專利名稱：一種靜載荷試驗儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及建設工程領(lǐng)域中的承載力靜態(tài)檢測設備，特別是一種靜載荷試驗儀。 技術(shù)背景
目前應用于建設工程中，對承載力進行靜態(tài)檢測的儀器儀表，采集試驗數(shù)據(jù)采用壓力傳 感器和位移傳感器，傳感器輸出信號分模擬信號和數(shù)字信號兩類，對承載力進行靜態(tài)檢測的 儀器儀表采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器和測頻技術(shù)進行數(shù)據(jù)的數(shù)字化調(diào)理，這些承載力靜態(tài)檢測的儀器儀 表上設有總線接口，然后試驗數(shù)據(jù)通過與總線接口連接的數(shù)據(jù)傳輸總線傳輸?shù)綌?shù)據(jù)接收終端 進行試驗數(shù)據(jù)實時分析處理顯示，并根據(jù)試驗狀況由數(shù)據(jù)接收終端通過數(shù)據(jù)傳輸總線發(fā)出相 應的指令控制油泵的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，待整個試驗結(jié)束后再將試驗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到計算機上，進行試驗 數(shù)據(jù)的分析整理打印。這種方式的缺點是1、受數(shù)據(jù)傳輸距離的限制，當傳輸距離較長時， 信號干擾較大、儀器的抗干擾能力就較差，所以現(xiàn)有試驗儀器系統(tǒng)通常距離試驗點僅50米左 右；2、由于需要在現(xiàn)場布設一條數(shù)據(jù)傳輸總線，所以一旦數(shù)據(jù)傳輸總線被意外損壞(比如被 現(xiàn)場的施工車輛軋斷)，則試驗將不得不停止下來；3、 一臺數(shù)據(jù)接收終端只能做一個試驗點， 不能同時做多于一個的試驗，經(jīng)常是一個試驗點需要三天時間， 一個試驗場地需要十幾天時 間，影響后續(xù)的施工工期；4、數(shù)據(jù)不能及時傳輸?shù)綑z測單位，只能在試驗結(jié)束后才能將數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)存出來，致使試驗負責人員不能及時了解現(xiàn)場的進度和試驗情況。5、觀測位置不能固定， 影響試驗進程，因為試驗點所在的建筑工程場地大多在試驗期間同時安排有挖土方等其他建 筑工序，施工場地堆放的建筑材料等也需要占用一定的空間，導致可利用工作面越來越小， 為了能保證各工序的順利進行，只能頻繁移動試驗數(shù)據(jù)接收終端；6、對電源有特殊要求，同 時需要220V交流電和380V交流電供電，而有時候施工現(xiàn)場只有一種供電電源可用，影響試 驗的順利進行。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種便于現(xiàn)場測試、性能可靠的靜載荷試驗儀。 本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是包括電路模塊，所述電路模塊設置 在箱體內(nèi)，所述電路模塊包括電源電路、中央處理控制器、信號采集電路、油泵控制電路，所 述電源電路包括交流電源輸入接口，所述的信號采集電路、油泵控制電路分別和中央處理控 制器連接，所述的信號采集電路包括信號采集接口，所述油泵控制電路包括油泵電源輸出接 口，其不同之處在于所述電路模塊還包括無線網(wǎng)絡組件，所述的無線網(wǎng)絡組件連接到中央 處理控制器的通訊端口。
按上述方案，所述通訊端口是串口通訊端口，所述無線網(wǎng)絡組件和中央處理控制器的串 行通訊端口之間設有串口 _網(wǎng)絡通訊信號轉(zhuǎn)換電路。
按上述方案，電路模塊還包括有線網(wǎng)絡接口，所述有線網(wǎng)絡接口與無線網(wǎng)絡組件連接。 按上述方案，還包括箱體，所述的無線網(wǎng)絡組件包括無線網(wǎng)卡、無線路由器，無線網(wǎng)卡與串口-網(wǎng)絡通訊信號轉(zhuǎn)換電路連接，無線路由器設置在靜載荷試驗儀的箱體內(nèi)或箱體外。
