RU148119U1 - DEVICE FOR MONITORING CRACKS AND JOINTS OF BUILDINGS AND STRUCTURES (OPTIONS) - Google Patents
DEVICE FOR MONITORING CRACKS AND JOINTS OF BUILDINGS AND STRUCTURES (OPTIONS) Download PDFInfo
- Publication number
- RU148119U1 RU148119U1 RU2014128925/03U RU2014128925U RU148119U1 RU 148119 U1 RU148119 U1 RU 148119U1 RU 2014128925/03 U RU2014128925/03 U RU 2014128925/03U RU 2014128925 U RU2014128925 U RU 2014128925U RU 148119 U1 RU148119 U1 RU 148119U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- power source
- microcontroller
- autonomous power
- sensor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
1. Прибор мониторинга состояния трещин и стыков зданий и сооружений, содержащий корпус, в котором конструктивно объединены в единый модуль последовательно соединенные магнитный датчик положения, аналого-цифровой преобразователь, устройство сбора и обработки информации в виде микроконтроллера и модуль передачи информации через сеть беспроводной связи в виде ZigBee- или GSM-модема, а также автономный источник питания, причем корпус снабжен направляющими; магнитный датчик положения состоит из рейки, установленной с возможностью перемещения по направляющим корпуса, с жестко закрепленной на ней, по крайней мере, одной магнитной шкалой с повторяющейся с определенным шагом магнитной структурой, и из, по крайней мере, одного датчика магнитного поля с аналоговым выходом, при этом автономный источник питания соединен с датчиком магнитного поля, с аналого-цифровым преобразователем, с микроконтроллером и ZigBee- или GSM-модемом.2. Прибор по п. 1, в котором по крайней мере одна магнитная шкала рейки магнитного датчика положения выполнена в виде магнитной дорожки, намагниченной по синусоидальному закону.3. Прибор по п. 1 или 2, который дополнительно содержит модуль "часы-будильник", соединенный с микроконтроллером и с автономным источником питания.4. Прибор по п. 3, который дополнительно содержит блок энергонезависимой памяти, соединенный с микроконтроллером и с автономным источником питания.5. Прибор по п. 1 или 2, который дополнительно содержит датчик температуры, соединенный с микроконтроллером и с автономным источником питания.6. Прибор по п. 1, в котором автономный источник питания выполнен в виде аккумуляторной батареи.7. Прибор �1. A device for monitoring the state of cracks and joints of buildings and structures, comprising a housing in which a magnetically coupled position sensor, an analog-to-digital converter, a device for collecting and processing information in the form of a microcontroller and a module for transmitting information through a wireless communication network in a the form of a ZigBee- or GSM-modem, as well as an autonomous power source, and the case is equipped with guides; the magnetic position sensor consists of a rail mounted to move along the guides of the housing, with at least one magnetic scale rigidly fixed on it with a repeating magnetic structure repeating at a certain step, and of at least one magnetic field sensor with an analog output while an autonomous power source is connected to a magnetic field sensor, with an analog-to-digital converter, with a microcontroller and a ZigBee or GSM modem. 2. The device according to claim 1, wherein at least one magnetic scale of the rail of the magnetic position sensor is made in the form of a magnetic track magnetized according to a sinusoidal law. The device according to claim 1 or 2, which further comprises an alarm clock module connected to a microcontroller and with an autonomous power supply. 4. The device according to claim 3, which further comprises a non-volatile memory unit connected to the microcontroller and with an autonomous power source. The device according to claim 1 or 2, which further comprises a temperature sensor connected to the microcontroller and with an autonomous power source. 6. The device according to claim 1, in which the autonomous power source is made in the form of a battery. �
Description
Заявляемая полезная модель относится к устройствам измерения, обработки и передачи данных для контроля за состоянием трещин и стыков зданий и сооружений, и может быть использована в автоматизированных системах мониторинга технического состояния зданий и сооружений.The inventive utility model relates to devices for measuring, processing and transmitting data to monitor the state of cracks and joints of buildings and structures, and can be used in automated systems for monitoring the technical condition of buildings and structures.
Известна полезная модель РФ «Автоматизированная система мониторинга геометрических характеристик зданий и сооружений» по патенту №62724, заявка №2006122822 с приоритетом от 26.06.2006 г., МПК G08B 25/00, G05B 15/00, E04G 23/00, опубликовано 27.04.2007 г.Known utility model of the Russian Federation "Automated system for monitoring the geometric characteristics of buildings and structures" according to patent No. 622724, application No. 2006122822 with priority dated June 26, 2006, IPC G08B 25/00, G05B 15/00, E04G 23/00, published April 27. 2007 year
Система состоит из центра обработки информации (ЦОИ), содержащего ЭВМ, осуществляющего накапливание и обработку собранных данных и устройства широкополосного доступа к сети Интернет по радиоканалу GSM, и, как минимум, одной системы сбора и передачи информации, содержащей контроллер и датчики, причем датчики соединены с контроллером линией связи в виде витой пары, устройство широкополосного доступа к сети Интернет по радиоканалу GSM соединено с контроллером. Каждый датчик в данной системе подключен к контроллеру линией связи в виде витой пары с использованием сетевого протокола обмена по интерфейсу RS-485; по этой же линии связи к каждому датчику от контроллера подводится питающее напряжение, что усложняет данную систему, При этом усложняется использование системы сбора и передачи информации в целом, т.к. требуется подведения питания от объекта, на котором установлен контроллер, что приводит к увеличению потребления электроэнергии. Помимо этого, программное обеспечение ЭВМ в ЦОИ является достаточно сложным, поскольку с помощью него необходимо обрабатывать потоки различной информации и идентифицировать соответствующий датчик.The system consists of a data processing center (TSOI) containing a computer that collects and processes the collected data and a broadband Internet access device via GSM radio channel, and at least one information collection and transmission system containing a controller and sensors, the sensors being connected with the controller a communication line in the form of a twisted pair cable, a device for broadband access to the Internet via a GSM radio channel is connected to the controller. Each sensor in this system is connected to the controller by a communication line in the form of a twisted pair cable using the network communication protocol via the RS-485 interface; on the same communication line, a supply voltage is supplied to each sensor from the controller, which complicates this system, while the use of the information collection and transmission system as a whole becomes more complicated, as power supply is required from the object on which the controller is installed, which leads to an increase in electricity consumption. In addition, the computer software in the center is quite complicated, since it is necessary to process the flows of various information with it and to identify the corresponding sensor.
Известно изобретение «Датчик измерения перемещений при жизнедеятельности трещины» по патенту №2402747, заявка №2009113575 с приоритетом от 13.04.2009 г., МПК G01B 5/30, опубликовано 27.10.2010 г.The invention is known "Sensor for measuring displacements during the life of a crack" according to patent No. 2402747, application No. 2009113575 with priority of April 13, 2009, IPC G01B 5/30, published October 27, 2010.
Датчик состоит из основной пластины и вставляемого в нее ползунка с нанесенными шкалами на пластине и на ползунке, которые наклеиваются на разделенные трещиной части исследуемой поверхности с помощью вспененного скотча так, чтобы оси прорезей пластины и ползунка совпадали и были перпендикулярны трассе трещины. Указанная конструкция дает возможность измерения плоского перемещения берегов трещины в двух направлениях с высокой достоверностью и точностью результатов измерений.The sensor consists of the main plate and a slider inserted into it with scales on the plate and on the slider, which are glued to the parts of the test surface separated by a crack using foamed tape so that the axes of the slots of the plate and the slider coincide and are perpendicular to the crack path. This design makes it possible to measure the plane displacement of the crack faces in two directions with high reliability and accuracy of the measurement results.
