CN105913640A - 一种卡盘应变力测量数据无线收发控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卡盘应变力测量数据无线收发控制系统，该系统包括数据采集发送电路和数据接收电路。数据采集发送电路包括：主控制电路、电路电源管理电路、信号调理电路、无线发射电路和测速电路。数据接收电路包括：主控制器电路、无线接收电路和USB通信电路。该控制系统供电电源电路采用小型聚合物锂电池供电，供电电压3.5～3.9V，电池可以通过一个标准的小型MiniUSB接口连接5V电源充电。本发明解决了传统静态测量方案的弊端，实现动态测量，具有安装便利、抗干扰能力强、传输数据可靠、耗电量小等优点。

Description

一种卡盘应变力测量数据无线收发控制系统

技术领域

本发明属于卡盘的卡紧力数据采集与传输系统，特别设计一种高效应变力测量数据无线收发控制系统。

背景技术

在数控机床液压动力卡盘的卡紧力检测领域，目前基本上都是基于静态测量法，在机床主轴静止状态下逐渐施加卡盘夹紧力引起检测装置传感器中的应变力的变化，通过有线电缆把传感器检测的应变力数据传输到上位机，这种方案只能针对卡盘静态状态下的应变力的检测，应用场合具有较大的局限性，因为在卡盘高速旋转时，卡爪巨大的离心力使得卡盘卡紧力大幅度下降，夹紧力损失的大小与转速的平方成正比，夹紧力损失达到临界位置就会导致工件脱落造成严重事故，所以基于动态数据的检测才更具有实际意义，并且数据在线缆传输过程中容易受到外界磁场等环境干扰，造成测量数据误差。本发明即为一种高效应变力测量数据无线收发控制系统的实施，并增加应变力数据采集的远程控制功能，并以最少的电子元器件，最高的性价比实现对应变力检测数据信号的采集、处理和传送。本发明实现了应变力测量数据的无线数据收发，并且兼具良好的数据准确性和抗干扰性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的技术缺陷，提供一种低功耗、效率高、数据传输可靠的一种高效应变力测量数据无线收发控制系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种卡盘应变力测量数据无线收发控制系统，该系统包括数据采集发送电路和数据接收电路。

数据采集发送电路包括：主控制电路、电路电源管理电路、信号调理电路、无线发射电路和测速电路。

数据接收电路包括：主控制器电路、无线接收电路和USB通信电路。

该控制系统供电电源电路采用小型聚合物锂电池供电，供电电压3.5～3.9V，电池可以通过一个标准的小型MiniUSB接口连接5V电源充电。

所述的数据采集发送电路的主控制电路包括：C8051F500微处理器主控芯片U2、电容C9、电容C12、电容C15、电容C16、电阻R20和下载口P1；所述C8051F500微处理器主控芯片U2的2、3脚接电容C15、C16的一端和电感L3、电容C19的另一端，电容C15、C16的另一端接地，8脚接电容C9、C12的一端和R22的另一端，7脚接C19、C12的另一端并接地，11脚接下载口P1的2脚，12脚接电阻R20一端和下载口P1的2脚，R20另一端接下载口P1的1脚和电感L3、电容C19的另一端，下载口P1的4脚接地。

所述的数据采集发送电路的电源管理电路包括：稳压芯片U6、高速开关二极管D1和D2、miniUSBP2、电源插座BAT1、单刀单掷开关S1、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电阻R5、电阻R26、电感L3、L4；所述稳压芯片U6的1脚接电容C18、C17的一端、高速开关二极管的一端、单刀单掷开关S1的一端、电源插座BAT1的1脚，单刀单掷开关S1的另一端接R26的一端，电容C17、电容C18的另一端接地，电源插座BAT1的2脚接地，高速开关二极管D1的一端接D2的另一端、D1的另一端接miniUSBP2的1脚，miniUSBP2的0脚和5脚接地；所述稳压芯片U6的2脚接电阻R5的一端并接地；所述稳压芯片U6的3脚接电阻R5、R26的另一端和C8051F500微处理器主控芯片U2的46脚；所述稳压芯片U6的5脚接电感L3、L4的一端、电容C21的一端，电容C19接电感L3的另一端、电阻R20的另一端，电容C20的一端接L4的另一端，电容C19、C20、C21的另一端接地。

