文档介绍：该【MCU32数据采集说明书 】是由【zhuwo11】上传分享，文档一共【23】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【MCU32数据采集说明书 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。GT-MCU-32
分布式自动测量单元
说明书
南京基泰土木工程仪器有限公司
目录
一、 MCU-32的工程特点 1
二、 MCU-32简要介绍 2
三、 MCU-32结构 3
四、 MCU-32工作流程 3
五、 MCU-32不同类型传感器接入端子定义 4
六、 振弦测量模块主要性能指标 5
七、水文测量模块主要性能指标 6
八、 UI测量模块主要性能指标 7
九、 注意事项 7
十、相关说明 8
十一、安装与使用 9
十二、设置菜单 9
十三、故障与对策 12
十四、整机主要技术指标 12
十五、维护和保养 13
附件1:MCU-32与主站的通信命令 14
附件2:MCU-32展开图 19
一、MCU-32的工程特点
GT-MCU-32分布式自动测量单元(以下简称MCU-32)是一种通用型的安全监测仪器,主要用于房屋、桥梁、隧道、水库大坝、边坡等安全监测,采用了独特的技术手段,使得其与同类仪器相比可靠性和精度都有显著提高,中文操作界面更便于使用,特别是在振弦式仪器测量方面,MCU-32更是具有同类仪器无法比拟的优点,主要表现为:
1、激励波形采用正弦波、双向激励,不需要区分传感器的正负极,单向激励造成线圈磁化的剩磁现象也彻底解决了,如图1(A)所示,激励1和激励2振幅相同,相位相反,分别施加于振弦传感器的两极oMCU-32的正弦激励法不仅使激励频谱纯净,而且由于采用了双向驱动,同样的工作电源电压下可以获得2倍的激励电压,激励功率更是提高到4倍。
存图像
存图像
储存
储存
选择文件夹
选择文件夹
SAVE_REC动彳乍
图1(A)MCU-32激励波形 图1(B)同类仪器激励波形
2、极强的干扰抑制能力,特别适用于恶劣环境下的数据采集,图2为MCU-32输入信号中混入50Hz工频干扰的情况,测试时在100米的电缆屏蔽层与系统地之间施加50Hz/8V〜信号来模拟传感器受到强烈干扰的情况,波形1是MCU-32输入端波形,左侧细密部分为激励施加时的波形,平缓部分为激励停止后测到的50Hz工频干扰,干扰幅度约为1V,波形2为经过3000倍放大后的输出波形,可以看到虽然50Hz干扰仍叠加在信号上,但信号放大器仍然正常工作,经过软
件分析后仍然可以测量传感器的测值,只是误差略有增加而已!如果没有干扰抑制功能,这个干扰信号将放大到3000V (饱和),根本无法识别信号。
SAVERECPP •AcqCompleteMPos:
动彳乍
图2工频干扰抑制(回波频率约1588Hz)
3、独有的单周期分析法,软件实时逐个波形分析,判断信号的有效性,进一步去除混入信号中的脉冲干扰及高频噪声,即便有1000个回波中有一个周期受到干扰,MCU-32也能及时发现并消除其影响。
4、独有信号强度指示功能,信号强度可以指示当前传感器回波信号的强度,工程中可以帮助现场支持工程师发现电缆或其他情形引起的异常。
二、MCU-32简要介绍
1、 MCU-32是一种通用型测量仪器,可采集的物理量有电压、电流、电阻、电容、频率、开关量、脉冲量等各类有源或无源传感器,并编制报文存贮在MCU-32内部的存贮器中,可自动上报仪器采集结果、仪器工作状态等数据,也可在主站控制下进行各项工作。
2、 MCU-32数据传输方式有:485有线传输,电台传输,GPRS传输、MODEM有线传输,通过485的转换,还可以采用光纤等传输方式,在电台、光纤、GPRS等有源传输模式下,MCU-32还可以自动控制有源传输模块的电源,以适应电池供电下节省电能的需要。