Недостатком датчика является открытость механизма, вызывающая необходимость защищать его от оседания пыли, что приводит к затруднению снятия результатов измерений, а также необходимость ввода вручную результатов измерений для возможности их машинной обработки и хранения.The disadvantage of the sensor is the openness of the mechanism, which makes it necessary to protect it from dust settling, which makes it difficult to take the measurement results, as well as the need to manually enter the measurement results for the possibility of their processing and storage.
Известно изобретение «Индикатор часового типа» по патенту №2060450, заявка №92016186 с пр. 29.12.1992 г., МПК G01B 3/22, опубликовано 20.05.1996The invention is known as "Watch type indicator" according to patent No. 2060450, application No. 92016186 with pr. 29.12.1992, IPC G01B 3/22, published on 05.20.1996
Индикатор часового типа имеет корпус с соосными опорами скольжения, в которых размещен измерительный стержень с зубчатой рейкой и наконечником, зубчатый механизм, включающий первый и центральный трибы. Индикатор позволяет фиксировать перемещения с точностью 0,01 мм.The dial indicator has a case with coaxial sliding bearings, in which a measuring rod with a gear rack and a tip is placed, a gear mechanism, including the first and central tribes. The indicator allows you to record movements with an accuracy of 0.01 mm.
Недостатком индикатора является открытость механизма, вызывающая необходимость защищать его от оседания пыли, что приводит к затруднению снятия результатов измерений, а также необходимость перевода результатов измерений из аналоговых величин в цифровые для обработки и их передачи.The disadvantage of this indicator is the openness of the mechanism, which makes it necessary to protect it from dust settling, which makes it difficult to take measurement results, as well as the need to convert the measurement results from analog values to digital ones for processing and transmission.
Известно также изобретение «Датчик линейных перемещений» по патенту РФ №2364832 (заявка №2008113029 с приоритетом от 03.04.2008 г.), МПК G01B 7/00, опубликовано 20.08.2009 г.Also known is the invention "Linear Displacement Sensor" according to the patent of the Russian Federation No. 2364832 (application No. 2008113029 with a priority of 04/03/2008), IPC G01B 7/00, published on 08/20/2009.
Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности, к диагностики осей автомобилей в условиях автосервиса и служит для повышения достоверности результатов испытаний.The invention relates to transport engineering, in particular, to the diagnosis of vehicle axles in a car service and serves to increase the reliability of test results.
Датчик линейных перемещений преимущественно подрессоренной и неподрессоренной масс содержит закрепленную в корпусе магнитную головку (датчик), носитель кодовой информации в виде плоской магнитной ленты, расположенной с возможностью перемещения относительно магнитной головки. Датчик снабжен подпружиненным стержнем, установленным в опорах корпуса, который закреплен на испытуемой массе. Магнитная лента с нанесенными на ней на одинаковом расстоянии рисками закреплена на стержне с возможностью непосредственного контакта с магнитной головкой. Во избежание разрывов магнитной ленты и разрушения магнитной головки о стержень между ними помещена поролоновая подложка. Головка (магнитный датчик) через усилитель и аналого-цифровой преобразователь подключена к компьютеру.The linear displacement sensor of the predominantly sprung and unsprung masses comprises a magnetic head (sensor) fixed in the housing, a code information carrier in the form of a flat magnetic tape, which can be moved relative to the magnetic head. The sensor is equipped with a spring-loaded rod mounted in the supports of the housing, which is mounted on the test mass. The magnetic tape with the risks applied on it at the same distance is fixed on the rod with the possibility of direct contact with the magnetic head. In order to avoid breaks of the magnetic tape and destruction of the magnetic head on the rod, a foam rubber substrate is placed between them. The head (magnetic sensor) is connected to a computer through an amplifier and an analog-to-digital converter.
Известно также изобретение «Устройство для определения вертикальных деформаций» по патенту №2425975 (заявка №2010105114 с приоритетом от 12.02.2010 г.), МПК E21C 39/00, опубликовано 10.08.2011 г.The invention “Device for determining vertical deformations” according to patent No. 2425975 (application No. 2010105114 with priority of February 12, 2010), IPC E21C 39/00, published on August 10, 2011 is also known.
Устройство предназначено для определения деформаций массива горных пород. Содержит, в частности, элемент передачи деформаций в виде подвижного штока, один конец которого прикреплен к упорной пружине и установлен с упором в регулировочный винт, а другой конец соединен с нижним элементом крепления посредством натянутой струны. Кроме того устройство содержит преобразователь линейных перемещений в виде линейки герконов и ленточного магнита с подключенным к нему через кабель блоком индикации регистрирующего прибора. Вертикальные деформации посредством струны передаются подвижному штоку, который вместе с жестко закрепленном на нем ленточным магнитом перемещается вверх или вниз. Под воздействием магнитного поля ленточного магнита соответствующие контакты герконов, находящиеся в зоне его действия, срабатывают, что фиксируется блоком индикации регистрирующего прибора. Ленточный магнит удерживает своим магнитным полем все контакты перекрытых им герконов в замкнутом состоянии, сохраняя этим полный объем информации. Регистрирующий прибор с блоком индикации вынесен на поверхность. При этом величина вертикальных деформаций определяется числом сработавших герконов, умноженным на их шаг установки, который выбирается в зависимости от необходимой точности измерений.The device is designed to determine the deformation of the rock mass. It contains, in particular, a deformation transmission element in the form of a movable rod, one end of which is attached to a thrust spring and is mounted abutting in the adjustment screw, and the other end is connected to the lower fastening element by means of a tensioned string. In addition, the device contains a linear displacement transducer in the form of a line of reed switches and a tape magnet with a display unit of a recording device connected to it through a cable. Vertical deformations are transmitted through the string to the movable rod, which, together with the tape magnet fixed to it, moves up or down. Under the influence of the magnetic field of the tape magnet, the corresponding contacts of the reed switches located in the zone of its operation are triggered, which is fixed by the display unit of the recording device. The tape magnet holds all the contacts of the reed switches blocked by it with its magnetic field in a closed state, thereby preserving the full amount of information. The recording device with the display unit is brought to the surface. In this case, the magnitude of the vertical deformations is determined by the number of triggered reed switches multiplied by their installation step, which is selected depending on the required measurement accuracy.
Известна международная заявка WO 2013007720 на изобретение «Система контроля повреждений конструкций зданий» PCT/EP 2012/063474 от 10.07.2012 на основе заявки VR 2011A000143 (IT) с приоритетом от 12.07.2011 г., МПК G01B 5/30, опубликовано 17.01.2013 г.Known international application WO 2013007720 for the invention "System for monitoring structural damage to buildings" PCT / EP 2012/063474 dated July 10, 2012 based on application VR 2011A000143 (IT) with priority dated July 12, 2011, IPC
В этой системе устройство для измерения величины трещины включает в себя два стационарных элемента, прикрепленных к строению по разные стороны трещины, причем часть одного из них, перекрывая трещину, входит во взаимодействие со вторым и содержит датчик для измерения перемещения краев трещины вдоль выбранного направления. Датчик снабжен ползунком с возможностью скольжения вдоль электрических, механических или магнитных контактов. Для измерения перемещения по другому направлению датчик снабжен вторым ползунком, расположенным перпендикулярно первому. При этом стационарный элемент устройства, перекрывающий трещину и содержащий ползунок датчика, снабжен устройством сбора и передачи данных посредством беспроводной связи с помощью GSM протокола, а также автономным блоком питания. Система позволяет при помощи измерительных органов датчика автоматически отслеживать изменения величины трещины в достаточно широком диапазоне, по крайней мере, в двух перпендикулярных направлениях.In this system, a device for measuring the magnitude of a crack includes two stationary elements attached to the structure on opposite sides of the crack, and part of one of them, blocking the crack, interacts with the second and contains a sensor for measuring the movement of the edges of the crack along the selected direction. The sensor is equipped with a slider with the ability to slide along electrical, mechanical or magnetic contacts. To measure movement in a different direction, the sensor is equipped with a second slider located perpendicular to the first. At the same time, the stationary element of the device, covering the crack and containing the sensor slider, is equipped with a device for collecting and transmitting data via wireless communication using the GSM protocol, as well as an autonomous power supply. The system allows using the measuring organs of the sensor to automatically track changes in the magnitude of the crack in a fairly wide range, at least in two perpendicular directions.
