                                    

    1>.支持的编码器类型

    ●24V增量编码器;

    ●具有方向信号的24V脉冲编码器

    ●布局有方向信号的24V脉冲编码器

    ●用于向上和向下计数脉冲的24V脉冲编码器

    2>.支持的技术功能

    ●高速计数

    ●测量评率

    ●作为运动控制的位置反馈

    3>.接线(图)端子

    2. 高速计数模块的组态和应用

    下面举例子,来说明西门子S71500系列PLC高速脉冲采集的用法。

    如图所示的扭矩转速传感器,转速码盘数为60,扭矩-50N.m-50 N.m对应5K-15K脉冲。

    2.1硬件配置及组态

    插入一个CPU模块,本例中用CPU1515,并插入TM count2X24模块,订货号:6ES7550-1AA00-0AB0

    2.2 配置通道属性

    双击模块2,下面出现高速计数模块的属性。

    选择工作模式: 通过工艺对象组态通道。当然也可以选用手动操作,手动操作和1200中的配置方法一样,就是配置为测量,配置为频率,配置更新时间,这些都可以在工艺里面完成,大同小异。

    此处我们选择通过工艺对象组态通道。选择了通过工艺对象组态通道,下面的手动选项就会变灰,只能在工艺对象里面进行配置。

    2.3新增工艺对象

    在项目树底下的CPPU下面,找到工艺对象,新增对象。如图所示的方法,增加两个对象,一个命名为转速频率测量,一个命名为扭矩频率测量。完成这一步后,就可以在项目数下面看到新增的两个工艺对象。

    2.4组态工艺对象

    点击组态,配置相关参数。在参数选项卡,可以看到组态的相关参数及配置,还可以看到状态:公司图标表示参数里包含错误或不可用的参数;绿色图标表示参数配置里面包含修改过的参数;蓝色图标表示系统默认的配置参数,没经过修改。

    下面完成上图中的参数配置

    1>.基本参数

    模块:选择我们插入的模块:TM COUNT 2×24

    通道:模块有两个通道,转速分配第1通道,扭矩分配第2通道。

    2>.配置计数器

    选择技术器信号类型,这里选择脉冲A相。选择滤波器频率。

    信号类型大概有以下几种:

    3>.测量值

    测量变量:频率

    更新时间:100ms,0-25000ms可选。

    通常,如高速脉冲型式的传感器,如流量传感器,转速扭矩传感器等,测量其相应的流量,转速、扭矩等,最终都是先得到其频率值,再对频率直接进行数据处理,即可得到相应的流量、转速、扭矩等物理量。S71200系列CPU直接可以通过硬件组态,将计数通道设置为频率测量。S71200系列CPU高速脉冲采集频率测量功能,有3种不同的评率测量周期:1.0秒,0.1秒和0.01秒,不同工况需求下,可以选择不同的测量周期。在1500PLC里面可以0-2500ms选择,根据不同的工况进行配置即可。

    2.5调试工艺对象

    计数工艺对象提供了一个可以调试的控制面板,在这个调试界面下可以进行技术器的基本操作和错误诊断。 需要注意的是,使用调试界面前,需要在主程序中调用高速计数功能块才能正常使用。

    1>.插入指令模块

    在Main中,从指令表里面找到工艺类->计数和测量,找到High_Speed_Counter功能并拖拽到程序段中,并在背景数据块中选择之前建立的计数器工艺对象。

    将项目存盘编译并下载后,就可以到项目树下面找到调试功能进行调试。

    2>.工艺对象的调试

    进入调试界面后,首先点击左上角的在线标志,使得PLC处于工作状态,在线模式下,使得软件门“SWGate”为真,观察反馈的门状态“StatusHW”是否为真,如果为真说明计数器已经开始工作,这时候如果外部有脉冲信号的话,计数器将进行计数并将计数值反馈到“CountValue”。

    2.6编程

    如果调试界面没问题,就可以回到Main程序块中进行编程,程序块的使用方法与调试界面完全一致。

    有几个参数值得注意:

    软件门:可以控制计数器什么时候开始计数。

    countValue:计数值,这里区别与测量值。

    MeasuredValue:测量值,此处就显示测得的频率值。

    2.7数据处理

    转速的处理:评率为f,表示一秒钟采集f个脉冲,则一分钟采集60f个脉冲。码盘数为60,表示转一转,转速传感器发出60个脉冲。则,一分钟60f个脉冲表示转了60f/60转,转速为f转/分。

    及:转速的处理公式为:转速=60f/码盘数 (转/分)

    扭矩的处理:扭矩处理比较简单,5K—15K线性对应-50N.m—50N.m。对评率值进行线性变换即可。

    注意:无论是高速计数还是频率测量,读取到的ID1000值都是整数,要换算为相应的物理量,首先要进行数据转换,把双整数换算为浮点数,再进行数据转换。

    https://www.sohu.com/a/391900862_700558

     

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空空如也

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常用传感器数据采集模块