3、 内臵240x160的点阵液晶显示器,汉字显示采集信息、状态信息以及设臵菜单,即便没有说明书也可以通过液晶的解释来设定各项参数以及了解测量结果。自动打开的背光使得在夜间或光线较暗的房间仍可以正常操作。
4、 每台MCU-32内置4个通用插座,可以在任意一个插座上插入任何一种类型的采集模块,不需要进行任何类型设臵,甚至模块的地址也不需要设臵,MCU-32可以自动发现插入的模块,识别其类型,在下一次测量开始时就会按照新的模块类型编制报文,即插即用。多台MCU-32共用一条485总线,便于系统扩展。
5、 灵活的采集结果处理方式,MCU-32可以工作在自报方式,召测方式、单机存贮方式,或者是各种方式的组合,内置4M字节存贮器可以存贮传感器满接时近7000次采集结果,并且所有存贮结果均采用文本方式,不需要借助任何专用软件就可以查看数据,实时的存贮器使用情况报告功能方便用户维护存贮器。
6、 本机数据可以通过串口拷贝到计算机,也可以使用U盘拷贝到计算机,增加了单机使用时的数据转移的灵活性。
7、 低功耗设计,省电功能开启时待机时整机电流<5mA,液晶仍然正常显示,各部件仍然在就绪状态,远程命令也可以执行,看起来只是背光自动关闭而已。如果电力充足,你完全可以让MCU-32工作在全速状态(省电模式关闭),打开的背光可以使显示更清晰,远程的命令响应也更快捷。
8、 不论是采集模块、外部通信还是电源输入,MCU-32都有完善的防雷防静电设计,你不用担心感应雷电损坏MCU,人体ESD也不会导致系统元件失效或寿命的缩减。即便如此,MCU-32仍然全面考虑了维修的方便性,只要松开几个螺丝,就可以轻松更换异常的模块或主控器,而不需要插拔连接好的任何传感器。修理时技术人员都可以不用亲自到现场,用一个简单的文字说明或一个电话就可以轻松指导最终用户更换相关故障部件,从而快速恢复系统运行。
9、 完备的系统功能自检,可以全面诊断MCU内部部件的工作状态,你可以运行自检程序进行全面诊断,MCU-32每天也会自动检查一次关键部件的工作情况,发现故障立即报告。
10、 采集、管理、传输及电源全集成,接上传感器就可以工作,可以满足大多数应用场合的需求。内置电源盒,后备电池及充电管理、电池电压报告功能使
你不用附加任何部件,只要接上交流电或太阳能电池板就可以工作,限流恒压充电功能自动工作,内部电池充满后自动停止充电,实时电压测量功能便于了解电源当前的状态,提前安排维护或更换。
三、MCU-32结构
MCU-32由一个主控器和各种类型传感器采集模块组成,如图所示
:?nG「八:?
2f。
「...
DC
L
电源
测量模块
传感器接线
图一MCU-32机箱结构示意图
机箱底部装有带总线的底板,32只5芯的接线端子组合用于接入各种类型的传感器,4个64针欧品插座可插入4个不同或相同类型的测量模块,底板最上部是电源盒,用于系统电源供应和管理,主控器安装在箱盖上,用一条7芯专用电缆与底板相连,主控器与各采集模块之间以内部485总线联系。
四、MCU-32工作流程
如果MCU-32工作在自报方式或静默采集模式,则MCU-32按照设定的采样周期进行采样,如果MCU-32工作在召测方式则只有收到采样命令后才会开始一次采样过程。采样开始后,MCU-32先闭合模块电源,模块开始工作,规定的预热时间到后主控器读取模块采样结果,测量电源电压,编制报文存贮在内部存贮器FLASH中,如果FLASH故障则暂时将报文留臵在RAM中。在自报体制中,如果一个自报周期包含多个采样周期,同时FLASH没有故障则自报时报送的数据是上次自报至本次自报时还没有报送过的全部报文,否则本次自报只报送最后一次测量结果。
当设定的预热时间小于模块完成测量实际需要的时间,则主控器会自动等待模块完成所有测量,相反,如果设定的预热时间大于模块完成测量实际需要的时间,则主控器按照设定的预热时间等待。这样,如果希望模块完成测量后尽快关闭以节省电能,则可以设定预热时间小于或等于模块实际需要的时间,如果由于传感器、电缆或者环境干扰的原因导致测量不稳定,希望模块多次测量,则可以设定模块预热时间为一个较大的值,实践中以模块单次测量时间整数倍为宜。
