一种RTK导线弧垂直测控制电路的制作方法

一种rtk导线弧垂直测控制电路
技术领域
1.本实用新型涉及高空技术领域，具体涉及一种rtk导线弧垂直测控制电路。


背景技术：

2.当前，架空线路放紧线作业中，对线路弧垂的测量及控制一般采用三角法进行测量，通过悬点、弧垂、测量点间三角关系，将弧垂最低点与悬点间高程差转换为弧垂最低点与观测点间角度关系，通过角度测量来确定弧垂最低点高度，该方法不仅计算复杂，还需考虑档内、档外不同的观测位置对观测结果的影响，需要具有专业资质的测工实时进行操作；同时，连续档放紧线作业时，控制档弧垂测量点与作业点往往不在同一档内，测工观测结果需通过对讲机才能告知作业人员及现场指挥，存在着实时性差，受地型影响大，人员携设备就位劳动强度高等一系列问题；针对上述问题，架空线路放紧线作业现场的直观、简单、高精度、多功能的弧垂直测设备，使得测工简单计算悬点与弧垂最低点间相对高差，输入设备后由紧线班组简单安放即可直接获得高精度弧垂控制数据，且该数据还能由多台地面监控设备获取，以利于实时指挥、控制放紧线作业质量，从而实现放紧线作业现场高效化、精确化、信息化和数据化。
3.弧垂直测设备需要实时采样数据并传输数据确定输电线路弧垂最低点位置及其与悬点间高程差，实现输电线路弧垂直接测量；同时驱动双夹持电机及线上运动电机工作，使直测仪稳定于弧垂最低点，确保弧垂数据准确。
4.由于弧垂直测设备需要实时采样数据并传输数据，同时工作过程还需要接收地面终端设备的指令，因此采样数据和遥控数据长期实时传输，导致数据采样与控制速率间时基冲突的矛盾，难以确保弧垂直测设备数据更新的及时性及控制效率。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是：弧垂直测设备需要实时采样数据并传输数据，同时工作过程还需要接收地面终端设备的指令，因此采样数据和遥控数据长期实时传输，导致数据采样与控制速率间时基冲突的矛盾，难以确保弧垂直测设备数据更新的及时性及控制效率；本实用新型目的在于提供一种rtk导线弧垂直测控制电路，通过一主多从的芯片联合连接工作模式，解决了数据采样与控制速率间时基冲突的矛盾的问题。
6.本实用新型通过下述技术方案实现：
7.本方案提供一种rtk导线弧垂测量电路，包括：第一芯片单元、主控芯片和第二芯片单元；
8.所述第一芯片单元用于实时采集北斗卫星差分定位数据和直测仪三维态数据；
9.所述第一芯片单元与主控芯片之间进行ttl总线数据通讯，第一芯片单元用于向主控芯片传输北斗卫星差分定位数据和直测仪三维态数据；
10.所述第二芯片单元与主控芯片实现总线连接，第二芯片单元用于根据主控芯片的控制指令控制直测仪运动机构夹紧导线或松开导线。
11.本方案工作原理：本电路采用一主多从的芯片联合控制模式，解决数据采样与控制速率间时基冲突的矛盾，通过对第一芯片单元实时进行数据采样，第一芯片单元与主控芯片之间进行ttl总线数据通讯，实时采样数据不会直接由主控芯片收集，而是由主控芯片根据需要从第一芯片单元中获取，同时主控芯片通过与第二芯片单元实现总线连接来控制直测仪运动机构夹紧导线或松开导线，有效避免了主控芯片数据采样与控制速率间时基冲突的矛盾，定输电线路弧垂最低点位置及其与悬点间高程差，实现输电线路弧垂直接测量；同时主控芯片驱动第二芯片单元工作，使直测仪稳定于弧垂最低点，确保弧垂数据准确。
12.进一步优化方案为，还包括dcdc降压模块，所述dcdc降压模块分别与第一芯片单元、主控芯片和第二芯片单元连接，dcdc降压模块用于为全路提供工作电源。