Известно изобретение «Система мониторинга состояния трещин и стыков зданий и сооружений» по патенту №2448225 (заявка №2010140257 с приоритетом от 01.10.2010 г.), МПК E04G 23/00, опубликовано 20.04.2012 г. (прототип).The invention “The system for monitoring the state of cracks and joints of buildings and structures” is known according to the patent No. 2448225 (application No. 2014040257 with priority dated October 1, 2010), IPC E04G 23/00, published on April 20, 2012 (prototype).
Система включает датчик-индикатор часового типа, содержащий реохорд и подвижный токосъемник, опоры на поверхности строительной конструкции на разных берегах трещины, принимающий радиомодуль, устройство регистрации, АЦП, микроконтроллер, передающий радиомодуль, автономный блок питания, модуль «часы-будильник», причем подвижный шток индикатора часового типа механически связан с токосъемником реохорда, его выход подключен к АЦП, который подключен к микроконтроллеру, связанному с передающим радиомодулем; автономный блок питания подключен к реохорду, к микроконтроллеру, к АЦП, к передающему радиомодулю, к модулю «часы-будильник», выход которого подключен к микроконтроллеру, при этом передающий радиомодуль связан по радиоканалу с принимающим радиомодулем, который подключен к регистрирующему прибору.The system includes a clock-type indicator indicator containing a reochord and a movable current collector, supports on the surface of a building structure on different sides of the crack, a receiving radio module, a recording device, an ADC, a microcontroller, a transmitting radio module, an autonomous power supply, and a clock-and-alarm module the dial gauge rod is mechanically connected to the rechord current collector, its output is connected to the ADC, which is connected to the microcontroller connected to the transmitting radio module; an autonomous power supply is connected to the rechord, to the microcontroller, to the ADC, to the transmitting radio module, to the clock-alarm module, the output of which is connected to the microcontroller, while the transmitting radio module is connected via radio channel to the receiving radio module, which is connected to the recording device.
Недостатками обеих указанных систем является наличие механического контакта между подвижными частями измерительной системы. Соединение ползунка/токосъемника и контактов/реохорда является ненадежным, поскольку их поверхности будут со временем окисляться, в результате чего показания будут сниматься с ошибкой, а также то, что датчик с измерительными органами, требующий подвода эл. питания, расположен на противоположной стороне трещины от места нахождения блока питания, что конструктивно не очень удобно. Реохорд, являясь моточным изделием, имеет нелинейность по сопротивлению, что требует индивидуальной калибровки каждого реохорда в составе датчика. Кроме того, требуется перевод аналоговых величин измерения в цифровые значения, что вносит дополнительные искажения в результаты измерений.The disadvantages of both of these systems is the presence of mechanical contact between the moving parts of the measuring system. The connection of the slider / current collector and the contacts / re-chord is unreliable, since their surfaces will oxidize over time, as a result of which the readings will be taken with an error, as well as the fact that the sensor with measuring bodies requires an electric supply. power supply, located on the opposite side of the crack from the location of the power supply, which is structurally not very convenient. The reochord, being a skein product, has non-linearity in resistance, which requires individual calibration of each rechord in the sensor. In addition, the conversion of analog measurement values into digital values is required, which introduces additional distortion into the measurement results.
Задачей заявляемой полезной модели является создание устройства измерения и передачи информации о состоянии (прибора мониторинга) трещин и стыков зданий и сооружений повышенной надежности измерения, выполненного в виде единого модуля, который может работать автономно и независимо от других аналогичных устройств, в том числе, объединенных в общую систему мониторинга технического состояния зданий и сооружений.The objective of the claimed utility model is to create a device for measuring and transmitting information about the state (monitoring device) of cracks and joints of buildings and structures of increased reliability of measurement, made in the form of a single module that can operate independently and independently of other similar devices, including those combined in general system for monitoring the technical condition of buildings and structures.
Задача решается за счет того, что прибор мониторинга состояния трещин и стыков зданий и сооружений в 1-м варианте выполнения содержит корпус, в котором конструктивно объединены в единый модуль последовательно соединенные магнитный датчик положения, аналого-цифровой преобразователь, устройство сбора и обработки информации в виде микроконтроллера и модуль приема-передачи информации через сеть беспроводной связи в виде ZigBee- или GSM-модема, а также автономный источник питания.The problem is solved due to the fact that the device for monitoring the state of cracks and joints of buildings and structures in the 1st embodiment includes a housing in which a magnetic position sensor, an analog-to-digital converter, a device for collecting and processing information in the form of a microcontroller and a module for receiving and transmitting information through a wireless communication network in the form of a ZigBee or GSM modem, as well as an autonomous power source.
При этом корпус снабжен направляющими, а магнитный датчик положения состоит из рейки, установленной с возможностью перемещения по направляющим корпуса, на которой жестко закреплена, по крайней мере, одна магнитная шкала с повторяющейся с определенным шагом магнитной структурой, а также из, по крайней мере, одного датчика магнитного поля с аналоговым выходом.In this case, the casing is provided with guides, and the magnetic position sensor consists of a rail mounted to move along the casing guides, on which at least one magnetic scale with a magnetic structure repeating with a certain step is rigidly fixed, as well as at least one magnetic field sensor with analog output.
Питание от автономного источника питания подводится ко всем блокам прибора, т.е. автономный источник питания соединен с датчиком магнитного поля, с аналого-цифровым преобразователем, с микроконтроллером, и ZigBee- или GSM-модемом.Power from an autonomous power source is supplied to all units of the device, i.e. an autonomous power supply is connected to a magnetic field sensor, with an analog-to-digital converter, with a microcontroller, and a ZigBee or GSM modem.
При этом все узлы и блоки заявляемого устройства расположены в общем корпусе, из которого выступают наружу только направляющие со свободным концом рейки магнитного датчика положения с магнитной шкалой.Moreover, all the nodes and blocks of the claimed device are located in a common housing, from which only the guides with the free end of the rail of the magnetic position sensor with a magnetic scale protrude outward.
Задача решается также за счет того, что прибор мониторинга состояния трещин и стыков зданий и сооружений во 2-м варианте исполнения содержит все те же блоки и связи, что и в 1-м варианте, за исключением аналого-цифрового преобразователя, а также того, что в магнитном датчике положения датчики магнитного поля выполнены с цифровым выходом.The problem is also solved due to the fact that the device for monitoring the state of cracks and joints of buildings and structures in the 2nd embodiment contains all the same blocks and connections as in the 1st embodiment, except for the analog-to-digital converter, as well as that in the magnetic position sensor magnetic field sensors are made with a digital output.
В обоих вариантах выполнения прибора мониторинга состояния трещин и стыков зданий и сооружений его составные блоки предназначены для выполнения следующих функций.In both versions of the instrument for monitoring the state of cracks and joints of buildings and structures, its composite blocks are designed to perform the following functions.
Корпус служит для интеграции элементов прибора и их защиты от внешних воздействий. Корпус имеет направляющие, по которым перемещается рейка магнитного датчика положения.The housing serves to integrate the elements of the device and protect them from external influences. The housing has guides along which the rail of the magnetic position sensor moves.
