基于stm32设计的多通道振弦采集仪

一、产品简介

基于stm32设计的多通道振弦采集仪是一款振弦式传感器数据采集仪，该产品为多通道（测量单个振弦传感器），负责完成振弦式传感器数据采集（包括渗压计、温度计等设备）。输出数据经过内部智能线性修正和温度补偿，满足了用户对产品高精度和高稳定性的需求，产品广泛应用于测量水库、江河、河流、湖泊等水体水位、压力和温度采集。

二、应用场景

水库、江河、河流、湖泊等水体水位、压力和温度采集；

三、振弦传感器原理

振弦式传感器的激振一般由一个电磁线圈（通常称磁芯）来完成。经过把各 种物理量转换为拉（压）力作用在钢弦上，改变钢弦所受的张力，在磁芯的激发下，使钢弦的自振频率随张力变化而变化。通过频率的变化可以换算出被测物理量的变化值。

四、产品概述

使用stm32为核心控制，振弦测量模块使用VM101，电源使用USB的5V输入，5V激励电压给振弦传感器起振，通过stm32单片机控制发送采集指令，实现VM101模块启动采集外接的振弦传感器，采集完成后，通过RS485接口把采集的传感器信息发送出去，通过接不同的传感器，得到不同的信息，比如：压力、水位、温度等信息；该设计实现多通道振弦采集功能，能够分开和通过采集多个通道。

五、产品参数

1.输入电压：5V 1A直流电源供电，USB接口供电；

2.三路振弦传感器采集接口；

3.一路RS485对外发送数据；

4.两路LED工作指示灯，一路指示采集状态，一路指示电源状态；

5.通过RS485接口，上报采集到的频率和温度信息；

6.最大功率2W；

7.待机功耗小于0.1W；

8.尺寸：91mm x 72mm, 2层PCB设计，板厚1.6mm。

3D简介图

正面：

全部元器件都在正面，各功能块介绍如下图：

振弦传感器接口：

S+和S-接频率式传感器，测量频率；

T+和T-接PT100温度传感器，用于测量温度；

1、振弦传感器接口从左到右为：GND S+ S- T+ T-；

2、RS485接口从左到右为：A B；

六、使用说明和教程

1、 在供电接口按照说明USB接入供电电源，配合串口助手等，进行数据采集，也可以自己设计终端机或者上位机进行读取等操作；

2、 本项目源码提供KEIL5 MDK版本，可直接下载编译通过。本项目源码的功能有以下内容：

提供完整的程序，编译编译下载即可，电路板上预留SW下载口，可以使用J-Link下载器进行下载；

3、 操作演示教程，可以查看下面第九点的视频演示；

七、备注

1、 本项目提供源码，可以用于二次开发；

2、 在BOM表中，有完整的元器件清单，大部分都可以在嘉立创商城上购买；

3 、源代码，程序说明，请在附件中下载；

4、电路板上预留SW下载口，可以使用J-Link下载器进行下载；

5、附件有VM101模块使用手册；

6、附件有VM101模块可以在某宝购买链接，名称：《VM101（标号P6和P7端子）购买链接》；

7、整个采集模块成本预计150元；

8、采集命令看附件：名称：《模块采集命令》

9、附件单独提供hex文件，方便烧录，名称：《基于stm32设计的多通道振弦采集仪程序hex文件》；

八、协议解析和计算

协议：

stm32向VM101模块发送单次测量指令：01 03 00 00 00 02 C4 0B ；

VM101模块开始测量，当完成后输出频率和温度测量结果数据：01 03 04 2F 3A 03 1D 12 13，则当前测量到的频率值为(0x2F*256+0x3A)/10=1209.0Hz，温度值为 03 1D，转换为十进制为797，实际温度为（797-500）/10=29.7℃。

计算：

频率转压力：压力为P，频率为HZ，G为振弦传感器特征值；

未放入水前：P0=HZ0*HZ0/1000；

放入水后：P1=HZ1*HZ1/1000；

最终压力差值：P=P0-P1；

每个振弦传感器都有一个G值，出厂前固定的；

压力转水位：H为水位；

H= P*G/9.8；

计算公式网上有相关资料，这里只是简单描述；

九、演示视频：

下面为成品演示效果视频

备注：

分3个视频，分别接3个不同的采集通道，通过串口助手发不同的指令，将采集到的振弦数据通过RS485上传串口助手显示；