13.进一步优化方案为，所述第一芯片单元包括：采样芯片、三轴姿态传感器、卫星差分定位模块和基准站；所述采样芯片与主控芯片之间进行ttl总线数据通讯；
14.所述三轴姿态传感器与采样芯片连接，三轴姿态传感器用于实时采集直测仪三维态数据并传输至采样芯片；
15.所述卫星差分定位模块与基准站保持通讯用于实现北斗卫星差分定位，且卫星差分定位模块与采样芯片连接用于将北斗卫星差分定位数据传输至采样芯片。
16.进一步优化方案为，所述第二芯片单元包括：运动夹持控制芯片、电机控制模块和电流检测芯片；所述运动夹持控制芯片与主控芯片实现总线连接；
17.所述电机控制模块与运动夹持控制芯片连接，电机控制模块用于控制直测仪的运动电机和夹持电机的启动、停止、正转及反转；
18.所述电流检测芯片与运动夹持控制芯片连接，电流检测芯片用于实时检测直测仪夹持电机的工作电流和到位情况实现夹持受力定位。
19.进一步优化方案为，所述电机控制模块包括运动电机控制模块和夹持电机控制模块，所述运动电机控制模块和夹持电机控制模块均与主控芯片连接。
20.进一步优化方案为，所述主控芯片和采样芯片的型号均为stc15w4k56s4，所述运动夹持控制芯片的型号为stc15w408as。
21.进一步优化方案为，所述三轴姿态传感器型号为jy61p，卫星差分定位模块型号为zed-f9prtk，电机控制模块型号为mko12238，电流检测芯片型号为as712。
22.进一步优化方案为，还包括烧写接口，所述主控芯片和采样芯片分别单独装配一个烧写接口。
23.进一步优化方案为，还包括数传通讯模块，所述数传通讯模块与主控芯片连接，数传通讯模块用于接收地面显控终端的遥控指令并下传相关卫星定位数据。
24.进一步优化方案为，所述数传通讯模块型号为as69-t20-433。
25.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
26.本电路采用一主多从的芯片联合控制模式，解决数据采样与控制速率间时基冲突的矛盾，通过对第一芯片单元实时进行数据采样，第一芯片单元与主控芯片之间进行ttl总线数据通讯，实时采样数据不会直接由主控芯片收集，而是由主控芯片根据需要从第一芯片单元中获取，同时主控芯片通过与第二芯片单元实现总线连接来控制直测仪运动机构夹紧导线或松开导线，有效避免了主控芯片数据采样与控制速率间时基冲突的矛盾，定输电线路弧垂最低点位置及其与悬点间高程差，实现输电线路弧垂直接测量；同时主控芯片驱
动第二芯片单元工作，使直测仪稳定于弧垂最低点，确保弧垂数据准确。
附图说明
27.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
28.图1为rtk导线弧垂测量电路结构图；
29.图2为实施例2的rtk导线弧垂测量电路总图；
30.图3为图2的rtk导线弧垂测量电路上半部分放大图；
31.图4为图2的rtk导线弧垂测量电路中间部分放大图；
32.图5为图2的rtk导线弧垂测量电路下半部分放大图。
具体实施方式
33.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
34.实施例1
35.本实施例提供一种rtk导线弧垂测量电路，如图1所示，包括：第一芯片单元、主控芯片和第二芯片单元；
36.所述第一芯片单元用于实时采集北斗卫星差分定位数据和直测仪三维态数据；
37.所述第一芯片单元与主控芯片之间进行ttl总线数据通讯，第一芯片单元用于向主控芯片传输北斗卫星差分定位数据和直测仪三维态数据；
38.所述第二芯片单元与主控芯片实现总线连接，第二芯片单元用于根据主控芯片的控制指令控制直测仪运动机构夹紧导线或松开导线。