按上述方案，所述的信號采集電路包括第一信號采集電路、第二信號釆集電路；所述的 第一信號采集電路是位移信號采集電路，所述位移信號采集電路包括位移信號采集接口、第 一濾波整形放大電路、頻率計數(shù)電路，所述第一濾波整形放大電路的信號輸入端與位移信號 采集接口連接，所述頻率計數(shù)電路的信號輸入端與第一濾波整形放大電路連接，所述頻率計 數(shù)電路與中央處理控制器的數(shù)據(jù)端口、地址端口連接；所述第二信號采集電路是采集壓力、 力信號的信號采集電路，所述第二信號采集電路包括壓力信號采集接口、力信號采集接口、 第二濾波整形放大電路、第三濾波整形放大電路、模擬開關(guān)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述第二濾波 整形放大電路的信號輸入端與壓力信號采集接口連接，所述第三濾波整形放大電路的信號輸 入端與力信號采集接口連接，所述第二濾波整形放大電路的信號輸出端、第三濾波整形放大 電路的信號輸出端分別與模擬開關(guān)連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的信號輸入端與模擬開關(guān)連接， 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與中央處理控制器的數(shù)據(jù)端口 、地址端口連接。
按上述方案，所述的油泵控制電路包括放大電路、延時電路、繼電器模塊、油泵電源輸 出接口，所述的放大電路和中央處理控制器的1/0端口連接，所述的延時電路與放大電路、 中央處理控制器連接，所述繼電器模塊的信號控制端與延時電路的信號輸出端連接，所述繼 電器模塊的電源輸入端與交流電源輸入接口連接，所述繼電器模塊的電源輸出端與油泵電源 輸出接口連接。
按上述方案，所述交流電源輸入接口是220V或380V交流電源輸入接口，所述電源電路 還包括交直流轉(zhuǎn)化模塊、DC/DC變換電路，所述交流電源輸入接口與交直流轉(zhuǎn)化模塊連接， 所述交直流轉(zhuǎn)化模塊的直流電壓輸出端與DC/DC變換電路的電壓輸入端連接。
按上述方案，所述電路模塊還設有油泵手動控制開關(guān)，所述油泵手動控制開關(guān)的一端與 延時電路連接，另一端與直流電源連接。
按上述方案，所述的延時電路包括NE555定時器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第 一電容、第二電容、第三電容，所述第一電阻連接在NE555定時器的2腳和8腳之間，所述 第二電阻連接在NE555定時器的6腳和8腳之間，所述的第三電阻連接在NE555定時器的3 腳和所述放大電路之間，所述NE555定時器的6腳和7腳之間用導線連接，所述第二電容連 接在NE555定時器的2腳與1腳之間，所述第一電容連接在NE555定時器的1腳與7腳之 間，所述的NE555定時器的1腳接地，所述NE555定時器的8腳接直流電源5V，所述NE555 定時器的4腳連接到中央處理控制器的1/0端口。
按上述方案，所述DC/DC變換電路包括第一DC/DC變換電路、第二DC/DC變換電路，第 一 DC/DC變換電路的直流電輸出端與信號采集電路的信號采集接口連接，第二 DC/DC變換電 路的直流電輸出端與電路模塊中對應器件的電源引腳連接。
對比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型技術(shù)方案的原理與有益效果在于
1、電路模塊包括電源電路、中央處理控制器、信號采集電路、油泵控制電路，所述的信 號采集電路、油泵控制電路和中央處理控制器連接，所述電源電路包括交流電源輸入接口， 所述的信號采集電路包括信號采集接口，所述油泵控制電路包括油泵電源輸出接口，所述電路模塊還包括無線網(wǎng)絡組件，所述的無線網(wǎng)絡組件和中央處理控制器的通訊端口連接。由于 在距離傳感器不遠處采集試驗信號，大大降低了傳感器信號受其他電磁干擾的可能，并且將 信號直接以無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的形式發(fā)送給試驗處理終端(如筆記本)，避免了因為數(shù)據(jù)總線被意 外軋斷而試驗被迫終止的情況；以目前的無線網(wǎng)絡傳輸技術(shù)，其理論試驗控制距離可達方圓 500米，大大擴展了信號傳輸距離，增強了試驗的安全性、可靠性；由于采用了無線網(wǎng)絡組 件來進行試驗數(shù)據(jù)的傳輸，使得多臺靜載荷試驗儀布置在多個試驗點進行同時試驗成為現(xiàn)實， 大大提高了現(xiàn)場測試效率，節(jié)約了試驗成本。
2、 無線網(wǎng)絡組件和中央處理控制器的串行通訊端口之間設有串口-網(wǎng)絡通訊信號轉(zhuǎn)換電 路，中央處理控制器采集的數(shù)據(jù)通過串口-網(wǎng)絡通訊信號轉(zhuǎn)換電路發(fā)送給無線網(wǎng)絡組件，無線 網(wǎng)絡組件通過無線網(wǎng)絡將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給試驗處理終端(如筆記本)；試驗處理終端(如筆 記本)通過無線網(wǎng)絡將命令發(fā)送給無線網(wǎng)絡組件，無線網(wǎng)絡組件通過串口將命令轉(zhuǎn)發(fā)給中央 處理控制器。試驗處理終端可以通過連接INTERNET互連網(wǎng)將數(shù)據(jù)及時傳輸?shù)皆囼灆z測單位。