优选地，所述的数据采集发送电路的信号调理电路包括：运算放大器U3和U4、电容C40、电容C41、电容C42、电容C43、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26、电阻R3、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14；所述运算放大器U3的1脚接电阻R3的一端；所述运算放大器U3的8脚接电阻R3的另一端；所述运算放大器U3的反向输入端2脚接电容C40的一端和插座P3的6脚，C40的另一端接地；所述运算放大器U3的正向输入端3脚接电容C41的一端和插座P3的5脚，C41的另一端接地；所述运算放大器U3的4脚接地；所述运算放大器U3的5脚接电阻R11、R12的一端，R11另一端接地，R12的另一端接C8051F500微处理器主控芯片U2的8脚；所述运算放大器U3的输出端6脚接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接电阻R8的一端、电容C23的一端，电阻R8的另一端接电容C24的一端、C8051F500微处理器主控芯片U2的48脚，电容C23和C24的另一端接地；所述运算放大器U4的1脚接电阻R6的一端；所述运算放大器U4的8脚接电阻R6的另一端；所述运算放大器U4的反向输入端2脚接电容C42的一端和插座P3的4脚，C42的另一端接地；所述运算放大器U4的正向输入端3脚接电容C43的一端和插座P3的3脚，C43的另一端接地；所述运算放大器U4的4脚接地；所述运算放大器U4的5脚接电阻R13、R14的一端，R13另一端接地，R14的另一端接C8051F500微处理器主控芯片U2的8脚；所述运算放大器U4的输出端6脚接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接电阻R10的一端、电容C25的一端，电阻R10的另一端接电容C26的一端、C8051F500微处理器主控芯片U2的1脚，电容C25和C26的另一端接地。

优选地，所述的数据采集发送电路的无线发射电路包括：收发芯片Si4431、晶体振荡器Y1、通讯天线J1、电容C0、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C6、电容C7、电容C8、电容CC1、电容CM、电容CM2、电容CM3、电容CR1、电容CR2、电感L0、电感LC、电感LM、电感LM2、电阻R1、电阻R2；所述收发芯片Si4431的1脚接电容C1、C2、C3、C4的一端、电感LC的一端、电源，电容C1、C2、C3、C4的另一端接地；所述收发芯片Si4431的2脚接电感LC的另一端、电容C0的一端，电容C0的另一端接电感L0的一端，电感L0的另一端接电感LM、LR2的一端、电容CM、CR2的一端，电容CM的另一端接地，电感LM的另一端接电容CM2、电感LM2的一端，电感LM2的另一端接电容CM3、CC1的一端，电容CC1的另一端接天线J1的1脚，天线2、3、4、5脚接地，电容CM、CM2、CM3的另一端接地；所述收发芯片Si4431的3脚接电感LR的一端、电容CR2的另一端；所述收发芯片Si4431的4脚接电感LR、LR2的另一端、电容CR1的一端，电容CR1的另一端接地；所述收发芯片Si4431的10脚接电容C7、C8的一端，电容C7、C8的另一端接地；所述收发芯片Si4431的12脚接电源、电容C6的一端，电容C6的另一端接地；所述收发芯片Si4431的13脚接C8051F500微处理器主控芯片U2的33脚、14脚接C8051F500微处理器主控芯片U2的32脚、15脚接C8051F500微处理器主控芯片U2的34脚、16脚接C8051F500微处理器主控芯片U2的1脚31脚；所述收发芯片Si4431的17脚接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接电源；所述收发芯片Si4431的18脚接晶体振荡器Y1的一端，晶体振荡器Y1的另一端接收发芯片Si4431的19脚；所述收发芯片Si4431的20脚接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电源。

优选地，所述的数据采集发送电路的测速电路包括：运算放大器U5A、霍尔元件Q2、电阻R15、电阻R16、电阻18、电阻23、电阻24、电阻25、电容C29；所述运算放大器U5A正向输入端3接电阻R8、电容C28的一端，电阻R28的另一端接地，电容C28的另一端接霍尔元件Q2的3脚，霍尔元件Q2的1脚接电源，霍尔元件Q2的2脚接地；

所述运算放大器U5A反向输入端2接电阻R15、电阻R16的一端，电阻R15的另一端接地，电阻R16的另一端接运算放大器U5A的输出端；所述运算放大器U5A的输出端1接电阻R25的一端，电阻R25的另一端接电容C29的一端、C8051F500微处理器主控芯片U2的9脚，电容C29的另一端接地；所述运算放大器U5A的8脚接电源、4脚接地。

优选地，所述的数据接收电路主控制器电路包括：C8051F530A微处理器主控芯片U1、电容C5、电容C8；所述C8051F530A微处理器主控芯片U1的3脚接地，4脚接电源、电容C5、C8的一端，电容C5、C8的另一端接地。

