霍尔开关在榫卯松动监测装置
我国古代木结构建筑数量众多,榫卯是我国一种独特而成熟的加工方法,精致耐用,风格独特。但木材长期使用后容易腐烂开裂,导致榫卯结构损坏,建筑物倒塌。市面上的古建筑监测系统对榫卯没有定向监测功能,而且价格昂贵,不方便大量安装。
一种新型榫卯松动监测装置技术,包括一个监视仪,一个永磁体和一个电阻应变仪。在相隔一定距离的横梁和立柱之间安装有显示器和永磁体。电阻应变片粘贴在梁柱的裂缝上,电阻应变片通过导线与监视器连接。
监视器包括电路板、微处理器、霍尔开关、铌IOT模块、锂电池、稳压芯片和电源开关,分别安装在电路板上;微处理器分别与霍尔开关、铌IOT模块、电阻应变片和稳压芯片相连,锂电池与稳压芯片相连。
显示器和永磁体安装在榫卯的不同部件上,显示器会持续监测两个部件是否有相对位移,即松动和损坏;电阻应变片附着在榫卯结构的连接处,横跨连接处。当电源开关打开时,锂电池的电压通过稳压芯片降低到3 .3V,为微处理器和霍尔开关供电。永磁体产生恒定磁场,由霍尔开关转换成电压模拟信号,由微处理器内置ADC功能读取为数字信号。电阻应变仪输出电压模拟信号,由微处理器内置的ADC功能读取为数字信号。监控器启动时读取数据,采用卡尔曼滤波算法提高精度。多次测量结果的平均值作为零位移状态的标准。
监视仪长时间处于休眠省电状态,定期唤醒检测数据。当榫卯结构松动时,永磁体与霍尔开关之间的距离和角度发生变化,霍尔开关输出的电压模拟信号也随之变化。同时,电阻应变片的电阻会因伸长和压缩而发生变化,并输出相应的电压。当微处理器读取的值与零位移状态相差过大,或者电阻应变片的输出电压与初始电压相差过大时,确定榫卯部件相对位移、松动,NB-IOT模块5基于coap协议上报服务器,提醒专业人员进行人工验证。
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