3、 箱體上還設有有線網(wǎng)絡接口，有線網(wǎng)絡接口與無線網(wǎng)絡組件連接，這樣使得本實用新 型同時具備無線傳輸和有線傳輸功能。
4、 無線路由器設置在箱體內(nèi)或箱體外，方便了無線路由器的裝配和調(diào)試。
5、 信號采集電路包括第一信號采集電路、第二信號采集電路，第一信號采集電路是位移 信號采集電路，第二信號采集電路是采集壓力、力信號的信號采集電路，所述第二信號采集 電路包括壓力信號采集接口、力信號采集接口、第二濾波整形放大電路、第三濾波整形放大 電路、模擬開關(guān)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，這樣既可以采集位移信號，也可以采集壓力、力信號；一 般現(xiàn)場使用的傳感器有調(diào)頻式位移傳感器、壓阻式壓力傳感器和輪輻式力傳感器，根據(jù)用
戶在現(xiàn)場布置的傳感器的類型采用對應的接口，方便了現(xiàn)場測試，也提高了儀器的使用范圍。
6、 油泵控制電路的延時電路的原理和優(yōu)點在于NE555定時器和分別連接在NE555的2 腳和6腳的2個電阻，以及分別連接在NE555的2腳、5腳的去耦電容和連接在7腳的電容 組成油泵電路控制延時保護部分，NE555的4腳是復位端，該復位端接受來自中央控制器發(fā) 出的復位信號，l腳接數(shù)字電源地，8腳接數(shù)字電源5V。目前設計的定時時間為3秒，這個 時間可以通過調(diào)整NE555周圍的電阻電容的取值來改變。中央控制器發(fā)出的油泵控制信號放 大后，經(jīng)過一個限流電阻連接NE555的3腳，進入油泵控制延時保護電路，NE555的2腳和 繼電器模塊的控制端連接。當中央控制器發(fā)出打開油泵的命令后，如果在延時時間內(nèi)中央控 制器沒有再次發(fā)出打開油泵的命令，則油泵控制延時保護電路將自動切斷油泵電源，起到保 護試驗安全的作用。
7、 所述的油泵控制電路包括放大電路、延時電路、繼電器模塊、油泵電源輸出接口，所 述的放大電路和中央處理控制器的1/0端口連接，所述的延時電路分別與放大電路、中央處 理控制器連接，所述繼電器模塊的信號控制端與延時電路的信號輸出端連接，所述繼電器模 塊的電源輸入端與交流電源輸入接口連接，所述繼電器模塊的電源輸出端與油泵電源輸出接 口連接。油泵控制電路用于控制油泵的工作狀態(tài)；所述電路模塊上還包括油泵手動控制開關(guān)， 所述油泵手動控制開關(guān)的一端與延時電路連接，另一端與直流電源連接；油泵手動控制開關(guān)是為了便于控制延時電路的通斷，進而控制繼電器的通斷，最后達到控制油泵工作狀態(tài)的目 的，從而便于現(xiàn)場及時控制油泵的動作。
8、 交直流轉(zhuǎn)化模塊的原理和作用交直流轉(zhuǎn)化模塊具備變壓、整流、濾波和保護功能， 性能可靠。
9、 交流電源輸入接口是220V或380V交流電源輸入接口，電源多用，既可用220V也可 用380V，靜載荷試驗儀使用的電源和現(xiàn)場油泵的供電電源一致，避免了對供電電源的特殊要 求。
10、 所述DC/DC變換電路包括第一 DC/DC變換電路、第二DC/DC變換電路，第一 DC/DC 變換電路的直流電輸出端與信號采集電路的信號采集接口連接，第二 DC/DC變換電路的直流 電輸出端與電路模塊中對應器件的電源引腳連接。直流電源一方面可以給現(xiàn)場的傳感器提供 電源，另一方面通過第二 DC/DC變換電路變換直流電壓后供靜載荷試驗儀箱體內(nèi)其他電路使 用。
11、 本實用新型監(jiān)控及時，反應快速，操作簡單。
圖1為信號處理部分的功能模塊框圖 圖2為放大電路與延遲電路的電路圖 圖3為電源部分的功能模塊框圖 圖4為交直流轉(zhuǎn)化模塊電路圖 圖5為箱體面板示意圖 圖6為箱體后部結(jié)構(gòu)示意圖 圖7為使用方法一的示意圖 圖8為使用方法二的示意圖 圖9為中央處理控制器程序框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的實施例。
圖1為信號處理部分的功能模塊框圖，如圖1所示，該靜載荷試驗儀包括電路模塊，所 述電路模塊包括電源電路、中央處理控制器UO、信號采集電路、油泵控制電路，所述電源電
路包括交流電源輸入接口，所述的信號采集電路、油泵控制電路分別和中央處理控制器uo連