39.还包括dcdc降压模块，所述dcdc降压模块分别与第一芯片单元、主控芯片和第二芯片单元连接，dcdc降压模块用于为全路提供工作电源。
40.所述第一芯片单元包括：采样芯片、三轴姿态传感器、卫星差分定位模块和基准站；所述采样芯片与主控芯片之间进行ttl总线数据通讯；
41.所述三轴姿态传感器与采样芯片连接，三轴姿态传感器用于实时采集直测仪三维态数据并传输至采样芯片；
42.所述卫星差分定位模块与基准站保持通讯用于实现北斗卫星差分定位，且卫星差分定位模块与采样芯片连接用于将北斗卫星差分定位数据传输至采样芯片。
43.所述第二芯片单元包括：运动夹持控制芯片、电机控制模块和电流检测芯片；所述运动夹持控制芯片与主控芯片实现总线连接；
44.所述电机控制模块与运动夹持控制芯片连接，电机控制模块用于控制直测仪的运动电机和夹持电机的启动、停止、正转及反转；
45.所述电流检测芯片与运动夹持控制芯片连接，电流检测芯片用于实时检测直测仪夹持电机的工作电流和到位情况实现夹持受力定位。
46.所述电机控制模块包括运动电机控制模块和夹持电机控制模块，所述运动电机控制模块和夹持电机控制模块均与主控芯片连接。
47.所述主控芯片和采样芯片的型号均为stc15w4k56s4，所述运动夹持控制芯片的型号为stc15w408as。
48.所述三轴姿态传感器型号为jy61p，卫星差分定位模块型号为zed-f9prtk，电机控制模块型号为mko12238，电流检测芯片型号为as712。
49.还包括烧写接口，所述主控芯片和采样芯片分别单独装配一个烧写接口。
50.还包括数传通讯模块，所述数传通讯模块与主控芯片连接，数传通讯模块用于接收地面显控终端的遥控指令并下传相关卫星定位数据。
51.所述数传通讯模块型号为as69-t20-433。
52.实施例2
53.本实施例基于上一实施例构建的电路，如图2至图5所示，其中：
54.u1是采样芯片，型号为stc15w4k56s4单片机，功能为数据采样，采样芯片u1通过端口p3.6和p3.7与卫星差分定位模块u14(型号为zed-f9prtk)连接，实时采集北斗卫星差分定位数据；采样芯片u1通过端口p0.0与和p0.1与三轴姿态传感器u8(型号为jy61p)连接，实时采集直测仪三维态数据；采样芯片通过端口p1.0和p1.1与主控芯片u2进行ttl总线数据通讯，传输已收到的北斗卫星差分定位数据和直测仪三维态数据；卫星差分定位模块u14除与采样芯片u1连接外，还通过数传通讯模块u12(as69-t20-2.4g)与基准站保持数据通讯，实现北斗卫星差分定位。
55.数传通讯模块u12的tx接口与卫星差分定位模块u14的rx1接口连接、rx接口与卫星差分定位模块u14的tx1接口连接；卫星差分定位模块u14的tx2接口与采样芯片u1的端口p3.6连接、rx2接口与采样芯片u1的端口p3.7连接；三轴姿态传感器u8的tx接口串联电阻r3(2.0千欧)后与采样芯片u1的端口p0.0连接、rx接口串联电阻r4(2.0千欧)后与采样芯片u1的端口p0.1连接；采样芯片u1的端口p1.1与主控芯片u2的端口p1.0连接、端口p1.0与主控芯片u2的端口p1.1连接。
56.烧写接口u6和u10串联后其中一个端口再串联电阻r1(2.0千欧)后连接至采样芯片u1的端口p1.0、另一个端口再串联电阻r2(2.0千欧)后连接至采样芯片u1的端口p1.1；
57.烧写接口u13的端口6串联电阻r7(2.0千欧)后连接至主控芯片u2的端口p0.1、端口5串联电阻r8(2.0千欧)后连接至主控芯片u2的端口p0.0、端口4串联电阻r9(2.0千欧)后连接至主控芯片u2的端口p2.6；