优选地，所述的数据接收电路无线接收电路包括：收发芯片Si4431、晶体振荡器Y1、通讯天线J1、电容C0、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容11、电容12、电容13、电容14、电容CC1、电容CM、电容CM2、电容CM3、电容CR1、电容CR2、电感L0、电感L2、电感LC、电感LM、电感LM2、电阻R3；所述收发芯片Si4431的1脚接电容C1、C2、C3、C4的一端、电感LC的一端、电源，电容C1、C2、C3、C4的另一端接地；所述收发芯片Si4431的2脚接电感LC的另一端、电容C0的一端，电容C0的另一端接电感L0的一端，电感L0的另一端接电感LM、LR2的一端、电容CM、CR2的一端，电容CM的另一端接地，电感LM的另一端接电容CM2、电感LM2的一端，电感LM2的另一端接电容CM3、CC1的一端，电容CC1的另一端接天线J1的1脚，天线2、3、4、5脚接地，电容CM、CM2、CM3的另一端接地；所述收发芯片Si4431的3脚接电感LR的一端、电容CR2的另一端；所述收发芯片Si4431的4脚接电感LR、LR2的另一端、电容CR1的一端，电容CR1的另一端接地；所述收发芯片Si4431的10脚接电容C13、C14的一端，电容C13、C14的另一端接地；所述收发芯片Si4431的12脚接电源、电容C11、C12的一端、电感L2的一端，电容C11、C12的另一端接地，电感L2的另一端接电源；所述收发芯片Si4431的13脚接C8051F530A微处理器主控芯片U1的11脚、14脚接C8051F530A微处理器主控芯片U1的12脚、15脚接C8051F530A微处理器主控芯片U1的13脚、16脚接C8051F530A微处理器主控芯片U1的9脚；所述收发芯片Si4431的17脚接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接电源；所述收发芯片Si4431的18脚接晶体振荡器Y1的一端，晶体振荡器Y1的另一端接收发芯片Si4431的19脚；所述收发芯片Si4431的20脚接接地。

优选地，所述的数据接收电路USB通信电路包括：UART/USB转化芯片U2、发光二极管D4、USB接口P1、高速开关二极管D1、高速开关二极管D2、高速开关二极管D3、电容C6、电容C7、电容C9、电容C10、电阻R1、电阻R2；所述UART/USB转化芯片U2的25脚接C8051F530A微处理器主控芯片U1的17脚、26脚接C8051F530A微处理器主控芯片U1的16脚、0脚接地；所述UART/USB转化芯片U2的3脚接USB接口P1的4脚并接地；所述UART/USB转化芯片U2的4脚接USB接口P1的3脚、高速开关二极管D1的一端；所述UART/USB转化芯片U2的5脚接USB接口P1的2脚、高速开关二极管D2的一端；所述UART/USB转化芯片U2的6脚电源、电容C7、C10的一端；所述UART/USB转化芯片U2的7脚接8脚、USB接口P1的1脚、高速开关二极管D3的一端、电容C6、C9的一端；USB接口P1的5、6脚接地，电容C6、C7、C9、C10的另一端接地，高速开关二极管D1、D2、D3的另一端接地；所述UART/USB转化芯片U2的9脚接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电源；所述UART/USB转化芯片U2的11脚接电阻R2的一端，电阻R2的另一端发光二极管D4，发光二极管的另一端接地。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明实现了应变力测量数据的无线数据收发，并且兼具良好的数据准确性和抗干扰性。

2、本发明实现了应变力测量数据采集的远程控制功能，并以最少的电子元器件，最高的性价比实现对应变力检测数据信号的采集、处理和传送。

附图说明

图1数据采集发送电路主控制电路原理图

图2数据采集发送电路电源管理电路原理图

图3数据采集发送电路信号调理电路原理图

图4数据采集发送电路无线发射电路原理图

图5数据采集发送电路测速电路原理图

图6数据接收电路主控制器电路原理图

图7数据接收电路无线接收电路原理图

图8数据接收电路USB通信电路原理图

具体实施方式

以下结合具体实施例，参照附图，对本发明进行具体说明。以下实施例不应该局限于该实施例和附图所公开的内容，在不脱离本发明的设计思路下所做的修改和改进，都是本发明保护的范围。

本发明的目的在于克服现有的技术缺陷，提供一种低功耗、效率高、数据传输可靠的一种高效应变力测量数据无线收发控制系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高效应变力测量数据无线收发控制系统，包括数据采集发送电路和数据接收电路。