测量完成后如果需要自报则MCU-32会启动预先选择的传输方式,如果通
信设备的电源设定为“自动”,则首先预热通信设备,然后加载数据,传送完成后断开通信设备电源(“自动”通信电源时)。如果是一次召测过程,则召测前等待发送的报文全部取消,完成测量后立即编制报文,等待主站读取测量结果。在此过程中如果检测到系统部件有故障则显示故障部件。
五、MCU-32不同类型传感器接入端子定义
表一传感器接线端子定义
插座
引脚
振弦
水文
UI⑶
差阻
电容
脉冲
CH01
CH09
CH17
CH25
1
温度
水位1-0
-12V
1R1-1
C1-1
M1-1
2
温度
水位1-1
信号-
1R1-2
C1-2
M1-2
3
屏蔽
公共
地
1R-com
屏蔽
屏蔽
4
频率+
水位1-2
信号+
1R2-1
C2-1
M2-1
5
频率-
水位1-3
+12V
1R2-2
C2-2
M2-2
CH02
CH10
CH18
CH26
1
温度
水位1-4
-12V
2R1-1
C3-1
M3-1
2
温度
水位1-5
信号-
2R1-2
C3-2
M3-2
3
屏蔽
+12
地
2R-com
屏蔽
屏蔽
4
频率+
水位1-6
信号+
2R2-1
C4-1
M4-1
5
频率-
水位1-7
+12V
2R2-2
C4-2
M4-2
CH03
CH11
CH19
CH27
1
温度
水位1-8
-12V
3R1-1
C5-1
M5-1
2
温度
水位1-9
信号-
3R1-2
C5-2
M5-2
3
屏蔽
公共
地
3R-com
屏蔽
屏蔽
4
频率+
水位1-10
信号+
3R2-1
C6-1
M6-1
5
频率-
水位1-11
+12V
3R2-2
C6-2
M6-2
CH04
CH12
CH20
CH28
1
温度
水位2-0
-12V
4R1-1
C7-1
M7-1
2
温度
水位2-1
信号-
4R1-2
C7-2
M7-2
3
屏蔽
公共
地
4R-com
屏蔽
屏蔽
4
频率+
水位2-2
信号+
4R2-1
C8-1
M8-1
5
频率-
水位2-3
+12V
4R2-2
C8-2
M8-2
CH05
1
温度
水位2-4
-12V
5R1-1
C9-1
M9-1
CH13
2
温度
水位2-5
信号-
5R1-2
C9-2
M9-2
CH21
3
屏蔽
+12
地
5R-com
屏蔽
屏蔽
CH29
4
频率+
水位2-6
信号+
5R2-1
C10-1
M10-1
5
频率-
水位2-7
+12V
5R2-2
C10-2
M10-2
CH06
CH14
CH22
CH30
1
温度
水位2-8
-12V
6R1-1
C11-1
M11-1
2
温度
水位2-9
信号-
6R1-2
C11-2
M11-2
3
屏蔽
公共
地
6R-com
屏蔽
屏蔽
4
频率+
水位2-10
信号+
6R2-1
C12-1
M12-1
5
频率-
水位2-11
+12V
6R2-2
C12-2
M12-2
CH07
CH15
CH23
CH31
1
温度
风向-0(1)
-12V
7R1-1
C13-1
M13-1
2
温度
风向-1
信号-
7R1-2
C13-2
M13-2
3
屏蔽
风向-2
地
7R-com
屏蔽
屏蔽
4
频率+
风向-3
信号+
7R2-1
C14-1
M14-1
5
频率-
风向-4
+12V
7R2-2
C14-2
M14-2
CH08
CH16
CH24
CH32
1
温度
风向-5
-12V
8R1-1
C15-1
M15-1
2
温度
风向-6
信号-
8R1-2
C15-2
M15-2
3
屏蔽
风速
地
8R-com
屏蔽
屏蔽
4
频率+
+5V(注2)
信号+
8R2-1
C16-1
M16-1
