CN104181332A - 一种无线姿态/冲击测量记录系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无线姿态/冲击测量记录系统，主要由测量模块、控制器模块和电源模块组成。测量模块采用了单个三轴低gMEMS加速度计ADXL330和三个单轴高gMEMS加速度计ADXL50进行载体姿态和所受冲击的测量，控制器模块采用单片机CC2430将信息采集模块输出的数据进行处理后保存在存储器内，并通过ZigBee射频收发器发送至管理系统。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种无线姿态/冲击测量记录系统，尤其是测量模块包括三轴高gMEMS加 速度计、三轴低gMEMS加速度计和温度传感器的无线姿态/冲击测量记录系统。
背景技术
当前，国内普遍使用的冲击记录仪都是机械式冲击记录仪，其内部构造很像一台老式打字机，有纸带卷筒。只是机械式冲击记录仪有上下两个纸带卷筒，将记录纸带放入上纸筒，纸带的始端插入下纸筒。在纸带上方有一个固定记录笔的金属横梁，横梁上装有3只记录笔，分别记录运载体在X、Y、Z3条轴线方向上所受冲击。
缺点主要有以下几点：
（1）记录纸长度有限，记录的冲击数据也有限，没有日期标志，只有时间坐标。
（2）记录冲击范围只有±5g，达不到较高的要求。
（3）为达到三维检测的要求，同时要安装三台才可以，且安装及读取都不便。
（4）使用压感式记录纸，国内很少能买到这种纸，且记录纸在潮湿的季节或地区经常出现卡纸、受潮等现象，造成丢失记录数据的问题。
（5）体积大，重量也大，占一定的空间，不能随身携带，而且传输数据是用有线传输的方式。
（6）运输过程中，因为运输方式不同，比如远洋运输时会摇晃，而且摇晃次数多，可能有时还需要铁路或公路运输。结果到达安装目的地时，由于记录纸不够长，造成了还没运到安装现场，记录纸却已经用完了，不仅在经济上造成了损失，而且记录的数据也不完整。
发明内容
本发明的目的在于设计一种无线姿态/冲击测量记录系统，尤其是融合了MESM技术、单片机技术和无线网络通信技术的记录系统。。
本发明的目的是这样实现的：
它由控制器模块、测量模块和电源模块组成。其中测量模块包括三轴高gMEMS加速度计、三轴低gMEMS加速度计和温度传感器。MEMS加速度计用于采集载体的姿态信息，控制器模块将传感器输出地数据处理后，记录在存储期内，并通过ZigBee无线发射器发送到管理系统。系统中测量模块的三轴高、低g加速度计的敏感轴敏感到加速度后，由其内部的信号调理电路，将其转换成模拟电压信号，而温度传感器是给各个加速度计进行温度补偿，也输出模拟电压信号。测量模块输出的模拟信号被A/D转换器采集并转换成数字信号，经单片机处理，进行姿态解算，得出载体的姿态和所受冲击，并记录在存储器内，最后通过ZigBee射频收发器发送给至管理系统。
本发明的结构特点及有益效果：
成本低，结构简单，传输可靠，应用范围广泛，适用于需要无线传输的场合。
附图说明
图1为本发明的系统框图。
图2为本发明的系统程序流程图。
图3为ADC方框图。
图4为CC2430电路设计图。
图5为电源电路图。
图6为ADXL330电路图。
图7为ADXL50电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的原理和具体连接关系做更详细地描述：
结合图1，图1是本发明的系统原理结构图；它由控制器模块、测量模块和电源模块组成。其中测量模块包括三轴高gMEMS加速度计、三轴低gMEMS加速度计和温度传感器。MEMS加速度计用于采集载体的姿态信息，控制器模块将传感器输出地数据处理后，记录在存储期内，并通过ZigBee无线发射器发送到管理系统。
图2为本发明的系统程序流程图。可以看出系统的大致工作流程为：系统中测量模块的三轴高、低g加速度计的敏感轴敏感到加速度后，由其内部的信号调理电路，将其转换成模拟电压信号，而温度传感器是给各个加速度计进行温度补偿，也输出模拟电压信号。测量模块输出的模拟信号被A/D转换器采集并转换成数字信号，经单片机处理，进行姿态解算，得出载体的姿态和所受冲击，并记录在存储器内，最后通过ZigBee射频收发器发送给至管理系统。
图3为ADC方框图.ADC的8位模拟输入都由I/O引脚输入，不需要编程转换。一般情况下，一个通道应作为一个序列的一部分，但是ADCCFG寄存器可以禁止相应的模拟输入，如果某个通道被禁用，那么该通道就被忽略，而对于通道8到12，它们的输入引脚不能被禁用。P0端口的引脚可以作为ADC的输入端口，可以用AIN0-AIN7表示，它们都是连接到ADC的。
图4为CC2430电路设计图。为了使天线的性能更好，连接了一个非平衡变压器。该变压器是由电容C7、电感L4、L5、L6以及一个PCB微波传输线所组成，该结构能够满足RF输入/输出匹配电阻的要求。电阻R5、R7为偏置电阻，其中R7主要作用是为32MHz的晶振提供一个合适的工作电流。32MHz的晶振电路由一个32MHz的石英谐振器（XTAL1）和电容C16、C17组成。电压调节器提供1.8V的电压给各个引脚或者作为内部电源供电。电容C3和C14是去耦合电容，它们的作用是电源滤波，可以起到提高芯片工作稳定的作用。
