4.6. Xây dựng hệ thống tự động điều chỉnh thời gian vi sai và dự báo mức độ chấn
4.6.2. Giải pháp xây dựng trạm cảm biến đo chấn động
Yêu cầu hoạt động của trạm
Trạm cảm biến đo chấn động phải thực hiện được những yêu cầu sau:
- Nhận tín hiệu kích nổ đồng bộ từ máy khởi nổ để bắt đầu q trình đo và tính thời gian lan truyền sóng chấn động.
- Đo mức độ rung động của đất đá nơi đặt trạm theo 3 trục không gian. - Lưu trữ kết quả đo chờ yêu cầu của trạm trung tâm ( là thiết bị khởi nổ ). - Gửi kết quả đo về thiết bị khởi nổ khi nhận được tín hiệu yêu cầu.
Xây dựng cấu trúc, sơ đồ nguyên lý và lựa chọn thiết bị
Với những yêu cầu về tính năng, hoạt động, cấu trúc trạm cảm biến bao gồm 3 thành phần là: Cảm biến gia tốc để đo rung động đất đá theo 3 trục; Khối điều khiển trung tâm (CPU) để điều khiển mọi hoạt động của trạm đo; và module giao tiếp truyền thông thời gian thực với thiết bị khởi nổ để đồng bộ tín hiệu và trao đổi dữ liệu đo (Hình 4.12). CPU Module kết nối truyền thơng Module Cảm biến gia tốc
Đường điều khiển, truyền thơng: điện áp thấp
Hình 4.12 Cấu trúc trạm cảm biến
Giải pháp kết nối truyền thông giữa trạm cảm biến với thiết bị khởi nổ và ngược lại đã được đề cập và giải quyết khi xây dựng thiết bị khởi nổ. Đó là sử dụng module Lora (Hình ảnh thiết bị được mơ tả trong Phụ lục).
Module cảm biến gia tốc hiện nay có nhiều loại thơng dụng, dễ mua ở thị trường trong nước (Hình ảnh thiết bị được mơ tả trong Phụ lục). Các cảm biến đều được tích hợp được dạng chip bán dẫn có kích thước nhỏ gọn và giao tiếp với CPU qua truyền thông nối tiếp theo chuẩn I2C. Các loại cảm biến gia tốc này đều được tích hợp con
quay hồi chuyển để giúp xác định các thông số liên quan đến vị trí, góc nghiêng, góc quay, khoảng dịch chuyển….
CPU của trạm cảm biến cũng được đề xuất sử dụng vi điều khiển Pic do yêu cầu làm việc đơn giản, cố định, thời gian làm việc liên tục ngắn và sử dụng nguồn pin (hoặc ắc qui). Vì vậy vi điều khiển là lựa chọn phù hợp nhất.
Thuật toán điều khiển
Khởi tạo các tham số
Kết nối module truyền thơng và module cảm biến
Đếm thời gian sóng lan truyền t Tín hiệu kích Bắt đầu Kết thúc Đ S Mức rung > giới hạn S Đ Lưu giá trị thời gian t. Đếm thời gian ghi dữ liệu
Ghi lưu dữ liệu rung động
T ghi>T đặt Đ
S
Dừng lưu dữ liệu rung động
Tín hiệu đọc dữ liệu
Gửi dữ liệu rung động và t Đ
S Đ Kết nối trạm S
trung tâm
Hình 4.13 mơ tả thuật toán điều khiển của trạm cảm biến. Giải thuật cũng thể hiện cơ chế và quá trình hoạt động của trạm. Kết quả xây dựng phần cứng thiết bị khởi nổ đa kênh vi sai điện tử được trình bày trong Phụ lục IV.