Перед началом работы корпус прибора со всеми расположенными внутри него блоками крепится к стене здания или сооружения с одной стороны трещины (или стыка), а выступающий наружу из корпуса свободный конец направляющих с рейкой магнитного датчика положения крепится к стене с противоположной стороны трещины (или стыка).Before starting work, the device body with all the blocks located inside it is attached to the wall of the building or structure on one side of the crack (or joint), and the free end of the guides protruding outward from the body with the rail of the magnetic position sensor is attached to the wall on the opposite side of the crack (or joint) .
На рейке магнитного датчика положения жестко закреплена, по крайней мере, одна магнитная шкала.At least one magnetic scale is rigidly fixed to the rail of the magnetic position sensor.
Магнитная шкала имеет немагнитную металлическую основу и магнитный слой с, как минимум одной, повторяющейся магнитной структурой.The magnetic scale has a non-magnetic metal base and a magnetic layer with at least one repeating magnetic structure.
В частном случае выполнения прибора магнитная шкала на рейке имеет магнитный слой с, как минимум одной, магнитной дорожкой, намагниченной по синусоидальному закону.In the particular case of the device, the magnetic scale on the rail has a magnetic layer with at least one magnetic track magnetized according to a sinusoidal law.
При этом в зависимости от требуемой точности измерений магнитная структура, в частности магнитная дорожка, намагниченная по синусоидальному закону, может иметь шаг из ряда 1 мм, 1.28 мм, 2 мм, 2.8 мм, 4 мм, 5 мм, 20 мм, 40 мм или др. Шагом считается половина от периода магнитной шкалы.Moreover, depending on the required measurement accuracy, the magnetic structure, in particular the magnetic track magnetized by the sinusoidal law, can have a pitch of 1 mm, 1.28 mm, 2 mm, 2.8 mm, 4 mm, 5 mm, 20 mm, 40 mm or etc. A step is considered half of the period of the magnetic scale.
Использование магнитной шкалы с одной намагниченной дорожкой позволяет определять абсолютное положение датчика магнитного поля в пределах одной половины периода (одного шага) магнитной шкалы, намагниченной по синусоидальному закону (фиг. 6).Using a magnetic scale with one magnetized track allows you to determine the absolute position of the magnetic field sensor within one half of the period (one step) of the magnetic scale magnetized according to a sinusoidal law (Fig. 6).
Для определения положения датчика магнитного поля на расстояниях больших, чем шаг магнитной шкалы, используют магнитные шкалы с двумя и большим количеством намагниченных дорожек, как минимум одна из которых намагничена по синусоидальному закону. Такая комбинация магнитных шкал в паре с соответствующим датчика магнитного поля позволяет определять его положение в пределах одного участка с неповторяющейся комбинацией форм намагниченности магнитных шкал (фиг. 7).To determine the position of the magnetic field sensor at distances greater than the step of the magnetic scale, magnetic scales with two or more magnetized tracks are used, at least one of which is magnetized according to a sinusoidal law. This combination of magnetic scales paired with the corresponding magnetic field sensor allows you to determine its position within the same area with a non-repeating combination of forms of magnetization of magnetic scales (Fig. 7).
Рейка магнитного датчика положения с магнитной шкалой при изменении размера трещины (или стыка) здания (сооружения) перемещается относительно датчика магнитного поля, который считывает эту информацию.The rail of a magnetic position sensor with a magnetic scale when changing the size of a crack (or joint) of a building (structure) moves relative to the magnetic field sensor, which reads this information.
В случае выполнения прибора по 1-му варианту, датчик (датчики) магнитного поля с аналоговым выходом соединен с аналого-цифровым преобразователем (АЦП), который оцифровывает аналоговые сигналы датчика и передает их на микроконтроллер.In the case of the device according to the 1st embodiment, the magnetic field sensor (s) with an analog output is connected to an analog-to-digital converter (ADC), which digitizes the sensor analog signals and transfers them to the microcontroller.
В случае выполнения прибора по 2-му варианту, датчик (датчики) магнитного поля с цифровым выходом соединен непосредственно с микроконтроллером, т.к. в этом случае АЦП не нужен.In the case of the device according to the 2nd embodiment, the magnetic field sensor (s) with a digital output is connected directly to the microcontroller, as in this case, the ADC is not needed.
Микроконтроллер рассчитывает положение датчика магнитного поля относительно магнитной шкалы и передает результаты измерения на модуль передачи информации в виде ZigBee- или GSM-модема, а также вырабатывает управляющие сигналы, необходимые для функционирования прибора.The microcontroller calculates the position of the magnetic field sensor relative to the magnetic scale and transmits the measurement results to the information transfer module in the form of a ZigBee or GSM modem, and also generates control signals necessary for the operation of the device.
Модуль приема-передачи информации, выполненный в виде ZigBee- или GSM-модема, обеспечивает передачу результатов измерения об изменении размера трещины (или стыка) здания (сооружения) через сеть беспроводной связи (радиосвязь, Интернет) на удаленные рабочие места.The module of reception and transmission of information, made in the form of a ZigBee- or GSM-modem, provides the transmission of measurement results on the change in the size of the crack (or joint) of a building (structure) via a wireless communication network (radio, Internet) to remote workstations.
В качестве автономного источника питания, обеспечивающего электрическим питанием все блоки прибора, может быть использован любой элемент питания, вырабатывающий необходимое для работы прибора напряжение и ток, например, литий-ионные аккумуляторы, литиевые аккумуляторные батареи, солнечные батареи с аккумуляторами и системой зарядки.As a self-contained power supply, providing electrical power to all the units of the device, any battery can be used that generates the voltage and current necessary for the operation of the device, for example, lithium-ion batteries, lithium batteries, solar panels with batteries and a charging system.
Таким образом в заявляемом устройстве (приборе), выполненном по обоим вариантам, выполнение магнитного датчика положения, состоящего из рейки с магнитной шкалой, установленной с возможностью перемещения по направляющим корпуса, и датчика магнитного поля, в отличие от системы-аналога и прототипа обеспечивает повышение надежности измерения за счет исключения механического контакта между его подвижными частями при считывании информации об изменении размера трещины (стыка) здания (сооружения).Thus, in the inventive device (device), made according to both options, the implementation of the magnetic position sensor, consisting of a rail with a magnetic scale mounted to move along the guides of the housing, and a magnetic field sensor, in contrast to the analogue system and prototype, provides increased reliability measurements due to the exclusion of mechanical contact between its moving parts when reading information about the change in the size of the crack (junction) of the building (structure).
Кроме того, указанное выполнение заявляемого устройства (прибора) обеспечивает считывание информации и преобразование ее в импульсы, т.е. обеспечивает преобразование аналоговых величин линейного изменения размеров трещины стыка) здания (сооружения) в цифровые значения, что приводит к увеличению надежности работы устройства в целом за счет исключения погрешностей, присущих описанным выше системе-аналогу и прототипу.In addition, the specified implementation of the inventive device (device) provides for reading information and converting it into pulses, i.e. provides the conversion of analog values of the linear change in the size of the joint crack) of the building (structure) into digital values, which leads to an increase in the reliability of the device as a whole by eliminating the errors inherent in the analog system and prototype described above.