5
频率-
地
+12V
8R2-2
C16-2
M16-2
注1:7位格雷码输入接法,当使用6位格码型测丿
风仪时,风
b向-0不接
注2:测风仪器电源
注3:UI模块中,如果传感器供电为12V,则传感器的电源+接到+12V,传感器电源负接到地;如果传感器供电为24V,则传感器电源+接到+12V,传感器电源负接到-12V,每只传感器电流均限制在100mA,8只传感器总电流限制在200mA;
模拟电压和电流接法相同,只在模块内部选择信号形式。电流传感器用一只精密电阻取样后以电压形式送到端子。
注4:对于两线加屏蔽的振弦传感,频率不区分正负线,对于单芯屏蔽线的传感器芯线接到频率+,屏蔽线接到频率-。
六、振弦测量模块主要性能指标
1、振弦模块指示灯定义
左
右
灯
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
定义
电源
工作
收信
发信
CH1
CH2
CH3
CH4
CH5
CH6
CH7
CH8
CH1CH8表
艮示正在采样的通道,同一时间有且只有一个指示》
灯亮
2、振弦模块主要特点
•正弦扫频激励,频谱纯度高,有效抑制谐波;
•双向激励,不区分传感器极性,传感器不产生剩磁,便于连续测量;
独立的传感器类型设臵,允许每一个通道上分别接入不同类型不同厂家的传感器,温度电阻也可以独立设臵;
•接收电路逐个波形判读功能,接收传感器的自由谐振信号时,CPU自动对每一个接收波形进行判别,去除信号上的杂波抖动,能从杂波干扰中识别出有效信号并准确测量,对于长电缆测量及传感器信号较弱时尤其有效;
50Hz工频抑制功能,即便是在工频变压器附近并且屏蔽层开路的情况下也能准确识别回波信号;
雷电、瞬变脉冲阻断功能,传感器上任意线路上感应的高压脉冲都由阻断电路先行阻止,进入到模块的能量再由300W吸收电路安全吸收,确保模块运行安全,高压脉冲可能引起模块复位,但脉冲撤除后模块仍然正常
传感器安全保护功能,大部分时间传感器都处于闲臵状态,闲臵时模块自动将4根传感器连线短路并接到系统地线上,确保传感器安全,即使是在测量状态,任何时间施加在电缆上的电压也会限制在±12V之内;
信号强度测量功能,模块不仅可以完成信号频率(读数)的测量,还同时测量回波信号的强度,并给出信号强度的具体幅值,帮助用户评价传感器安装情况,通过这一数据的长期比对还可以了解传感器的老化情况;
•电源适应性强,正常工作电压12V,可以在9V—18V范围内稳定工作,过压自动保护,确保模块电气安全;
可靠的瞬态过压抑制能力,不论是来自传感器电缆、输入电源还是通信总线上的瞬态过压脉冲,模块都具有较强的抑制功能,先阻断后吸收的快
速反应机制能在10纳秒内将过压限制在合理的水平,瞬压过压消失后模块又回复到正常工作状态,8/20uS雷电脉冲的抑制能力不低于300W;
-50°C--150°°C的测量精度可满足各种绝大多数的应用需求;
温度测量与频率测量同步进行,当使用温度进行补偿计算时更趋合理;
传感器信号自适应功能,强信号时模块充分利用信号提高测量精度,当信号较弱时也能降低测量精度得出测量结果;
各测量通道之间完全隔离,任何传感器的故障不会影响其他传感器的测量;
激励输出限流保护功能,不论是传感器开路还是短路都不会损坏模块;
完备的指示电路,便于用户快速了解模块的工作状态;
插拔式结构,故障后便于快速定位,快速更换;
3、振弦测量模块主要电性能指标
符号
名称
单位
最小
典型
最大
激励特性
Rout
交流输出阻抗
Q
Ishort
输出短路电流
mA
22
30
50
Vpp
输出电压峰峰值
V
15
RL
允许最小不失真负载
Q
200
600
g
Tshout
允许短路时间
S
g
接收特性
Rin-1
负端输入阻抗
104-%
104
104+%
Rin-2
正端输入阻抗
104-%
104
104+%
Rin-3
差模输入阻抗
2x104-%
2x104