接，所述的信號采集電路包括信號采集接口，所述油泵控制電路包括油泵電源輸出接口 JIO，
所述電路模塊還包括無線網(wǎng)絡組件，所述的無線網(wǎng)絡組件和中央處理控制器uo的串行通訊端
口RX、串行通訊端口TX連接。中央處理控制器U0選用的是51系列中央處理控制器，信號 采集電路與中央處理控制器UO的PO端口、 P2端口連接，油泵控制電路和中央處理控制器UO 的P1端口連接。當中央處理控制器UO選用其它型號時，信號采集電路、油泵控制電路和中 央處理控制器UO的連接端口可能會有不同。將靜載荷試驗儀設置在距離傳感器不遠處采集試 驗信號，大大降低了傳感器信號受其他電磁干擾的可能，并且將信號直接以無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的 形式發(fā)送給試驗處理終端(如筆記本)，避免了因為數(shù)據(jù)總線被意外軋斷而試驗被迫終止的情況。
無線網(wǎng)絡組件和中央處理控制器的串行通訊端口 RX、串行通訊端口 TX之間設有串口-網(wǎng) 絡通訊信號轉(zhuǎn)換電路U7;電路模塊還包括有線網(wǎng)絡接口 J5，所述有線網(wǎng)絡接口 J5與無線網(wǎng)
絡組件連接，這樣使得本實用新型同時具備無線傳輸和有線傳輸功能；所述的無線網(wǎng)絡組件 包括無線網(wǎng)卡、無線路由器，無線網(wǎng)卡與串口-網(wǎng)絡通訊信號轉(zhuǎn)換電路U7連接，無線路由器 設置在靜載荷試驗儀的箱體內(nèi)或箱體外，這樣的設置方便了無線路由器的裝配和調(diào)試。
信號采集電路包括第一信號采集電路、第二信號采集電路；所述的第一信號采集電路是 位移信號采集電路，所述位移信號采集電路包括位移信號采集接口 J6、第一濾波整形放大電 路U1、頻率計數(shù)電路U4，所述第一濾波整形放大電路U1的信號輸入端與位移信號采集接口 J6連接，所述頻率計數(shù)電路U4的信號輸入端與第一濾波整形放大電路Ul連接，所述頻率計 數(shù)電路U1與中央處理控制器U0的P0端口、 P2端口連接；所述第二信號采集電路是采集壓 力、力信號的信號采集電路，所述第二信號采集電路包括壓力信號采集接口 J7、力信號采集 接口J8、第二濾波整形放大電路U2、第三濾波整形放大電路U12、模擬開關(guān)Ull、模數(shù)轉(zhuǎn)換 電路U6，所述第二濾波整形放大電路U2的信號輸入端與壓力信號采集接口 J7連接，所述第 三濾波整形電路U12的信號輸入端與力信號采集接口 J8連接，所述第二濾波整形放大電路 U2的信號輸出端、第三濾波整形放大電路U12的信號輸出端分別與模擬開關(guān)Ull連接，所述 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路U4的信號輸入端與模擬開關(guān)Ull連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路U4與中央處理控制 器的P0端口、 P2端口連接。 一般現(xiàn)場使用的傳感器有調(diào)頻式位移傳感器、壓阻式壓力傳 感器和輪輻式力傳感器，根據(jù)用戶在現(xiàn)場布置的傳感器的類型采用對應的接口，方便了現(xiàn)場 測試，也提高了儀器的使用范圍。本實施例中的信號采集電路的信號采集接口選用12個位移 信號采集接口J6、 l個壓力信號采集接口 J7、 1個力信號采集接口J8。
圖2為放大電路與延遲電路的電路圖，如圖2所示，油泵控制電路包括放大電路U9、延 時電路UIO、繼電器模塊Ull、油泵電源輸出接口JIO，所述的放大電路U9和中央處理控制 器UO的I/0端口 Pl 口連接，所述的延時電路U10與放大電路U9、中央處理控制器UO連接， 所述繼電器模塊Ull的信號控制端與延時電路U10的信號輸出端連接，所述繼電器模塊Ull 的電源輸入端與交流電源輸入接口 J9連接，所述繼電器模塊的電源輸出端與油泵電源輸出接 口 J10連接。本實施例的中央處理控制器選用51系列中央處理控制器。外接380V或220V供 電電源經(jīng)過繼電器模塊Ull連接到油泵電源輸出接口 J10上，中央處理控制器UO通過油泵控 制電路控制油泵的工作狀態(tài)。放大電路輸出進入延遲電路的信號是一個油泵工作信號，當為 高電平時，油泵運轉(zhuǎn)，當去掉該信號后，延時一段時間后，油泵停止工作。中央處理控制器 UO的Pl端口還與指示燈電路連接。指示燈電路與箱體上的電源燈、油泵運轉(zhuǎn)燈、通訊燈相 連接，通過電源燈、油泵運轉(zhuǎn)燈、通訊燈的開關(guān)可以方便地監(jiān)控靜載荷試驗儀的工作狀態(tài)。
