一种适用于地铁杂散电流监测的传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种适用于地铁杂散电流监测的传感器,涉及地铁杂散电流监测【技术领域】。该传感器有一放大滤波多路转换电路、与放大滤波多路转换电路连接的A/D转换电路，与A/D转换电路连接的微控制器，分别与微控制器连接的GPRS模块、以太网接口电路、报警显示电路、存储电路和电源电路。优点是：精确度高,工作稳定可靠,抗干扰能力强,经济实用。
【专利说明】一种适用于地铁杂散电流监测的传感器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及地铁杂散电流监测【技术领域】，具体是一种适用于地铁杂散电流监测的传感器，特别适用于地铁杂散电流腐蚀监测与防护系统。
【背景技术】
[0002]目前的地铁杂散电流监测系统一般分为集中式数据采集和分布式数据采集，集中式采集时模拟量传输距离较远，测量的准确性降低，而且进行系统的再次扩容较为困难。分布式在线监测系统能够实现自动在线测量，但系统大多单独组网，组网成本较高且组网技术落后，可靠性不高。具体表现在:由于组网技术落后，通信距离受到限制。
[0003]地铁杂散电流监测系统的底层传感器关系到地铁杂散电流监测的精度和准确度。在监测系统中至关重要。目前的传感器的通信技术、组网技术、数据处理能力都相对简单，数据的传输可靠性和传输速率都较低。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种适用于地铁杂散电流监测的传感器，具有复杂数据处理以及网络通信功能，简单实用、精度高、抗干扰能力强。
[0005]本实用新型是以如下技术方案实现的:一种适用于地铁杂散电流监测的传感器，包括放大滤波多路转换电路、与放大滤波多路转换电路连接的A/D转换电路，与A/D转换电路连接的微控制器，分别与微控制器连接的GPRS模块、以太网接口电路、报警显示电路、存储电路和电源电路。
[0006]本实用新型的有益效果:整个传感器采用高精度的运算放大器、A/D转换芯片、高速微控制器进行采集信号的运算处理，可以通过以太网和GPRS进行网络传输，抗干扰性好，精度高，便于复杂数据处理和远距离传输。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本实用新型原理框图；
[0008]图2为本实用新型的放大滤波电路图；
[0009]图3为本实用新型的A/D转换电路图；
[0010]图4为本实用新型的存储电路图；
[0011]图5为本实用新型的GPRS模块接口电路图；
[0012]图6为本实用新型的以太网接口电路图。
【具体实施方式】
[0013]如图1所示，一种适用于地铁杂散电流监测的传感器包括微控制器、放大滤波多路转换电路、A/D转换电路、GPRS模块、以太网接口电路、报警显示电路、存储电路和电源电路。该传感器主要完成对底层杂散电流腐蚀参数感知，传感器每隔一定时间间隔分别对信号进行采样，并把信号经过放大滤波和AD转化处理后送入微控制器，微控制器把杂散电流相关信号进一步数据处理后，转换为一定编码的数字信号通过以太网或者GPRS进行网络传输，完成杂散电流的远程在线监测。
[0014]所述的放大滤波多路转换电路采用运算放大器AD620和多路模拟开关HCF4052 ；所述的A/D转换电路采用A/D转换芯片TLC2543 ;所述的微控制器采用STM32F107VC芯片；所述的以太网接口电路包括网络通讯物理层接口和网络变压器；所述的网络通讯物理层接口采用DP83848CVV芯片，该芯片由美国国家半导体公司生产；网络变压器采用HR911105A，来自HanRun公司设计生产。
[0015]如图2所示，传感器采集的信号Vl和V2经过电阻Rl，R2，R3，R4组成的电阻网络，可以调节电阻值匹配各种输入电压电流信号，经过电容C5，C4，C7进行滤波后，输入放大运算器AD620的2，3引脚，从6引脚接电阻R7，R9，电容ClO组成的滤波回路输出Voutl。AD620的1，8引脚通过电阻R6，电容Cl相连接，引脚4通过电阻R5接-5V电源，并通过电容C8、电解电容CE5接地，引脚5接地，引脚7通过电阻R8接+5V电源，通过电容C9，电解电容CE6接地，消除地干扰。
[0016]如图3所示，经过AD620放大后的多路采集信号Voutl，Vout2输入IC3的引脚14，12，IC3为HCF4052多路转换开关。微控制器STM32F107VC的引脚PC6，PC5输出控制信号经过IC8锁存器74HC541D引脚7，8后，从引脚12，13输出信号接IC3的的引脚9，10，选择IC3的HCF4052输出的是哪一路采集信号。IC3的引脚1，5，8，11，15接信号地，引脚2，3，4，6接模拟地，引脚16接高电平+5V，引脚7接-5V，接电容C20到地。信号的输出端引脚13输出信号到IC2的引脚1，IC2为AD转换芯片TLC2543，模拟量输入经过AD转化后，从引脚16串行输出数据，引脚16接微控制器STM32F107VC的引脚PC3。IC2引脚15,引脚17，引脚18，引脚19分别接微控制器STM32F107VC的引脚PC4，PC2, PCljPCO0IC2引脚10接地，引脚20接电源VCC，引脚13接地，引脚14接可调电阻REl的可调引脚，REl另外的两个引脚一端接地，另一端通过电阻Rll接+5V电源，REl可调引脚接电容C3接地，基准源LM336标注为Z1，其引脚2，3分别接可调电阻的两端。通过调节可调电阻获得稳定的参考电压。