При этом в заявляемом устройстве цифровой сигнал об изменении размеров трещины с магнитного датчика положения поступает на микроконтроллер устройства сбора и передачи информации либо с АЦП (в 1-м варианте), либо непосредственно с датчика магнитного поля с цифровым выходом (во 2-м варианте), без использования линии связи в виде витой пары, по которой в прототипе от микроконтроллера к датчикам подается также напряжение питания, что упрощает использование устройства и снижает уровень потребляемой энергии.Moreover, in the inventive device, a digital signal about the change in crack size from a magnetic position sensor is supplied to the microcontroller of a device for collecting and transmitting information either from the ADC (in the 1st embodiment) or directly from the magnetic field sensor with a digital output (in the 2nd embodiment) , without using a communication line in the form of a twisted pair cable, through which, in the prototype, the supply voltage is also supplied from the microcontroller to the sensors, which simplifies the use of the device and reduces the level of energy consumption.
В частных случаях заявляемого устройства, выполненного по любому из описанных вариантов, прибор дополнительно содержит модуль «часы-будильник», соединенный с микроконтроллером и автономным источником питания. Модуль «часы-будильник» привязывает результаты измерения ко времени измерения, формирует интервалы времени между измерениями и сеансами связи, обеспечивает подачу сигнала для перевода прибора из спящего режима с пониженным энергопотреблением в рабочий режим.In particular cases of the claimed device, made according to any of the described options, the device further comprises a “alarm clock” module connected to the microcontroller and an autonomous power source. The “alarm clock” module links the measurement results to the measurement time, forms the time intervals between measurements and communication sessions, provides a signal for transferring the device from sleep mode with reduced power consumption to operating mode.
При этом в частности, заявляемое устройство (прибор) может дополнительно содержать блок энергонезависимой памяти, соединенный с микроконтроллером и автономным источником питания. Энергонезависимая память позволяет хранить результаты измерений прибора в случае снижения напряжения автономного источника питания ниже допустимого уровня. Кроме того, если по каким-то причинам сеанс связи с удаленным рабочим местом не состоялся, сохраненные данные измерений будут переданы во время ближайшего следующего успешного сеанса связи. В качестве энергонезависимой памяти может быть использована, например, микросхема с электрически стираемой памятью.Moreover, in particular, the inventive device (device) may further comprise a non-volatile memory unit connected to the microcontroller and an autonomous power source. Non-volatile memory allows you to store the measurement results of the device in the event of a decrease in the voltage of an autonomous power source below an acceptable level. In addition, if for some reason the communication session with the remote workstation did not take place, the saved measurement data will be transmitted during the next next successful communication session. As non-volatile memory can be used, for example, a chip with an electrically erasable memory.
В частных случаях заявляемого устройства, выполненного по любому из описанных вариантов, прибор дополнительно содержит датчик температуры, соединенный с микроконтроллером и с автономным источником питания. Датчик температуры служит для учета и последующей оценки зависимости динамики изменения размера трещины от температуры окружающей среды в месте установки прибора. Для использования в составе прибора подходит множество из выпускаемых вариантов датчиков температуры в интегральном исполнении.In special cases of the claimed device, made according to any of the described options, the device further comprises a temperature sensor connected to the microcontroller and with an autonomous power source. The temperature sensor is used to account for and subsequent evaluation of the dependence of the dynamics of crack size changes on the ambient temperature at the installation site of the device. For use in the composition of the device, many of the available versions of temperature sensors in integrated design are suitable.
В частных случаях заявляемого устройства, выполненного по любому из описанных вариантов, прибор дополнительно содержит коммутатор питания, который включен в схему прибора таким образом, что модуль питания соединен со всеми остальными блоками прибора через этот коммутатор питания.In special cases of the claimed device, made according to any of the described options, the device further comprises a power switch, which is included in the device circuit so that the power module is connected to all other units of the device through this power switch.
Коммутатор питания под управлением микроконтроллера отключает неиспользуемые блоки прибора, что позволяет снизить ток потребления прибора в целом, и как следствие - увеличить время его работы без замены элементов питания. В качестве коммутатора питания могут быть использованы, например, электронные ключи на основе полевых транзисторов.The power switch under the control of the microcontroller disconnects unused units of the device, which allows to reduce the current consumption of the device as a whole, and as a result - increase its operating time without replacing the batteries. As a power switch can be used, for example, electronic keys based on field-effect transistors.
Описанная конструкция устройства прибора в виде единого модуля позволяет ему в автономном режиме измерять изменения величины трещин и стыков зданий и сооружений, обрабатывать и передавать собранную информацию на удаленные рабочие места. При использовании заявляемого устройства в системе мониторинга технического состояния зданий и сооружений установка автономных приборов в местах трещин и стыков здания позволяет считывать и передавать информацию о состоянии здания в различных местах в центр обработки информации, где не требуется идентификация соответствующего датчика и обработка нескольких потоков информации, что упрощает использование общей системы мониторинга.The described device design in the form of a single module allows it to autonomously measure changes in the magnitude of cracks and joints of buildings and structures, process and transmit the collected information to remote workstations. When using the inventive device in a system for monitoring the technical condition of buildings and structures, the installation of autonomous devices in places of cracks and joints of a building allows you to read and transmit information about the condition of the building in various places to the information processing center, where the identification of the corresponding sensor and processing of several information flows are not required, which simplifies the use of a common monitoring system.
Таким образом, техническим результатом полезной модели - прибора мониторинга состояния трещин и стыков зданий и сооружений является повышение надежности сбора, обработки и передачи информации об изменении размеров трещины или стыка здания или сооружения, а также уменьшение потребления питающего напряжения. Использование заявляемых приборов в общей системе мониторинга технического состояния зданий и сооружений приводит к ее упрощению.Thus, the technical result of a useful model - a device for monitoring the state of cracks and joints of buildings and structures is to increase the reliability of the collection, processing and transmission of information about changes in the size of a crack or joint of a building or structure, as well as reducing the consumption of supply voltage. The use of the claimed devices in the general monitoring system of the technical condition of buildings and structures leads to its simplification.
Заявляемая полезная модель - прибор мониторинга состояния трещин и стыков зданий и сооружений поясняется следующими чертежами:The inventive utility model is a device for monitoring the state of cracks and joints of buildings and structures is illustrated by the following drawings:
на фиг. 1 приведена структурная схема прибора по 1-му варианту в общем случае выполнения;in FIG. 1 shows a block diagram of a device according to the 1st embodiment in the general case of execution;
на фиг. 2 приведена структурная схема прибора по 1-му варианту в частных случаях выполнения;in FIG. 2 shows the structural diagram of the device according to the 1st embodiment in particular cases of execution;
на фиг. 3 приведена структурная схема прибора по 2-му варианту в общем случае выполнения;in FIG. 3 shows the structural diagram of the device according to the 2nd embodiment in the general case;
на фиг. 4 приведена структурная схема прибора по 2-му варианту в частных случаях выполнения;in FIG. 4 shows a structural diagram of the device according to the 2nd embodiment in particular cases of execution;
на фиг. 5 приведена схема датчика магнитного поля промышленного исполнения, включающая 4 датчика Холла;in FIG. 5 shows a diagram of a magnetic field sensor of industrial design, including 4 Hall sensors;
на фиг. 6 приведен рисунок, поясняющий формирование аналоговых выходных сигналов датчика магнитного поля при перемещении относительно него рейки с магнитной шкалой;in FIG. 6 is a drawing explaining the formation of analog output signals of a magnetic field sensor when moving a rail with a magnetic scale relative to it;
на фиг. 7 представлен пример магнитной шкалы с двумя магнитными дорожками.in FIG. 7 shows an example of a magnetic scale with two magnetic tracks.