如圖2所示，電路模塊還包括油泵手動控制開關(guān)Sl，油泵手動控制開關(guān)Sl的電路連接 方法是將油泵手動控制開關(guān)S1的一端與延時電路U10連接，另一端與直流電源5V連接。具 體的說，油泵手動控制開關(guān)Sl —端接直流電源5V，另一端通過第三電阻R3進入延時電路 U10中的NE555定時器的Q端。油泵手動控制開關(guān)Sl的安裝位置可以設置在任何方便操作的位置，如把油泵手動控制開關(guān)S1安裝在箱體面板上。所述的延時電路包括NE555定時器、 第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3，所述 第一電阻Rl連接在NE555定時器的2腳和8腳之間，所述第二電阻R2連接在NE555定時 器的6腳和8腳之間，所述的第三電阻R3連接在NE555定時器的3腳和所述放大電路之間， 所述NE555定時器的6腳和7腳之間用導線連接，所述第二電容C2連接在NE555定時器的 2腳與1腳之間，所述第一電容Cl連接在NE555定時器的1腳與7腳之間，所述的NE555 定時器的l腳接地，所述NE555定時器的8腳接直流電源5V，所述NE555定時器的4腳連 接到中央處理控制器的相應端口。油泵手動控制開關(guān)的設置是為了便于控制延時電路的通斷， 通過油泵控制電路可以控制油泵電源的開關(guān)狀態(tài)，從而便于控制千斤頂?shù)膭幼鳌?一片NE555 定時器和分別連接在NE555的2腳和6腳的2個電阻Rl、 R2，以及分別連接在NE555的2腳、 5腳的第二電容C2、第三電容C3和連接在7腳的第一電容Cl組成油泵電路控制延時保護部 分，NE555的4腳是復位端，由中央控制器發(fā)出復位信號，l腳接數(shù)字電源地，8腳接數(shù)字電 源5V。目前設計的定時時間為3秒，這個時間可以通過調(diào)整NE555周圍的電阻電容的取值來 改變。中央控制器發(fā)出的油泵控制信號放大后,經(jīng)過一個起限流作用的第三電阻R3連接NE555 的3腳，進入油泵控制延時保護電路，NE555的2腳和固態(tài)繼電器的控制端連接；當中央控 制器發(fā)出打開油泵的命令后，如果在延時時間內(nèi)中央控制器沒有再次發(fā)出打開油泵的命令， 則油泵控制延時保護電路將自動切斷油泵電源，起到保護試驗安全的作用。
圖3為電源部分的功能模塊框圖，如圖3所示，交流電源輸入接口是220V或380V交流 電源輸入接口 J9，所述電源電路還包括交直流轉(zhuǎn)化模塊U12、 DC/DC變換電路，所述交流電 源輸入接口 J9與交直流轉(zhuǎn)化模塊U12連接，所述交直流轉(zhuǎn)化模塊U12的直流電壓輸出端與 DC/DC變換電路的電壓輸入端連接。電源電路包括220V或380V交流電源輸入接口，電源多 用，既可用220V也可用380V，靜載荷試驗儀使用的電源和現(xiàn)場油泵的供電電源一致，避免 了對供電電源的特殊要求。
圖4為交直流轉(zhuǎn)化模塊電路圖，如圖4所示，交直流轉(zhuǎn)化模塊U12包括交流變壓器、第 一接頭J1、第二接頭J2、第一二極管D1、第二二極管D4、第三二極管D2、第四二極管D3、 第四電容C4、第五電容C5、電解電容C6、穩(wěn)壓二極管D5、第四電阻R4、第五電阻R5，所述 交流變壓器的輸入端與交流電源輸入接口連接，所述第一接頭Jl與交流變壓器的輸出端連 接，所述的第一二極管Dl的正級與第一接頭Pl連接，所述第一二極管Dl的負極與第二二極 管D4的正極連接，所述第二二極管D4的負極與第二接頭P2連接，所述第三二極管D2、第 四二極管D3正向連接，第三二極管D2的正極和第一接頭P1的引腳連接，第四二極管D3的 負極與第二二極管D4的負極直接連接，所述第一電阻R4與電解電容C6的負極連接，第四電 阻R4、電解電容C6的公共接點接電源地，電解電容C6的正極與第二二極管D4的負極連接， 所述第五電容C5與第一二極管D1、第二二極管D4的串聯(lián)線路并聯(lián)，所述第四電容C4與第 三二極管D2、第四二極管D3的串聯(lián)線路并聯(lián)，所述的第五電阻R5的一端與第四電阻R4、電 解電容C6的公共接點連接，所述的第五電阻R5的另一端接地，所述穩(wěn)壓二極管D5與第二接 頭J2的直流電輸出端的反向并聯(lián)，穩(wěn)壓二極管D5的正極接電源地。所述DC/DC變換電路包
