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利用电阻测长法达到检测锚杆长度质量的目的

2020年08月05日 14:51 次阅读

引 言

锚杆支护从最初引进国内到现在,已在地下结构工程中得到了广泛的应用;特别是在较软弱、破碎的岩体中,它具有其他支护方式无可比拟的优越性。但锚固属于隐蔽工程,在施工过程中的管理和监督较为困难,锚固系统稳定性预测一旦失误,往往给工程带来不可估量的损失,因而需要检查它是否按设计预定的方式起作用。由于锚杆在锚固后嵌入到岩层中,监督单位无法对其实际长度进行有效的检测,所以本文主要针对锚杆长度检测问题,采用电阻测长法,研究其在锚杆质量检测中的应用可行性。

1、 检测原理

本文主要是利用电阻测长法来测量锚杆的长度,通过对嵌入到锚杆中的、绕锚杆长度一周的电阻丝的电阻测量,再把电阻值转换为电阻丝的长度,从而检测出锚杆的实际长度。与工程设计要求相对比,达到检测锚杆长度质量的目的。

2、 硬件电路

本研究主要通过STC89C51RC单片机控制MAXl33芯片进行电阻的测量以及长度的转换,并将结果送至L046R4液晶显示模块显示,如图1所示。

利用电阻测长法达到检测锚杆长度质量的目的

2.1 STC89C51RC单片机

STC89C51RC系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰、高速、低功耗的单片机,指令代码完全兼容传统8051单片机,12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可任意选择。支持ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程),无需专用编程器仿真器,可通过串口(P3.O/P3.1)直接下载用户程序,8 KB程序3 s即可完成烧写。

2.2 MAXl33芯片

MAXl33的D0~D3作为4位多路地址/数据总线。片内包含量程开关、蜂鸣驱动器、有源滤波器电池低电压检测器,具有完善的数字接口,带BCD码输出,基本能实现20多种功能。电阻模式接口电路如图2所示。

2.3 L046R4

L046R4为4位8字加提示符液晶显示模块,3~4线串行接口,可与任何单片机、接口IC接口,如图3所示。其低功耗特性:显示状态50μA(典型值),省电模式《1μA,工作电压为2.7~5.2 V,视角对比度可调,显示清晰,稳定可靠,使用编程简单。

3、 软件设计

该系统软件设计主要包括:初始化L046R4程序、MAXl33写命令程序、MAXl33数据读出程序、L046R4数据显示程序等模块。

3.1 L046R4初始化模块

模块上电后,软件初始化模块,应延时200 ms以上再送命令:

①写入模块专用初始化命令100 0010 1001定义模块;

②写入100 0001 1000定义内部RC振荡方式,或100 0001 0100定义外部晶振方式;

③写入100 0000 0001开振荡器

④写入100 0000 0011开显示器

以上4步完成后再送入其他命令或显示数据。对于显示的数据正确与否,可选用读RAM方式进行校验。为实现低功耗方式,每次读/写命令或数据后,应将CS、RD、WR、DATA置高电平或悬空。

初如化程序如下:

3.2 MAXl33模块

MAXl33仅用7根线(DO~D3、ALE、RD、WR)与微处理器相连。微处理器首先按照寄存器地址码,选择要读或写的寄存器序号;然后给地址锁存使能端发一个正脉冲,在高电平时将寄存器地址锁存到MAXl33中。

读的过程是微处理器首先向RD发一个负脉冲,然后MAXl33把所选定寄存器中的数据送至总线上。写的过程是微处理器首先把数据送到总线上,然后给WR送一负脉冲,MAXl33就将数据锁存到所选定的寄存器中。在读/写过程中,片选(CS)必须为低电平,但ALE端不受CS端控制。

MAXl33的读/写时序图如图4所示。

3.3 主程序流程

主程序流程如图5所示。

4、结 语

本文将电阻测长法成功地应用到锚杆长度测量上,实现了锚杆质量的无损检测。这在锚杆质量检测当中属于一种大胆的尝试,也是一种创新,为锚杆长度测量提供了一种新的方法。该研究充分利用了单片机的资源,节约了成本,操作简单,运行可靠,符合市场需求。

责任编辑:gt

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