数据采集发送电路包括：主控制电路、电路电源管理电路、信号调理电路、无线发射电路和测速电路。

数据接收电路包括：主控制器电路、无线接收电路和USB通信电路。

该控制系统供电电源电路采用小型聚合物锂电池供电，供电电压3.5～3.9V，电池可以通过一个标准的小型MiniUSB接口连接5V电源充电。

优选地，所述的数据采集发送电路主控制电路包括：C8051F500微处理器主控芯片U2、电容C9、电容C12、电容C15、电容C16、电阻R20和下载口P1；所述C8051F500微处理器主控芯片U2的2、3脚接电容C15、C16的一端和电感L3、电容C19的另一端，电容C15、C16的另一端接地，8脚接电容C9、C12的一端和R22的另一端，7脚接C19、C12的另一端并接地，11脚接下载口P1的2脚，12脚接电阻R20一端和下载口P1的2脚，R20另一端接下载口P1的1脚和电感L3、电容C19的另一端，下载口P1的4脚接地。

优选地，所述的数据采集发送电路电源管理电路包括：稳压芯片U6、高速开关二极管D1和D2、miniUSBP2、电源插座BAT1、单刀单掷开关S1、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电阻R5、电阻R26、电感L3、L4；所述稳压芯片U6的1脚接电容C18、C17的一端、高速开关二极管的一端、单刀单掷开关S1的一端、电源插座BAT1的1脚，单刀单掷开关S1的另一端接R26的一端，电容C17、电容C18的另一端接地，电源插座BAT1的2脚接地，高速开关二极管D1的一端接D2的另一端、D1的另一端接miniUSBP2的1脚，miniUSBP2的0脚和5脚接地；所述稳压芯片U6的2脚接电阻R5的一端并接地；所述稳压芯片U6的3脚接电阻R5、R26的另一端和C8051F500微处理器主控芯片U2的46脚；所述稳压芯片U6的5脚接电感L3、L4的一端、电容C21的一端，电容C19接电感L3的另一端、电阻R20的另一端，电容C20的一端接L4的另一端，电容C19、C20、C21的另一端接地。

具体地，如图2所示，稳压芯片U6采用TPS73030作稳压电源芯片，TPS73030是一款专门为小型便携设备设计的电源管理芯片，不仅可以稳定输出3V电压，而且带有一个电源开关功能。

优选地，所述的数据采集发送电路信号调理电路包括：运算放大器U3和U4、电容C40、电容C41、电容C42、电容C43、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26、电阻R3、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14；所述运算放大器U3的1脚接电阻R3的一端；所述运算放大器U3的8脚接电阻R3的另一端；所述运算放大器U3的反向输入端2脚接电容C40的一端和插座P3的6脚，C40的另一端接地；所述运算放大器U3的正向输入端3脚接电容C41的一端和插座P3的5脚，C41的另一端接地；所述运算放大器U3的4脚接地；所述运算放大器U3的5脚接电阻R11、R12的一端，R11另一端接地，R12的另一端接C8051F500微处理器主控芯片U2的8脚；所述运算放大器U3的输出端6脚接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接电阻R8的一端、电容C23的一端，电阻R8的另一端接电容C24的一端、C8051F500微处理器主控芯片U2的48脚，电容C23和C24的另一端接地；所述运算放大器U4的1脚接电阻R6的一端；所述运算放大器U4的8脚接电阻R6的另一端；所述运算放大器U4的反向输入端2脚接电容C42的一端和插座P3的4脚，C42的另一端接地；所述运算放大器U4的正向输入端3脚接电容C43的一端和插座P3的3脚，C43的另一端接地；所述运算放大器U4的4脚接地；所述运算放大器U4的5脚接电阻R13、R14的一端，R13另一端接地，R14的另一端接C8051F500微处理器主控芯片U2的8脚；所述运算放大器U4的输出端6脚接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接电阻R10的一端、电容C25的一端，电阻R10的另一端接电容C26的一端、C8051F500微处理器主控芯片U2的1脚，电容C25和C26的另一端接地。

具体地，由于电路采用3.6V锂电池供电，经稳压后的应变桥供桥电压只有2.1V，满量程时电桥的失调电压仅2mV左右，需要放大1000倍才能输入到C8051F500微处理器主控芯片U2的A/D转换接口。为了保证测量的精度，本设计中U3、U4采用单电源测量放大器AD623。该放大器可以在最低3V的电源电压下工作，噪声只有35nV，完全可以满足要求。