9括第一 DC/DC變換電路U13、第二 DC/DC變換電路U14，第一 DC/DC變換電路的直流電輸出端 與信號采集電路的信號采集接口連接，第二 DC/DC變換電路U14的直流電輸出端與電路模塊 中對應器件的電源引腳連接。本實用新型實施例中信號采集電路的信號采集接口為位移信號 采集接口 J6、壓力信號采集接口 J7、力信號采集接口 J8，所述的第一 DC/DC變換電路的直 流電輸出端是通過其引出的第一直流電源輸出接口 J3、第二直流電源輸出接口 J4與信號采 集電路的信號采集接口進行連接的，在本實施例中，第一直流電源輸出接口 J3、第二直流電 源輸出接口 J4設置在印刷電路板上，信號采集電路的信號采集接口均設置在箱體的面板上， 信號采集電路的信號采集接口連接到印刷電路板，信號采集電路的信號采集接口是指12個位 移信號采集接口J6、 l個壓力信號采集接口 J7、 1個力信號采集接口J8。
交直流轉(zhuǎn)化模塊具備變壓、整流、濾波和保護功能，性能可靠；外接交流電通過交直流 轉(zhuǎn)化模塊U12的變壓、整流、濾波和保護后變成+12V直流穩(wěn)壓電源，+12V直流穩(wěn)壓電源一方 面通過第一DC/DC變換電路變換為士12V電源，士12V電源可以提供給傳感器使用，另一方面 通過第二DC/DC變換電路U14變換為+5V電源，供箱體內(nèi)的單片機電路使用。
圖5為箱體面板示意圖，如圖5所示，在箱體面板的左邊布置了 4排3列共12個位移信 號采集接口 J6，靠近位移信號采集接口 J6的右上位置設置了一個壓力信號采集接口 J7、 一 個力信號采集接口J8，面板的右上位置設有一排指示燈，分別是電源燈、油泵運轉(zhuǎn)燈、通訊 燈；面板的右下部位置還設有有線網(wǎng)絡接口 J5、油泵手動控制開關(guān)S1、電源電路的電源開關(guān) S2。
圖6為箱體后部結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6所示，箱體的后部設置的是220V或380V交流電源 輸入接口 J9、油泵電源輸出接口 JIO，這兩個接口選用三相四線電源插座，220V或380V交 流電源輸入接口 J9是工作現(xiàn)場向靜載荷試驗儀提供交流電源的接口，油泵電源輸出接口 J10 是靜載荷試驗儀向油泵提供電源的接口，以上接口也可以采用其它類型的接口。
圖7為使用方法一的示意圖，如圖7所示，使用方法一為當現(xiàn)場只做一個試驗點時的使 用方法，其中包括一臺數(shù)據(jù)處理終端(如含有無線網(wǎng)卡的筆記本電腦)、 一臺靜載荷試驗儀、4 只位移傳感器、1只壓力傳感器，位移傳感器的輸出端通過信號線與靜載荷試驗儀的位移信 號輸入端連接，壓力傳感器的輸出端通過信號線與靜載荷試驗儀的壓力信號輸入端連接，油 泵所需要的電源是通過靜載荷試驗儀的油泵電源輸出接口 J10提供的。 一臺筆記本電腦和一 臺靜載荷試驗儀組成一個局域網(wǎng)，筆記本電腦上運行試驗程序，試驗數(shù)據(jù)由靜載荷試驗儀傳 輸?shù)焦P記本電腦上，筆記本電腦上的試驗程序可以將接受的數(shù)據(jù)進行處理分析，顯示給現(xiàn)場 試驗人員，并根據(jù)試驗的設置發(fā)送相應的操作命令到靜載荷試驗儀，控制油泵的動作，同時 筆記本電腦可以通過連接INTERNET互連網(wǎng)將數(shù)據(jù)及時傳輸?shù)皆囼灆z測單位。現(xiàn)場使用的傳感 器為選用調(diào)頻式位移傳感器、壓阻式壓力傳感器和輪輻式力傳感器；數(shù)據(jù)處理終端可采用 筆記本電腦。
圖8為使用方法二的示意圖，如圖8所示，使用方法二為當現(xiàn)場同時做多個試驗點時的 使用方法，其中包括一臺數(shù)據(jù)處理終端(如含有無線網(wǎng)卡的筆記本電腦)、多臺靜載荷試驗儀、 多只位移傳感器、多只壓力傳感器，上述位移傳感器的輸出端通過信號線與數(shù)據(jù)采集控制器的位移信號輸入端連接，壓力傳感器的輸出端通過信號線與靜載荷試驗儀的壓力信號輸入端 連接，油泵所需要的電源是通過靜載荷試驗儀的油泵電源輸出接口 Jio提供的。 一臺筆記本 電腦和多臺靜載荷試驗儀組成一個局域網(wǎng)，筆記本電腦上運行試驗程序，試驗數(shù)據(jù)由多臺靜 載荷試驗儀傳輸?shù)焦P記本電腦上，筆記本電腦上的試驗程序可以將接受的多臺靜載荷試驗儀 傳輸過來的數(shù)據(jù)進行處理分析，顯示給現(xiàn)場試驗人員，并根據(jù)試驗的設置發(fā)送相應的操作命 令到各個靜載荷試驗儀，控制油泵的動作，同時筆記本電腦可以通過連接INTERNET互連網(wǎng)將
數(shù)據(jù)及時傳輸?shù)皆囼灆z測單位?，F(xiàn)場使用的傳感器為選用調(diào)頻式位移傳感器、壓阻式壓力
傳感器和輪輻式力傳感器；數(shù)據(jù)處理終端可采用筆記本電腦。
圖9為中央處理控制器程序框圖，如圖9所示，開機后，靜載荷試驗儀的中央處理控制 器UO經(jīng)過初始化后采集各個傳感器的信號，然后接收試驗處理終端收的命令，根據(jù)命令傳送 采集的數(shù)據(jù)、控制油泵的運行狀態(tài)，或者采集各個傳感器的信號，再等待命令，往復循環(huán)。
