[实用新型]基于钢结构在线测控的单路电压转换电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及钢结构建筑检测、控制技术领域，特别涉及一种基于压电主元杆件进行钢结构动态性能在线测控的单路电压转换电路。

背景技术

钢结构是目前应用最广泛的工程结构形式之一，由于钢材具有轻质高强的特性，截面比较开展纤细，所以常常造成结构发生动力性能奇异失稳破坏，并且这种破坏一旦发生，结构将随之坍塌，导致灾难性后果。因此，研究钢结构的动态性能，掌握这一类结构的振动幅值、应力和频率等特性，适时诊断其安全性，并采取相应技术控制措施，对社会生产及生活具有重大意义。

根据结构力学知识可以知道，钢结构带病工作时，其振动幅值、应力和频率等动力特性会产生奇异，根据压电主元杆件对钢结构主要承力构件的动力特性进行在线检测，及时掌握钢结构的工作性能，必要时采取适当措施，避免或防止结构失稳倒塌。

压电主元杆件工作主要原理是在普通杆件的适当部位集成压电堆以形成压电主元杆件，并将其集成在结构的关键部位，从而满足承载、监测和驱动的功能要求。

现有的钢结构建筑测、控技术主要情况如下：

(1)钢结构建筑检测和控制技术是分开实施的，两者之间未能有效结合起来，不能实现实时检测与控制。

(2)传统主要方法是增大杆件的截面面积或控制杆件的长细比等，是一种被动的设防方法。不能很好的利用材料的力学特性，往往为了一种偶然荷载过大增大截面尺寸等。

(3)压电材料是一种非常重要的功能性材料，具有独特的正、逆压电效应。即在特定方向施加压力或拉力都会使晶体表面产生电荷，并且电荷的密度与施加外力的大小成比例，这就是正压电效应。反之如果给压电元件通以电流，则由于电场的作用会使压电元件产生变形。这种效应实质上是一种机械场-电场等多物理场耦合的效应，可据此进行钢结构承力杆件的实时检测和控制。

(4)利用激励电压进行压电主元杆件控制的局限性在于：压电主元杆件只能承受压应力，而不能承受或者仅能承受很小的拉力。因此，压电主元杆件必须确保输入的为正电压。

实用新型内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种基于钢结构在线测控的单路电压转换电路，将压电主元杆件检测到的信号通过专用电源进行放大后，根据需要施加正向或者反向电压进行控制，即可完全有效的实现对钢结构动态性能测、控合一，可有效地对钢结构的安全状况实施在线检测和钢结构发生异常时的控制相结合。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

基于钢结构在线测控的单路电压转换电路，包括相连接的电源电路与电压转换电路，所述电源电路部分的电压输出端连接电压转换电路的电压输入端。

所述电源电路使用24V铅蓄电池提供电源，还包括三端稳压器件、高频滤波电容、发光二极管与保护二极管，限流电阻，开关等，

所述保护二极管的正向输入端连接电源24V的正极，其负向输出端连接一开关，通过所述开关控制整个电源部分。所述保护二极管具有单向导通作用，有利于保护电源部分。

所述三端稳压器件的输入端通过上述开关及保护二极管与电源24V正极连接，输入电源电压，其输出端稳定输出+5V；

所述高频滤波电容有两个，所述三端稳压器件的输入与输出电路中均设置所述高频滤波电容，用于过滤高频率的不稳定电压。

所述发光二极管用于指示灯，并串联有限流电阻相匹配。

所述电压转换电路包括两个继电器与驱动芯片组成，所述两个继电器使用25W、输入5V、线圈控制220V输出继电开关，实现正负电压转换功能。

进一步，所述继电器的电压输入端连接上述电源电路部分中的三端稳压器件输出端+5V。

较佳地，所述驱动芯片选用高电压、大电流达林顿驱动芯片MC1413。

本实用新型的有益效果是，准确性高、安全可靠，可有效地对钢结构的安全状况实施在线检测和钢结构发生异常时的控制相结合，实现了对钢结构动态性能的测、控合一，实现了实时检测与控制，提高了钢结构的安全性。

附图说明

图1为本实用新型的电源电路示意图。

图2为本实用新型的电压转换电路示意图。

具体实施方式：

为了使本实用新型的技术手段、创作特征与达成目的易于明白理解，以下结合具体实施例进一步阐述本实用新型。

实施例：

基于钢结构在线测控的单路电压转换电路，包括相连接的电源电路与电压转换电路，所述电源电路部分的电压输出端连接电压转换电路的电压输入端。