58.烧写接口u19的端口1串联电阻r12(2.0千欧)后连接至主控芯片u2的端口p2.5、端口2串联电阻r13(2.0千欧)后连接至主控芯片u2的端口p2.4、端口3串联电阻r14(2.0千欧)后连接至主控芯片u2的端口p2.3、端口4串联电阻r15(2.0千欧)后连接至主控芯片u2的端口p2.2；
59.烧写接口u19与烧写接口u21各个端口对应，烧写接口u21的端口1连接运动电机控制模块u20的in1接口、端口2连接运动电机控制模块u20的in2接口、端口3连接运动电机控制模块u20的in3接口、端口4连接运动电机控制模块u20的in4接口；运动电机控制模块u20的out1接口和out2接口之间串联运动电机u22、out3接口和out4接口之间串联运动电机u23。
60.主控芯片u2的端口p3.6串联电阻r6(2.0千欧)后连接至数传通讯模块u11的tx接口、端口p3.6串联电阻r5(2.0千欧)后连接至数传通讯模块u11的rx接口。
61.u2是主控芯片，型号为stc15w4k56s4的单片机，功能为接收数据采样及遥控指令数据，主控芯片u2控制实现直测仪定位、运动等控制，并将数据通过数传通讯模块u11下传地面显控终端；其中主控芯片u2通过端口p1.0和p1.1与采样芯片u1连接，接收北斗卫星差分定位数据和直测仪三维态数据；主控芯片u2通过端口p3.6和p3.7与数传通讯模块u11(型号为as69-t20-433)连接，接收地面显控终端遥控指令并下传相关卫星定位数据；主控芯片u2通过端口p2.2、端口p2.3、端口p2.4和端口p2.5与运动电机控制模块u20(型号为mko12238)连接，控制运动电机u22和运动电机u23进行启停及正反转。
62.u9是运动夹持控制芯片，型号为stc15w408as的单片机，功能为夹持电机控制，运动夹持控制芯片u9通过端口p3.0和p3.1与主控芯片u2实现总线连接，接收主控芯片u2的控制指令，运动夹持控制芯片u9通过端口p1.0、p1.1、p1.2和端口p1.3与夹持电机控制模块u18(型号为mko12238)连接，控制夹持电机u16、u17启停及正反转；运动夹持控制芯片u9通过端口p1.4和端口p1.5与电流检测芯片u7(型号为as712)和电流检测芯片u15(型号为as712)相连接，实时检测夹持电机工作电流，判断夹持电机到位情况，实现夹持受力定位。
63.运动夹持控制芯片u9的端口p1.0与夹持电机控制模块u18的in4端口连接、端口p1.1与夹持电机控制模块u18的in3端口连接；
64.电流检测芯片u7的两个ip 端口短接后连接至夹持电机控制模块u18的端口out3、两个ip—端口短接后串联控制夹持电机16后连接至夹持电机控制模块u18的端口out4；
65.电流检测芯片u15的两个ip 端口短接后连接至夹持电机控制模块u18的端口out2、两个ip—端口短接后串联控制夹持电机17后连接至夹持电机控制模块u18的端口out1。
66.主控芯片u2单独装配烧写接口u5，烧写接口u5的两个端口接入主控芯片u2的p3.0端口和p3.1接口；采样芯片u1单独装配烧写接口u4，烧写接口u4的两个端口接入采样芯片u1的p3.0端口和p3.1接口；
67.dcdc降压模块u3是dcdc降压模块，为全路提供5v控制工作电源，dcdc降压模块u3分别连接至各个芯片的vcc端口，各个芯片的gnd端口接地处理，dcdc降压模块u3连接电源v1(12v)后接地。
68.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。