[0017]微控制器的引脚PC4控制IC2的引脚15 (片选信号/CS)，当微控制器引脚PC4为高电平时，芯片IC2 TLC2543的输入输出时钟端引脚18和数据输入端引脚17被禁止，数据输出端引脚16为高阻状态，微控制器引脚PC4变为低电平时，TLC2543数据开始转换，TLC2543引脚18和引脚17有效，并且引脚16脱离高阻状态，TLC2543的引脚19输出的EOC信号用来表示转换的开始和结束。
[0018]如图4所示，存储电路采用SPI模式的SD卡存储电路作为传感器的存储数据模块，这不仅简化了系统设计，而且同时降低了设计成本。SD卡控制芯片在图中表示为CN7，微控制器 STM32F107VC 的引脚 PA7，PA5, PA6 作为 SPI 接口 SPI_M0SI, SPI_SCK, SPI_MIS0直接连接到SD卡的引脚2，引脚5和引脚7，引脚PA3经过电阻R14，电阻R15以及Ql场效应管SI2301组成的电路后接SD卡的引脚4，场效应管Ql的集电极接3.3V电源，发射极接CN7引脚4并通过电容C19后接地。引脚PA4接CN7的引脚I并接电阻R17后接3.3V电源，引脚PAO接CN7引脚10并通过电阻R16接3V电源。CN7的引脚3、引脚6、引脚11均接地。[0019]如图5所示，GPRS模块采用GPRS DTU模块，与微控制器实行RS232通信，其接口电路只需要提供RS232通信接口即可，其他的GPRS网络通信协议由GPRS DTU自动完成，SP可实现GPRS无线传输。微控制器STM32F107VC的引脚PD5接MAX3232的引脚10，PD6接电阻R28后接MAX3232的引脚9，MAX3232的引脚13，14连接9针接口 CN5的针脚3，2，这样就能够基本完成串口的收发功能。MAX3232的引脚1，3通过电容C33连接，引脚4，5通过电容C35连接。引脚2通过电容C31接3.3V电压，引脚16接3.3V电压同时通过电容C6接地，引脚6通过电容C37接地，引脚15直接接地。串口 9针接口 CN5的针脚5接地。
[0020]如图6所示，微控制器STM32F107VC的引脚PB11，PB12, PB13经过排阻RP5接DP83848CVV的引脚2，3，4，其中DP83848CVV在图中表示为芯片IC4。微控制器引脚PB8，PB9, PBlO 经过排阻 RP4 接 DP83848CVV 的引脚 39，43，44。引脚 PAl 接 DP83848CVV 的引脚31，引脚PA2经过电阻R20接DP83848CVV的引脚30，引脚PA8接DP83848CVV的引脚34。DP83848CVV的引脚13，14，16，17分别接HR911105A的引脚6，3，2，I并接排阻RP9接电源
3.3V，且该电源连接电容C20，C2接地，引脚26，28分别接HR911105A的引脚11，10，并且引脚26，27，28接入排阻1^8后接3.3￥电源。DP83848CVV的引脚1，5，6，45分别接入电阻R30, R31, R32, R33后接地。微控制器STM32F107VC的引脚PD10，PD9, PD8接入排阻RP4然后分别接IC4的44，43，34脚。DP83848CVV的引脚40，41，42接入排阻RP7后接地，引脚30，7分别接电阻R26，R36后接3.3V电源，引脚33接电阻R21后接地，引脚24接电阻R39后接地 引脚37，18，23接在一起然后接电容C22，C23, C24, C25并联后接地。电容C26，C27, C28, C29并联后一端接3.3V电源，一端接地。DP83848CVV的引脚19，15，47，35，36接地，引脚22，48，32接3.3V电源，引脚21，20分别接电阻1?24，1?25接3.3￥电源。芯片HR911105A引脚5，4接电源3.3V，引脚9，12分别接电阻R27, R28后接3.3V电源，引脚13接微控制器的PE端。实现了传感器的以太网网络通讯功能。
【权利要求】
1.一种适用于地铁杂散电流监测的传感器，其特征在于:包括放大滤波多路转换电路、与放大滤波多路转换电路连接的A/D转换电路，与A/D转换电路连接的微控制器，分别与微控制器连接的GPRS模块、以太网接口电路、报警显示电路、存储电路和电源电路。
2.根据权利要求1所述的适用于地铁杂散电流监测的传感器，其特征在于:所述的放大滤波多路转换电路采用运算放大器AD620和多路模拟开关HCF4052 ;所述的A/D转换电路采用A/D转换芯片TLC2543 ;所述的微控制器采用STM32F107VC芯片；所述的以太网接口电路包括网络通讯物理层接口和网络变压器；所述的网络通讯物理层接口采用DP83848CVV芯片；网络变压器采用HR911105A ;所述的GPRS模块采用GPRS DTU模块，与微控制器实行RS232通信。
3.根据权利要求1或2所述的适用于地铁杂散电流监测的传感器，其特征在于:所述的存储电路采用SPI模式的SD卡存储电路。
【文档编号】G01R19/25GK203479893SQ201320537627
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】王禹桥, 杨雪锋, 李允彩, 范孟豹, 杨海, 殷磊 申请人:徐州世昌机电科技有限公司