Заявляемое устройство - прибор мониторинга состояния трещин и стыков зданий и сооружений по 1-му варианту выполнения в общем случае (фиг. 1) содержит корпус 1, в котором расположены последовательно соединенные магнитный датчик положения 2, состоящий из рейки 3, установленной с возможностью перемещения по направляющим корпуса 1 с жестко закрепленной на ней, по крайней мере, одной магнитной шкалой 4 с повторяющейся с определенным шагом магнитной структурой, и из, по крайней мере, одного датчика магнитного поля с аналоговым выходом 5, аналого-цифровой преобразователь 6, устройство сбора и обработки информации в виде микроконтроллера 7 и модуль передачи информации 8 через сеть беспроводной связи в виде ZigBee- или GSM-модема, а также автономный источник питания 9, соединенный с блоками 5, 6, 7 и 8. При этом корпус 1 прибора имеет направляющие, по которым возможно перемещение рейки 3 с магнитной шкалой 4 магнитного датчика положения 2. Все блоки прибора расположены в общем корпусе 1, из которого выступают наружу только направляющие со свободным концом рейки 3 магнитного датчика положения 2 с магнитной шкалой 4. При этом автономный источник питания 9, в частности, может быть выполнен в виде аккумуляторной батареи.The inventive device is a device for monitoring the state of cracks and joints of buildings and structures according to the 1st embodiment in the general case (Fig. 1) comprises a
В частном случае выполнения прибора по 1-му варианту магнитная шкала 4 на рейке 3 имеет магнитный слой с, как минимум одной, магнитной дорожкой, намагниченной по синусоидальному закону (фиг. 6).In the particular case of the device according to the 1st embodiment, the
В частном случае выполнения прибора по 1-му варианту, помимо блоков, содержащихся в общем случае выполнения, он содержит модуль «часы-будильник» 10 (фиг. 2), соединенный с микроконтроллером 7 и с автономным источником питания 9. В этом случае прибор, в частности, может дополнительно содержать блок энергонезависимой памяти 11, соединенный с микроконтроллером 7 и с автономным источником питания 9.In the particular case of the execution of the device according to the 1st embodiment, in addition to the blocks contained in the general execution case, it contains a “alarm clock” module 10 (Fig. 2) connected to the
В частном случае выполнения прибора по 1-му варианту, помимо блоков, перечисленных выше, он содержит датчик температуры 12 (фиг. 2), соединенный с микроконтроллером 7 и с автономным источником питания 9.In the particular case of the implementation of the device according to the 1st embodiment, in addition to the blocks listed above, it contains a temperature sensor 12 (Fig. 2) connected to the
В частном случае выполнения прибора по 1-му варианту, помимо блоков, содержащихся в общем случае выполнения, а также любого из перечисленных выше дополнительных блоков в частных случаях выполнения, он дополнительно содержит коммутатор питания 13, включенный электрически в схему прибора таким образом, что автономный источник питания 9 соединен со всеми остальными блоками через этот коммутатор питания 13 (фиг. 2).In the particular case of the execution of the device according to the 1st embodiment, in addition to the blocks contained in the general case of execution, as well as any of the above additional blocks in particular cases of execution, it additionally contains a
Прибор мониторинга состояния трещин и стыков зданий и сооружений по 2-му варианту выполнения в общем случае (фиг. 3) содержит корпус 1 с направляющими, в котором конструктивно объединены в единый модуль последовательно соединенные магнитный датчик положения 2, состоящий из рейки 3, установленной с возможностью перемещения по направляющим корпуса 1 с жестко закрепленной на ней, по крайней мере, одной магнитной шкалой 4 с повторяющейся с определенным шагом магнитной структурой, и из, по крайней мере, одного датчика магнитного поля с цифровым выходом 14, устройство сбора и обработки информации в виде микроконтроллера 7 и модуль передачи информации 8 через сеть беспроводной связи в виде ZigBee- или GSM-модема, а также автономный источник питания 9, соединенный с блоками 14, 7 и 8, который может быть выполнен, в частности, в виде аккумуляторной батареи.The device for monitoring the state of cracks and joints of buildings and structures according to the 2nd embodiment in the general case (Fig. 3) comprises a
В частном случае выполнения прибора по 2-му варианту, магнитная шкала 4 на рейке 3 имеет магнитный слой с, как минимум одной, магнитной дорожкой, намагниченной по синусоидальному закону (фиг. 6).In the particular case of the implementation of the device according to the 2nd embodiment, the
В частном случае выполнения прибора по 2-му варианту, помимо блоков, содержащихся в общем случае выполнения, он содержит модуль «часы-будильник» 10 (фиг. 4), соединенный с микроконтроллером 7 и с автономным источником питания 9. В этом случае прибор, в частности, может дополнительно содержать блок энергонезависимой памяти 11, соединенный с микроконтроллером 7 и с автономным источником питания 9.In the particular case of the execution of the device according to the 2nd embodiment, in addition to the blocks contained in the general execution case, it contains a “alarm clock” module 10 (Fig. 4) connected to the
В частном случае выполнения прибора по 2-му варианту, помимо блоков, перечисленных выше, он содержит датчик температуры 12 (фиг. 4), соединенный с микроконтроллером 7 и с автономным источником питания 9.In the particular case of the device according to the 2nd embodiment, in addition to the blocks listed above, it contains a temperature sensor 12 (Fig. 4) connected to the
В частном случае выполнения прибора по 2-му варианту, помимо блоков, содержащихся в общем случае выполнения, а также любого из перечисленных выше дополнительных блоков в частных случаях выполнения, он дополнительно содержит коммутатор питания 13, включенный электрически в схему прибора таким образом, что автономный источник питания 9 соединен со всеми остальными блоками через этот коммутатор питания 13 (фиг. 4).In the particular case of the execution of the device according to the 2nd embodiment, in addition to the blocks contained in the general case of execution, as well as any of the above additional blocks in particular cases of execution, it further comprises a
Заявляемый прибор мониторинга состояния трещин и стыков зданий и сооружений по 1-му и 2-му вариантам выполнения (фиг. 1 и 3 соответственно) в общем случае работает следующим образом.The inventive device for monitoring the state of cracks and joints of buildings and structures according to the 1st and 2nd embodiments (Figs. 1 and 3, respectively) in the general case, works as follows.