优选地，所述的数据采集发送电路无线发射电路包括：收发芯片Si4431、晶体振荡器Y1、通讯天线J1、电容C0、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C6、电容C7、电容C8、电容CC1、电容CM、电容CM2、电容CM3、电容CR1、电容CR2、电感L0、电感LC、电感LM、电感LM2、电阻R1、电阻R2；所述收发芯片Si4431的1脚接电容C1、C2、C3、C4的一端、电感LC的一端、电源，电容C1、C2、C3、C4的另一端接地；所述收发芯片Si4431的2脚接电感LC的另一端、电容C0的一端，电容C0的另一端接电感L0的一端，电感L0的另一端接电感LM、LR2的一端、电容CM、CR2的一端，电容CM的另一端接地，电感LM的另一端接电容CM2、电感LM2的一端，电感LM2的另一端接电容CM3、CC1的一端，电容CC1的另一端接天线J1的1脚，天线2、3、4、5脚接地，电容CM、CM2、CM3的另一端接地；所述收发芯片Si4431的3脚接电感LR的一端、电容CR2的另一端；所述收发芯片Si4431的4脚接电感LR、LR2的另一端、电容CR1的一端，电容CR1的另一端接地；所述收发芯片Si4431的10脚接电容C7、C8的一端，电容C7、C8的另一端接地；所述收发芯片Si4431的12脚接电源、电容C6的一端，电容C6的另一端接地；所述收发芯片Si4431的13脚接C8051F500微处理器主控芯片U2的33脚、14脚接C8051F500微处理器主控芯片U2的32脚、15脚接C8051F500微处理器主控芯片U2的34脚、16脚接C8051F500微处理器主控芯片U2的1脚31脚；所述收发芯片Si4431的17脚接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接电源；所述收发芯片Si4431的18脚接晶体振荡器Y1的一端，晶体振荡器Y1的另一端接收发芯片Si4431的19脚；所述收发芯片Si4431的20脚接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电源。

优选地，所述的数据采集发送电路测速电路包括：运算放大器U5A、霍尔元件Q2、电阻R15、电阻R16、电阻18、电阻23、电阻24、电阻25、电容C29；所述运算放大器U5A正向输入端3接电阻R8、电容C28的一端，电阻R28的另一端接地，电容C28的另一端接霍尔元件Q2的3脚，霍尔元件Q2的1脚接电源，霍尔元件Q2的2脚接地；所述运算放大器U5A反向输入端2接电阻R15、电阻R16的一端，电阻R15的另一端接地，电阻R16的另一端接运算放大器U5A的输出端；所述运算放大器U5A的输出端1接电阻R25的一端，电阻R25的另一端接电容C29的一端、C8051F500微处理器主控芯片U2的9脚，电容C29的另一端接地；所述运算放大器U5A的8脚接电源、4脚接地。

具体地，如图5所示，数据采集发送电路测速电路中霍尔元器件Q2采用SS49E测量转速，运算放大器U5A采用U5AOP284，霍尔元件固连在测量系统电路板上，随所测卡盘同速转动，卡盘外侧放置一块静止的永久磁铁，霍尔元件在旋转过程中则产生与转速同频变化的近似正弦规律的的交变电势，霍尔元件输出的微弱交变电压，然后经微分电路去除直流分量，由运算放大器(U5A)OP284放大，输入到C8051F500微处理器主控芯片U2自带的滞回电压比较器并变换成方波信号，再输入到U2的PCA输入端，并设置PCA为上跳沿捕捉方式，则可对输入的逻辑电压的上跳沿进行计时，得到的连续两个上升沿间隔的时间，就可计算出转速。

优选地，所述的数据接收电路主控制器电路包括：C8051F530A微处理器主控芯片U1、电容C5、电容C8；所述C8051F530A微处理器主控芯片U1的3脚接地，4脚接电源、电容C5、C8的一端，电容C5、C8的另一端接地。