本實施方式靜載荷試驗儀的性能參數(shù)為
1、 數(shù)據(jù)傳輸
依據(jù)現(xiàn)場環(huán)境無線傳輸距離可達200米
2、 壓力測試
壓力測試通道l通道 力測試通道l通道
3、 位移測試 位移測試通道12通道
4、 荷載控制
電動油泵電源單相220V、三相380V 最大控制功率7. 5KVA 下面對本實用新型做進一步詳細說明。
本實用新型實施例的工作原理是壓力傳感器安裝在液壓千斤頂?shù)墓ぷ饔吐飞?，液壓?br>
斤頂通過油管與高壓油泵相連通，根據(jù)壓強傳遞理論，千斤頂所受壓強與壓力傳感器所受壓強
一致；力傳感器安裝在液壓千斤頂上，直接測量千斤頂?shù)某隽?；本實用新型儀器系統(tǒng)通過壓
力傳感器或力傳感器采集到千斤頂?shù)某隽Υ笮。ㄟ^靜載荷試驗儀控制油泵工作狀態(tài)，以達 到根據(jù)試驗要求調(diào)節(jié)壓力的目的。同時通過位移傳感器記錄試驗對象在不同壓力作用下的位 移大小。最后根據(jù)試驗中壓力、位移、時間的關(guān)系，按照國家規(guī)范的相關(guān)規(guī)定判斷被試驗對 象的承載力是否滿足設計要求。
具體來講，位移傳感器信號首先進入12個位移信號采集接口 J6，然后經(jīng)過第一濾波整 形放大電路U1，然后經(jīng)過頻率計數(shù)電路U4后，其位移信號被中央處理控制器UO采集；壓力 傳感器信號進入壓力信號采集接口 J7，再經(jīng)過第二濾波整形放大電路U2、模擬開關(guān)U5、模 數(shù)轉(zhuǎn)換電路U6后，其壓力信號被中央處理控制器UO采集；同樣力傳感器信號依次經(jīng)過力信 號采集接口 J8、第三濾波整形放大電路U3、模擬開關(guān)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路U6后，其力信號被中 央處理控制器UO采集；51系列中央處理控制器UO通過控制模擬開關(guān)U5來決定是對壓力信號還是對力信號進行采集。無線網(wǎng)絡組件U8通過串口-網(wǎng)絡通訊信號轉(zhuǎn)換電路U7與中央處理 控制器U0進行通訊。中央處理控制器U0的Pl 口依次通過放大電路U9、延遲電路U10和繼 電器模塊mi來控制油泵的工作狀態(tài)，以上中央處理控制器選用51系列中央處理控制器；中 央處理控制器也可以采用其他系列的中央處理控制器，但相應的端口及電子線路可能會進行 相應的調(diào)整。
以上雖然結(jié)合附圖描述了本實用新型的實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在所附權(quán)利要 求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，例如中央處理控制器的類型變換、接口類型的變換、電路 模塊的類型變換等。
權(quán)利要求1、一種靜載荷試驗儀，包括電路模塊，所述電路模塊包括電源電路、中央處理控制器、信號采集電路、油泵控制電路，所述電源電路包括交流電源輸入接口，所述的信號采集電路、油泵控制電路分別和中央處理控制器連接，所述的信號采集電路包括信號采集接口，所述油泵控制電路包括油泵電源輸出接口，其特征在于所述電路模塊中還包括無線網(wǎng)絡組件，所述的無線網(wǎng)絡組件連接到所述中央處理控制器的通訊端口。
2、 如權(quán)利要求1所述的靜載荷試驗儀，其特征在于所述通訊端口是串口通訊端口，所 述無線網(wǎng)絡組件和所述串口通訊端口之間設有串口-網(wǎng)絡通訊信號轉(zhuǎn)換電路。
3、 如權(quán)利要求1所述的靜載荷試驗儀，其特征在于所述電路模塊還包括有線網(wǎng)絡接口， 所述有線網(wǎng)絡接口與無線網(wǎng)絡組件連接。
4、 如權(quán)利要求2所述的靜載荷試驗儀，其特征在于還包括箱體，所述的無線網(wǎng)絡組件 包括無線網(wǎng)卡、無線路由器，無線網(wǎng)卡與串口-網(wǎng)絡通訊信號轉(zhuǎn)換電路連接，無線路由器設置 在所述的箱體內(nèi)或箱體外。