Перед началом работы корпус 1 прибора со всеми расположенными внутри него блоками крепится к стене здания или сооружения с одной стороны трещины (или стыка), а выступающий наружу из корпуса свободный конец направляющих с рейкой 3 и магнитной шкалой 4 магнитного датчика положения 2 крепится к стене с противоположной стороны трещины (или стыка).Before starting work, the
При изменении размера трещины (или стыка) здания (сооружения) рейка 3 датчика магнитного поля 2 с магнитной шкалой 4 перемещается по направляющим корпуса 1 относительно датчика магнитного поля с аналоговым выходом 5 в 1-м варианте исполнения (фиг. 1) или датчика магнитного поля с цифровым выходом 14 во 2-м варианте исполнения (фиг. 3), который считывает эту информацию об изменении размера трещины (стыка).When changing the size of the crack (or joint) of the building (structure), the
При этом использование магнитной шкалы 4 с одной намагниченной дорожкой позволяет определять абсолютное положение датчика магнитного поля с аналоговым выходом 5 в 1-м варианте исполнения (фиг. 1) или датчика магнитного поля с цифровым выходом 14 во 2-м варианте исполнения (фиг. 3) в пределах одной половины периода (одного шага) магнитной шкалы, намагниченной по синусоидальному закону (фиг. 6).Moreover, the use of a
Для определения положения датчика магнитного поля на расстояниях больших, чем шаг магнитной шкалы 4, используют магнитные шкалы с двумя и большим количеством намагниченных дорожек, как минимум одна из которых намагничена по синусоидальному закону. Такая комбинация магнитных шкал в паре с соответствующим датчиком магнитного поля позволяет определять его положение в пределах одного участка с неповторяющейся комбинацией форм намагниченности магнитных шкал (фиг. 7).To determine the position of the magnetic field sensor at distances greater than the step of the
Далее, в случае выполнения прибора по 1-му варианту (фиг. 1), сигналы датчика магнитного поля 5 с аналоговым выходом передаются на микроконтроллер 7 через аналого-цифровой преобразователь 6 (АЦП), который их оцифровывает. В случае выполнения прибора по 2-му варианту (фиг. 3), датчик магнитного поля с цифровым выходом 14 передает сигналы непосредственно на микроконтроллер 7, т.к. в этом случае АЦП не нужен.Further, in the case of the device according to the 1st embodiment (Fig. 1), the signals of the
Микроконтроллер 7 рассчитывает положение датчика магнитного поля (5- в 1-м варианте, 14- во 2-м варианте) относительно магнитной шкалы 4 и передает результаты измерения на модуль передачи информации 8 в виде ZigBee- или GSM-модема, а также вырабатывает управляющие сигналы, необходимые для функционирования прибора в целом.The
Модуль приема-передачи информации 8 в виде ZigBee- или GSM-модема, обеспечивает передачу результатов измерения об изменении размера трещины (или стыка) здания (сооружения) по радиоканалу GSM с помощью протокола GPRS через Интернет на Web-сервер, на котором расположен центр обработки информации на базе ЭВМ, либо на удаленные рабочие места пользователей.The module for receiving and transmitting
Автономный источник питания 9 обеспечивает электрическим питанием все блоки прибора. В качестве автономного источника питания 9 может быть использован любой элемент питания, обеспечивающий необходимое для работы прибора напряжение и ток, например, в частности, литий-ионные аккумуляторы, литиевые аккумуляторные батареи, солнечные батареи с аккумуляторами и системой зарядки.
В частных случаях заявляемый прибор как по 1-му, так и по 2-му вариантам исполнения работает так же как и в общем случае, за исключением того, что:In particular cases, the inventive device both in the 1st and 2nd variants of execution works in the same way as in the general case, except that:
- в случае, когда автономный источник питания 9 выполнен в виде аккумуляторной батареи, по достижении нижней допустимой границы величины питающего напряжения она подлежит замене;- in the case when the
- в случае, когда прибор дополнительно содержит модуль «часы-будильник» 10, это позволяет привязывать результаты измерения ко времени измерения, формирует интервалы времени между измерениями и сеансами связи, обеспечивает подачу сигнала для перевода прибора из спящего режима с пониженным энергопотреблением в рабочий режим.- in the case when the device additionally contains a “alarm clock”
Если при этом, в частности, прибор дополнительно содержит блок энергонезависимой памяти 11, это позволяет сохранять результаты измерений в случае снижения напряжения автономного источника питания 9 ниже допустимого уровня, а также при неудачном сеансе связи передавать сохраненные данные измерений через модуль 8 во время ближайшего успешного сеанса связи;If at the same time, in particular, the device additionally contains a
- в случае, когда прибор дополнительно содержит датчик температуры 12, это позволяет учитывать и оценивать зависимость динамики изменения размера трещины (стыка) от температуры окружающей среды;- in the case when the device additionally contains a
- во всех частных случаях, когда прибор дополнительно содержит коммутатор питания 13, подключенный между автономным источником питания 9 и всеми остальными блоками прибора, питание этих блоков осуществляется через коммутатор питания 13, который под управлением микроконтроллера 7 отключает неиспользуемые блоки прибора, что позволяет снизить ток потребления прибора в целом, и как следствие - увеличить время его работы без замены элементов питания 9.- in all special cases, when the device additionally contains a
Таким образом, описанная конструкция прибора в виде единого модуля позволяет ему в автономном режиме, независимо от других аналогичных устройств, измерять величину изменения в состоянии трещин и стыков зданий и сооружений, обрабатывать и передавать собранную информацию на удаленные рабочие места.Thus, the described device design in the form of a single module allows it to autonomously, independently of other similar devices, measure the change in the state of cracks and joints of buildings and structures, process and transmit the collected information to remote workstations.
При этом заявляемая полезная модель - прибор мониторинга состояния трещин и стыков зданий и сооружений обеспечивает повышение надежности сбора, обработки и передачи информации об изменении размеров трещины или стыка здания или сооружения за счет исключения механического контакта между его подвижными частями измерительной части, а также уменьшение тока потребления питающего напряжения.At the same time, the claimed utility model, a device for monitoring the state of cracks and joints of buildings and structures, provides increased reliability of the collection, processing and transmission of information about changes in the size of a crack or joint of a building or structure by eliminating mechanical contact between its moving parts of the measuring part, as well as reducing current consumption supply voltage.
Выполнение прибора в виде единого модуля обеспечивает возможность его работы автономно и независимо от других аналогичных устройств, в том числе, объединенных в общую систему мониторинга технического состояния зданий и сооружений. Установка таких автономных приборов в местах трещин и стыков здания позволяет считывать и передавать информацию о его состоянии в различных местах в центр обработки информации, где не требуется идентификация соответствующего датчика и обработка нескольких потоков информации, что упрощает использование общей системы мониторинга состояния здания.The implementation of the device in the form of a single module provides the possibility of its operation autonomously and independently of other similar devices, including those integrated into a common system for monitoring the technical condition of buildings and structures. The installation of such stand-alone devices in the places of cracks and joints of the building allows you to read and transmit information about its condition in various places to the information processing center, where the identification of the corresponding sensor and processing of several information flows are not required, which simplifies the use of a common building condition monitoring system.
Заявляемый прибор мониторинга состояния трещин и стыков зданий и сооружений может быть изготовлен из обычных и стандартных для данного типа устройств составных частей и крепежа.The inventive device for monitoring the state of cracks and joints of buildings and structures can be made of conventional and standard components for this type of device and fasteners.
Так, например, корпус 1 может быть выполнен из поликарбоната, а все входящие в него блоки могут быть установлены на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита.So, for example, the
Рейка 3 магнитного датчика положения 2 может быть выполнена, например, из нержавеющей стали AISI430.The
В качестве магнитной шкалы 4, жестко закрепленной на рейке 3, например, с помощью двухстороннего скотча, могут быть использованы, например, шкала одной из фирм ASM, RLS, Bogen Electronic, Elgo Electronic, Sico, Dexter Magnetic Technologies, имеющих немагнитную металлическую основу и магнитный слой с, как минимум одной, магнитной дорожкой, намагниченной по синусоидальному закону с шагом из ряда 1 мм, 1.28 мм, 2 мм, 2.8 мм, 4 мм, 5 мм, 20 мм, 40 мм или др. в зависимости от требуемой точности измерения.As a
В качестве датчика магнитного поля с аналоговым выходом 5 может быть использован, например, один из следующих интегральных датчиков: iC-MU, iC-MZ, iC-SM2L, iC-SM5L (фирма iC Haus).For example, one of the following integrated sensors can be used as a magnetic field sensor with analog output 5: iC-MU, iC-MZ, iC-SM2L, iC-SM5L (company iC Haus).
В качестве аналого-цифрового преобразователя 6 (АЦП) может быть использована, например, микросхема AD7192BRUZ (4 входа, 24 бит, фирма Analog Devices).As an analog-to-digital converter 6 (ADC), for example, the AD7192BRUZ chip (4 inputs, 24 bits, Analog Devices) can be used.