优选地，所述的数据接收电路无线接收电路包括：收发芯片Si4431、晶体振荡器Y1、通讯天线J1、电容C0、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容11、电容12、电容13、电容14、电容CC1、电容CM、电容CM2、电容CM3、电容CR1、电容CR2、电感L0、电感L2、电感LC、电感LM、电感LM2、电阻R3；所述收发芯片Si4431的1脚接电容C1、C2、C3、C4的一端、电感LC的一端、电源，电容C1、C2、C3、C4的另一端接地；所述收发芯片Si4431的2脚接电感LC的另一端、电容C0的一端，电容C0的另一端接电感L0的一端，电感L0的另一端接电感LM、LR2的一端、电容CM、CR2的一端，电容CM的另一端接地，电感LM的另一端接电容CM2、电感LM2的一端，电感LM2的另一端接电容CM3、CC1的一端，电容CC1的另一端接天线J1的1脚，天线2、3、4、5脚接地，电容CM、CM2、CM3的另一端接地；所述收发芯片Si4431的3脚接电感LR的一端、电容CR2的另一端；所述收发芯片Si4431的4脚接电感LR、LR2的另一端、电容CR1的一端，电容CR1的另一端接地；所述收发芯片Si4431的10脚接电容C13、C14的一端，电容C13、C14的另一端接地；所述收发芯片Si4431的12脚接电源、电容C11、C12的一端、电感L2的一端，电容C11、C12的另一端接地，电感L2的另一端接电源；所述收发芯片Si4431的13脚接C8051F530A微处理器主控芯片U1的11脚、14脚接C8051F530A微处理器主控芯片U1的12脚、15脚接C8051F530A微处理器主控芯片U1的13脚、16脚接C8051F530A微处理器主控芯片U1的9脚；所述收发芯片Si4431的17脚接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接电源；所述收发芯片Si4431的18脚接晶体振荡器Y1的一端，晶体振荡器Y1的另一端接收发芯片Si4431的19脚；所述收发芯片Si4431的20脚接接地。

具体地，如图7所示，数据接收电路无线接收电路仍采用Si4431作接口芯片，电路连接于数据采集发送电路无线发射电路相同，这种电路即可以用于发送，也可以用于接收，完全可以通过软件设置实现接收与发送状态的转换，使用十分方便。

优选地，所述的数据接收电路USB通信电路包括：UART/USB转化芯片U2、发光二极管D4、USB接口P1、高速开关二极管D1、高速开关二极管D2、高速开关二极管D3、电容C6、电容C7、电容C9、电容C10、电阻R1、电阻R2；所述UART/USB转化芯片U2的25脚接C8051F530A微处理器主控芯片U1的17脚、26脚接C8051F530A微处理器主控芯片U1的16脚、0脚接地；所述UART/USB转化芯片U2的3脚接USB接口P1的4脚并接地；所述UART/USB转化芯片U2的4脚接USB接口P1的3脚、高速开关二极管D1的一端；所述UART/USB转化芯片U2的5脚接USB接口P1的2脚、高速开关二极管D2的一端；所述UART/USB转化芯片U2的6脚电源、电容C7、C10的一端；所述UART/USB转化芯片U2的7脚接8脚、USB接口P1的1脚、高速开关二极管D3的一端、电容C6、C9的一端；USB接口P1的5、6脚接地，电容C6、C7、C9、C10的另一端接地，高速开关二极管D1、D2、D3的另一端接地；所述UART/USB转化芯片U2的9脚接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电源；所述UART/USB转化芯片U2的11脚接电阻R2的一端，电阻R2的另一端发光二极管D4，发光二极管的另一端接地。

具体地，如图8所示，UART/USB转换芯片U2采用CP2102实现USB通信，CP2102可以自动应答USB口的配置指令，用最简单的方法将UART的输出转成USB数据流发送给上位机。

在具体实施时，为了保持测量数据的稳定，除了采用软件滤波之外，还必须消除模块间相互耦合的影响，通过实验测得，无线发送电路发送数据时电源电流会从平时的不到1mA增加到大约60mA，结果导致电池输出电压突然下降，在无线发射经过7.5ms完成后，需要再经过50ms，电池电压才会恢复到正常水平；如果在电源不稳定的区间采样，就会造成A/D转换结果较大的抖动，为避免这种抖动，系统采用0.1秒为通信周期，每一个周期都以无线发射为开始，间隔60ms等待电源恢复后，再对测量通道轮流采样各8次，平均滤波的结果在下一个周期开始时发送出去。

以上对本发明的具体实施例做了详细描述，本发明并不局限于上述描述的实施例，本领域的技术人员在本发明实质范围内做的修改、替换或改进，都应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种卡盘应变力测量数据无线收发控制系统，其特征在于：该系统包括数据采集发送电路和数据接收电路；

数据采集发送电路包括：主控制电路、电路电源管理电路、信号调理电路、无线发射电路和测速电路；

数据接收电路包括：主控制器电路、无线接收电路和USB通信电路；

该控制系统供电电源电路采用小型聚合物锂电池供电，供电电压3.5～3.9V，电池通过一个标准的小型MiniUSB接口连接5V电源充电。

2.根据权利要求1所述的一种卡盘应变力测量数据无线收发控制系统统，其特征在于，所述的数据采集发送电路主控制电路包括：C8051F500微处理器主控芯片U2、电容C9、电容C12、电容C15、电容C16、电阻R20和下载口P1；所述C8051F500微处理器主控芯片U2的2、3脚接电容C15、C16的一端和电感L3、电容C19的另一端，电容C15、C16的另一端接地，8脚接电容C9、C12的一端和R22的另一端，7脚接C19、C12的另一端并接地，11脚接下载口P1的2脚，12脚接电阻R20一端和下载口P1的2脚，R20另一端接下载口P1的1脚和电感L3、电容C19的另一端，下载口P1的4脚接地。