图5为电源电路图。由于本系统采用+5V电池供电，所使用的核心芯片CC2430的供电电压在1.8V到3.6V之间，有数字电引脚和模拟电引脚，ADXL330需要提供3.3V模拟电，ADXL50需要提供5V模拟电，所以将+5V电池电压转换成+5V模拟电压供ADXL50使用。另外将+5V电压转换成+3.3V和+1.8V电压供CC2430使用。
图6为ADXL330电路图。U1为ADXL330加速度计，C4、C6、C8为滤波电容，接于输出端与地之间。另外，由于CC2430中的A/D转换器的工作电压为1.8V，不能采集1.8V以上的电压信号，所以在ADXL330的输出端与A/D转换器之间加入分压及保护电路，将ADXL330三个输出端X-330、Y-330、Z-330输出的3.3V电压通过电阻分压到1.8V以下，同时加入保护二极管，使分压以后的电压钳置在1.8V，若电压高于1.8V，二极管会反向击穿，这样更好的保护A/D转换器。
图7为ADXL50电路图。本系统采用三个单轴的ADXL50加速度计代替三轴高G加速度计。每个ADXL50加速度计的轴对应三轴加速度计的X、Y、Z轴。在图中U4、U5、U6为单轴ADXL50加速度计。这里也设计了同ADXL330加速度计电路中的分压及保护一样的电路。
Claims (1)
1.一种无线姿态/冲击测量记录系统，其特征在于：控制器模块、测量模块和电源模块组成；其中测量模块包括三轴高gMEMS加速度计、三轴低gMEMS加速度计和温度传感器；该系统首先通过加速度传感器将载体姿态和所受冲击通过加速度计敏感轴敏感后，由其内部的信号调理电路转换成模拟信号，再经过CC2430内部的A/D转换器采集加速度计输出的模拟信号，将其转换成数字信号，并由CC2430芯片上的ZigBee发射出去。
Priority Applications (1)
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| CN201410463238.8A CN104181332A (zh) | 2014-09-12 | 2014-09-12 | 一种无线姿态/冲击测量记录系统 |
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Publications (1)
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|---|---|
| CN104181332A true CN104181332A (zh) | 2014-12-03 |
Family
ID=51962552
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| CN201410463238.8A Pending CN104181332A (zh) | 2014-09-12 | 2014-09-12 | 一种无线姿态/冲击测量记录系统 |
Country Status (1)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104698937A (zh) * | 2015-03-06 | 2015-06-10 | 南京欧泰物联网科技有限公司 | 三维冲击记录仪及其记录方法 |
| CN104849492A (zh) * | 2015-04-27 | 2015-08-19 | 常州华达科捷光电仪器有限公司 | 一种用于光电仪器的监控系统及具有该监控系统的激光投线仪 |
| CN107764497A (zh) * | 2017-09-13 | 2018-03-06 | 陕西千山航空电子有限责任公司 | 一种冲击载荷无线存储测试装置 |
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2014
- 2014-09-12 CN CN201410463238.8A patent/CN104181332A/zh active Pending
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| CN107764497A (zh) * | 2017-09-13 | 2018-03-06 | 陕西千山航空电子有限责任公司 | 一种冲击载荷无线存储测试装置 |
| CN107764497B (zh) * | 2017-09-13 | 2019-11-15 | 陕西千山航空电子有限责任公司 | 一种冲击载荷无线存储测试装置 |
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Legal Events
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20141203 |