В качестве датчика магнитного поля с цифровым выходом 14 может быть использован, например, один из следующих интегральных датчиков: LMA10, LM10, LM13, LM15, RoLin (фирма RLS); PMIS3 (фирма ASM); IC-MU и iC-MHL200 (фирма iC Haus) в паре с магнитными шкалами MUL1L-16N (фирма iC Haus) и MB400 (фирма Sico) соответственно.As a magnetic field sensor with
Конкретным примером датчика магнитного поля с цифровым выходом 14 может служить интегральная микросхема IC-ML (ф. iC Haus), предназначенная для работы в паре с одной магнитной шкалой с шагом 2,56 мм (магнитный период 5,12 мм). Кристалл IC-ML содержит 4 датчика Холла, расположенных на расстоянии Psens = 1,28 мм (фиг. 7). Два из них снимают в противофазе сигнал, соответствующий синусу, два других - косинусу положения. Такое решение позволяет учитывать разбросы: по амплитуде уровня намагниченности магнитной шкалы, который может достигать 10%; по температурным зависимостям микросхемы IC-ML и магнитного материала магнитной шкалы; по расстоянию между корпусом датчика и магнитной шкалой (в пределах, заданных производителем).A specific example of a magnetic field sensor with
Конкретным примером датчика магнитного поля с цифровым выходом 14 для работы с двумя магнитными дорожками может служить интегральная микросхема IC-MU в паре с магнитной шкалой MUL1L-16N (фирма iC Haus), обе дорожки которой намагничены по синусоидальному закону: мастер (M) и нониус (N) с шагами Mш=1,28 мм и Nш=2,16/15. При этом область, где положение датчика относительно шкал M и N имеет уникальную комбинацию значений, т.е. где положение датчика определяется как абсолютное, составляет 40,96 мм.A specific example of a magnetic field sensor with
В качестве микроконтроллера 7 может быть использована, например, микросхема типа ATMega1284P фирмы Atmel.As the
В качестве устройства приема-передачи информации через сеть Интернет по радиоканалу в виде ZigBee- или GSM-модема 8 может быть использован, например, модуль XB24CZ7PIS-004 (фирма DIGI) стандарта ZigBee или SIM900 (фирма SIMCOM) стандарта GSM.For example, an XB24CZ7PIS-004 module (DIGI firm) of ZigBee standard or SIM900 (SIMCOM firm) of GSM standard can be used as a device for transmitting information via the Internet via a radio channel in the form of a ZigBee or
В качестве автономного источника питания 9 могут быть использованы, например, литий-ионные аккумуляторы серии MP (фирма Saft) емкостью 4600 и 6100 мА/ч, литиевые аккумуляторные батареи на основе элементов LIR18650 (фирма EEMB) емкостью 2200 мА/ч; химические элементы питания семейства LSH (фирма Saft) типа LSH14 емкостью 5500 мА/ч, типа LSH20 емкостью 13000 мА/ч; солнечные батареи на монокристаллических или поликристаллических солнечных элементах с системой зарядки на микросхемах BQ25504 (фирма TI) или LTC3105 (фирма LT).As an
Модуль «часы-будильник» 10 может быть основан, например, на микросхеме - часах реального времени, такой как DS1337 (фирма Maxim), включенной по типовой схеме, приведенной, например на сайте в Интернете по адресу: http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS1337-DS1337C.pdf.The
В качестве энергонезависимой памяти 11 может быть использована, например, микросхема электрически стираемой памяти с последовательным интерфейсом, например AT24C04 фирмы Atmel.As
В качестве датчика температуры 12 может быть использован, например, один из вариантов датчика в интегральном исполнении LM75AD.112 (фирма NXP).As the
В качестве коммутатора питания 13 могут быть использованы, например, электронные ключи на основе полевого транзистора с изолированным затвором, такого как IRLML6402 (фирма International Rectifier), собранные по известным схемам для p-канальных транзисторов с изолированным затвором, приведенные, например, в курсе «Прикладная электроника» в разделе «2.1.3 Электронные ключи на полевых транзисторах» в Интернете на сайте по адресу: http://www.e-pe.ee/_download/emii_repository/file/3362/Rakenduselektroonika.zip213_.htmlAs the
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014128925/03U RU148119U1 (en) | 2014-07-15 | 2014-07-15 | DEVICE FOR MONITORING CRACKS AND JOINTS OF BUILDINGS AND STRUCTURES (OPTIONS) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014128925/03U RU148119U1 (en) | 2014-07-15 | 2014-07-15 | DEVICE FOR MONITORING CRACKS AND JOINTS OF BUILDINGS AND STRUCTURES (OPTIONS) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU148119U1 true RU148119U1 (en) | 2014-11-27 |
Family
ID=53385217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014128925/03U RU148119U1 (en) | 2014-07-15 | 2014-07-15 | DEVICE FOR MONITORING CRACKS AND JOINTS OF BUILDINGS AND STRUCTURES (OPTIONS) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU148119U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2606517C1 (en) * | 2015-08-03 | 2017-01-10 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Method of fixing sensor for measuring displacement and deformation on object |
| RU198040U1 (en) * | 2019-05-28 | 2020-06-16 | Михаил Андреевич Кучумов | Crack monitoring sensor for building structures |
-
2014
- 2014-07-15 RU RU2014128925/03U patent/RU148119U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2606517C1 (en) * | 2015-08-03 | 2017-01-10 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Method of fixing sensor for measuring displacement and deformation on object |
| RU198040U1 (en) * | 2019-05-28 | 2020-06-16 | Михаил Андреевич Кучумов | Crack monitoring sensor for building structures |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6690182B2 (en) | Embeddable corrosion monitoring-instrument for steel reinforced structures | |
| US7900368B2 (en) | Train rail alignment and distance system | |
| EP1340050A2 (en) | Wireless multi-functional sensor platform and method for its use | |
| CN101846644B (en) | Oil and gas pipeline corrosion online monitor | |
| KR20040004232A (en) | Telemetry measurement system for short and long term infrastructure monitoring | |
| US20190353630A1 (en) | System for remote groundwater monitoring | |
| RU148119U1 (en) | DEVICE FOR MONITORING CRACKS AND JOINTS OF BUILDINGS AND STRUCTURES (OPTIONS) | |
| CN102735313A (en) | Method for determining middle material level curve of continuous passive nuclear material level gage | |
| CN202109856U (en) | Crack monitoring detection terminal | |
| CA3043600A1 (en) | A system for remote groundwater monitoring | |
| CN103542962A (en) | Pressure testing device | |
| CN112721995B (en) | Railway jointless track crawling monitoring device and method | |
| RU138008U1 (en) | DEVICE FOR MEASUREMENT AND TRANSFER OF INFORMATION OF THE CONDITION OF CRACKS AND JOINTS OF BUILDINGS AND STRUCTURES | |
| RU127024U1 (en) | UNIVERSAL TRAVELING TROLLEY | |
| RU198040U1 (en) | Crack monitoring sensor for building structures | |
| CN213517304U (en) | Monitoring device for potential change of town gas pipeline | |
| CN113484695B (en) | Power transmission line fault positioning method, recording medium and data processing device | |
| CN201463828U (en) | Digital railway gage rule with loss-preventing and alarming functions | |
| Köppe et al. | Wireless sensor network with temperature compensated measuring technology for long-term structural health monitoring of buildings and infrastructures | |
| CN109425291A (en) | A method of track plates angularity is detected using magnetostrictive displacement range measurement principle | |
| RU2098630C1 (en) | Station for monitoring shaft guide parameters | |
| CN205347907U (en) | Take GPS positioning function's digital display gaging rule | |
| CN204666275U (en) | Thermometric vibration measuring integrated device | |
| RU210679U1 (en) | Device for monitoring, storing and transmitting information on the state of a crack in the structure of buildings and artificial structures | |
| RU192948U1 (en) | Measuring probe for monitoring residual deformations and temperatures of multilayer road structures |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20150716 |
|
| NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20170503 |
|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180716 |