3.根据权利要求1所述的一种卡盘应变力测量数据无线收发控制系统统，其特征在于，所述的数据采集发送电路电源管理电路包括：稳压芯片U6、高速开关二极管D1和D2、miniUSBP2、电源插座BAT1、单刀单掷开关S1、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电阻R5、电阻R26、电感L3、L4；所述稳压芯片U6的1脚接电容C18、C17的一端、高速开关二极管的一端、单刀单掷开关S1的一端、电源插座BAT1的1脚，单刀单掷开关S1的另一端接R26的一端，电容C17、电容C18的另一端接地，电源插座BAT1的2脚接地，高速开关二极管D1的一端接D2的另一端、D1的另一端接miniUSBP2的1脚，miniUSBP2的0脚和5脚接地；所述稳压芯片U6的2脚接电阻R5的一端并接地；所述稳压芯片U6的3脚接电阻R5、R26的另一端和C8051F500微处理器主控芯片U2的46脚；所述稳压芯片U6的5脚接电感L3、L4的一端、电容C21的一端，电容C19接电感L3的另一端、电阻R20的另一端，电容C20的一端接L4的另一端，电容C19、C20、C21的另一端接地。

4.根据权利要求1所述的一种卡盘应变力测量数据无线收发控制系统统，其特征在于，所述的数据采集发送电路信号调理电路包括：运算放大器U3和U4、电容C40、电容C41、电容C42、电容C43、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电容C26、电阻R3、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14；所述运算放大器U3的1脚接电阻R3的一端；所述运算放大器U3的8脚接电阻R3的另一端；所述运算放大器U3的反向输入端2脚接电容C40的一端和插座P3的6脚，C40的另一端接地；所述运算放大器U3的正向输入端3脚接电容C41的一端和插座P3的5脚，C41的另一端接地；所述运算放大器U3的4脚接地；所述运算放大器U3的5脚接电阻R11、R12的一端，R11另一端接地，R12的另一端接C8051F500微处理器主控芯片U2的8脚；所述运算放大器U3的输出端6脚接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接电阻R8的一端、电容C23的一端，电阻R8的另一端接电容C24的一端、C8051F500微处理器主控芯片U2的48脚，电容C23和C24的另一端接地；所述运算放大器U4的1脚接电阻R6的一端；所述运算放大器U4的8脚接电阻R6的另一端；所述运算放大器U4的反向输入端2脚接电容C42的一端和插座P3的4脚，C42的另一端接地；所述运算放大器U4的正向输入端3脚接电容C43的一端和插座P3的3脚，C43的另一端接地；所述运算放大器U4的4脚接地；所述运算放大器U4的5脚接电阻R13、R14的一端，R13另一端接地，R14的另一端接C8051F500微处理器主控芯片U2的8脚；所述运算放大器U4的输出端6脚接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接电阻R10的一端、电容C25的一端，电阻R10的另一端接电容C26的一端、C8051F500微处理器主控芯片U2的1脚，电容C25和C26的另一端接地。

5.根据权利要求1所述的一种卡盘应变力测量数据无线收发控制系统统，其特征在于，所述的数据采集发送电路无线发射电路包括：收发芯片Si4431、晶体振荡器Y1、通讯天线J1、电容C0、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C6、电容C7、电容C8、电容CC1、电容CM、电容CM2、电容CM3、电容CR1、电容CR2、电感L0、电感LC、电感LM、电感LM2、电阻R1、电阻R2；所述收发芯片Si4431的1脚接电容C1、C2、C3、C4的一端、电感LC的一端、电源，电容C1、C2、C3、C4的另一端接地；所述收发芯片Si4431的2脚接电感LC的另一端、电容C0的一端，电容C0的另一端接电感L0的一端，电感L0的另一端接电感LM、LR2的一端、电容CM、CR2的一端，电容CM的另一端接地，电感LM的另一端接电容CM2、电感LM2的一端，电感LM2的另一端接电容CM3、CC1的一端，电容CC1的另一端接天线J1的1脚，天线2、3、4、5脚接地，电容CM、CM2、CM3的另一端接地；所述收发芯片Si4431的3脚接电感LR的一端、电容CR2的另一端；所述收发芯片Si4431的4脚接电感LR、LR2的另一端、电容CR1的一端，电容CR1的另一端接地；所述收发芯片Si4431的10脚接电容C7、C8的一端，电容C7、C8的另一端接地；所述收发芯片Si4431的12脚接电源、电容C6的一端，电容C6的另一端接地；所述收发芯片Si4431的13脚接C8051F500微处理器主控芯片U2的33脚、14脚接C8051F500微处理器主控芯片U2的32脚、15脚接C8051F500微处理器主控芯片U2的34脚、16脚接C8051F500微处理器主控芯片U2的1脚31脚；所述收发芯片Si4431的17脚接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接电源；所述收发芯片Si4431的18脚接晶体振荡器Y1的一端，晶体振荡器Y1的另一端接收发芯片Si4431的19脚；所述收发芯片Si4431的20脚接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电源。