5、 如權(quán)利要求1所述的靜載荷試驗儀，其特征在于所述的信號采集電路包括第一信號 采集電路、第二信號采集電路；所述的第一信號采集電路是位移信號采集電路，所述位移信號采集電路包括位移信號采 集接口、第一濾波整形放大電路、頻率計數(shù)電路，所述第一濾波整形放大電路的信號輸入端 連接到位移信號采集接口，所述頻率計數(shù)電路的信號輸入端與第一濾波整形放大電路連接， 所述頻率計數(shù)電路與中央處理控制器的數(shù)據(jù)端口、地址端口連接；所述第二信號采集電路是采集壓力、力信號的信號采集電路，所述第二信號采集電路包 括壓力信號采集接口、力信號采集接口、第二濾波整形放大電路、第三濾波整形放大電路、 模擬開關(guān)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述第二濾波整形放大電路的信號輸入端與壓力信號采集接口連 接，所述第三濾波整形電路的信號輸入端與力信號采集接口連接，所述第二濾波整形放大電 路的信號輸出端、第三濾波整形放大電路的信號輸出端分別與模擬開關(guān)連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換 電路的信號輸入端與模擬開關(guān)連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與中央處理控制器的數(shù)據(jù)端口、地址 端口連接。
6、 如權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的靜載荷試驗儀，其特征在于所述的油泵控制 電路包括放大電路、延時電路、繼電器模塊、油泵電源輸出接口，所述的放大電路和中央處 理控制器的1/0端口連接，所述的延時電路分別與放大電路、中央處理控制器連接，所述繼 電器模塊的信號控制端與延時電路的信號輸出端連接，所述繼電器模塊的電源輸入端與交流 電源輸入接口連接，所述繼電器模塊的電源輸出端與油泵電源輸出接口連接。
7、 如權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的靜載荷試驗儀，其特征在于所述交流電源輸 入接口是220V或380V交流電源輸入接口，所述電源電路還包括交直流轉(zhuǎn)化模塊、DC/DC變 換電路'所述交流電源輸入接口與交直流轉(zhuǎn)化模塊連接，所述交直流轉(zhuǎn)化模塊的直流電壓輸 出端與DC/DC變換電路的電壓輸入端連接。
8、 如權(quán)利要求6所述的靜載荷試驗儀，其特征在于所述電路模塊還包括油泵手動控制開關(guān)(Sl)，所述油泵手動控制開關(guān)(Sl)的一端與延時電路連接，另一端接直流電源。
9、 如權(quán)利要求6所述的靜載荷試驗儀，其特征在于所述的延時電路包括NE555定時 器、第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、第一電容(Cl)、第二電容(C2)、 第三電容(C3)，所述第一電阻(Rl)連接在NE555定時器的2腳和8腳之間，所述第二電 阻(R2)連接在NE555定時器的6腳和8腳之間，所述的第三電阻(R3)連接在NE555定 時器的3腳和所述放大電路之間，所述NE555定時器的6腳和7腳之間用導線連接，所述第 二電容(C2)連接在NE555定時器的2腳與1腳之間，所述第一電容(Cl)連接在NE555 定時器的1腳與7腳之間，所述的NE555定時器的1腳接地，所述NE555定時器的8腳接 直流電源5V，所述NE555定時器的4腳連接到中央處理控制器的I/O端口 。
10、 如權(quán)利要求7所述的靜載荷試驗儀，其特征在于:所述DC/DC變換電路包括第一DC/DC 變換電路、第二DC/DC變換電路，第一DC/DC變換電路的直流電輸出端與信號采集電路的信 號采集接口連接，第二 DC/DC變換電路的直流電輸出端與電路模塊中對應器件的電源引腳連 接。
專利摘要本實用新型涉及建設工程領(lǐng)域中的承載力靜態(tài)檢測設備，特別是一種靜載荷試驗儀，它包括電路模塊，所述電路模塊包括電源電路、中央處理控制器、信號采集電路、油泵控制電路，所述的信號采集電路、油泵控制電路分別和中央處理控制器連接，所述的信號采集電路包括信號采集接口，所述油泵控制電路包括油泵電源輸出接口，所述電路模塊中還包括無線網(wǎng)絡組件，所述的無線網(wǎng)絡組件連接到所述中央處理控制器的通訊端口；本實用新型可以將信號直接以無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的形式遠距離發(fā)送給試驗處理終端(如筆記本)，避免了外接的數(shù)據(jù)總線被意外軋斷而造成試驗被迫終止的情況，也使得將多臺靜載荷試驗儀布置在多個試驗點進行同時試驗成為現(xiàn)實，試驗安全、可靠。
文檔編號G05B19/418GK201163223SQ20082006541
公開日2008年12月10日 申請日期2008年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月22日
發(fā)明者張衛(wèi)東 申請人:張衛(wèi)東