2x104+%
Cin
输入电容
pf
15
工作频率范围(Hz)
第一段
第二段
第三段
通扫
450-2000
2000-3000
3000-5000
450-4000
电源电流
100mA(典型值)
单只传感器测量时间
5秒
频率测量精度
温度测量精度
°C(-50°C—70°C),1°C(70°C—90°C),
2°C(90°C以上)
七、水文测量模块主要性能指标
水文测量模块包含两个12位格雷码输入、一路格雷码风向输入以及一路脉冲式风速输入,雨量计量功能在主控器上,但归入到水文模块的报文中。各物理
量的接入见“不同类型传感器接入端子表”。
1、水文测量模块指示灯定义
左
右
灯
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
定义
电源
工作
收信
发信
Dir1
Dir2
Dir3
Dir4
Dir5
Dir6
Dir7
Speed
Dir1—Dir7组成7位二进制代码,表示风向,已经将风向的格雷码翻译为二进制,Speed
为风速指示灯,根据风速高低闪烁,无风时常亮或常灭。
2、水文测量模块主要性能指标
•输出电源12V或5V可选择
•最大可测量风速80米/秒
风向输入格雷码7位或6位
瞬时最大风速捕捉功能
平均风速计算功能
翻斗式雨量计可设定每斗容量,自动计算累计降雨量(毫米)
雨量直接转换为毫米
自报方式开启时降雨直接启动雨量报发送
当日累计降雨量统计功能
水位高程(基值)设臵功能
八、UI测量模块主要性能指标
UI测量模块可以测量8路电压或电流量,可提供给传感器的电压有12V,24V或者±12V,其他标称值的电压可订制,输入电压范围可达±10V,模块内部均以电压来测量,电流是通过在端口上的取样电阻转换为电压值来实现的,但编制报文时会依据设臵编制为电流报文或电压报文。
1、UI模块指示灯定义
左
右
灯
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
定义
电源
工作
收信
发信
CH1
CH2
CH3
CH4
CH5
CH6
CH7
CH8
CHICH8表
艮示正在采样的通道,同一时间有且只有一个指示》
灯亮
2、UI模块主要特点及指标
•采用24位高精度A/D,测量精度可达20位(电压精度>,电流精
度>)
可外接有源或无源传感器,输出电压灵活配臵
差分信号输入,有效抑制共模干扰,提高测量的稳定性
电流和电压共用一个模块,可混合配臵电压型和电流型传感器
•输入电压范围可达±10V
任意电压输出端子均允许短路,短路后不影响其他传感器测量
•信号输入端子的过压、ESD、瞬态脉冲抑制功能,有效保证测量模块的安全运行
单路测量时间不大于2秒
九、注意事项
1、 绝对禁止带电插拔测量模块,安装或拆卸模块必须确保整机电源处于关闭状态,即必须断开主控器的电源,否则可能导致测量模块的永久损坏。
2、 更换测量模块时,模块插头应小心地轻轻推入底板上的插座,如遇有阻力必须检查插针有无变形,切不可用力推入以防损坏插头。
3、模块预热时间可设臵为0-999秒,当设臵为0时,模块下一次加电测量后就不再断电,保持电源常开,但每日23点会自动检查当天的工作情况,如果4个插座中有一个出现异常或一个以上插座没有模块,系统都会断开一次电源,并随后加电重新启动。完成一次测量,每种模块需要不同的时间,为保证各模块测量到正确的测值,一般应按4个插座中最慢的模块设臵预热时间,主控器在规定的预热时间后再开始读取测量结果,当设臵的预热时间不足时,由于模块无法在规定的时间内完成测量,为保证测值正确,主控器会不断与模块交换信息,直至最慢的一个模块完成测量才会关闭电源,而不会理会系统预设的预热时间。许多传感器通电后必须要有足够的预热时间才能稳定,不同类型的传感器稳定的时间不相同,由于主控器和测量模块都无法预知传感器的稳定时间,所以用户必须查找各传感器手册,按手册要求设臵预热时间。