6.根据权利要求1所述的一种卡盘应变力测量数据无线收发控制系统统，其特征在于，所述的数据采集发送电路测速电路包括：运算放大器U5A、霍尔元件Q2、电阻R15、电阻R16、电阻18、电阻23、电阻24、电阻25、电容C29；所述运算放大器U5A正向输入端3接电阻R8、电容C28的一端，电阻R28的另一端接地，电容C28的另一端接霍尔元件Q2的3脚，霍尔元件Q2的1脚接电源，霍尔元件Q2的2脚接地；

所述运算放大器U5A反向输入端2接电阻R15、电阻R16的一端，电阻R15的另一端接地，电阻R16的另一端接运算放大器U5A的输出端；所述运算放大器U5A的输出端1接电阻R25的一端，电阻R25的另一端接电容C29的一端、C8051F500微处理器主控芯片U2的9脚，电容C29的另一端接地；所述运算放大器U5A的8脚接电源、4脚接地。

7.根据权利要求1所述的一种卡盘应变力测量数据无线收发控制系统统，其特征在于，所述的数据接收电路主控制器电路包括：C8051F530A微处理器主控芯片U1、电容C5、电容C8；所述C8051F530A微处理器主控芯片U1的3脚接地，4脚接电源、电容C5、C8的一端，电容C5、C8的另一端接地。

8.根据权利要求1所述的一种卡盘应变力测量数据无线收发控制系统统，其特征在于，所述的数据接收电路无线接收电路包括：收发芯片Si4431、晶体振荡器Y1、通讯天线J1、电容C0、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容11、电容12、电容13、电容14、电容CC1、电容CM、电容CM2、电容CM3、电容CR1、电容CR2、电感L0、电感L2、电感LC、电感LM、电感LM2、电阻R3；所述收发芯片Si4431的1脚接电容C1、C2、C3、C4的一端、电感LC的一端、电源，电容C1、C2、C3、C4的另一端接地；所述收发芯片Si4431的2脚接电感LC的另一端、电容C0的一端，电容C0的另一端接电感L0的一端，电感L0的另一端接电感LM、LR2的一端、电容CM、CR2的一端，电容CM的另一端接地，电感LM的另一端接电容CM2、电感LM2的一端，电感LM2的另一端接电容CM3、CC1的一端，电容CC1的另一端接天线J1的1脚，天线2、3、4、5脚接地，电容CM、CM2、CM3的另一端接地；所述收发芯片Si4431的3脚接电感LR的一端、电容CR2的另一端；所述收发芯片Si4431的4脚接电感LR、LR2的另一端、电容CR1的一端，电容CR1的另一端接地；所述收发芯片Si4431的10脚接电容C13、C14的一端，电容C13、C14的另一端接地；所述收发芯片Si4431的12脚接电源、电容C11、C12的一端、电感L2的一端，电容C11、C12的另一端接地，电感L2的另一端接电源；所述收发芯片Si4431的13脚接C8051F530A微处理器主控芯片U1的11脚、14脚接C8051F530A微处理器主控芯片U1的12脚、15脚接C8051F530A微处理器主控芯片U1的13脚、16脚接C8051F530A微处理器主控芯片U1的9脚；所述收发芯片Si4431的17脚接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接电源；所述收发芯片Si4431的18脚接晶体振荡器Y1的一端，晶体振荡器Y1的另一端接收发芯片Si4431的19脚；所述收发芯片Si4431的20脚接接地。

9.根据权利要求1所述的一种卡盘应变力测量数据无线收发控制系统统，其特征在于，所述的数据接收电路USB通信电路包括：UART/USB转化芯片U2、发光二极管D4、USB接口P1、高速开关二极管D1、高速开关二极管D2、高速开关二极管D3、电容C6、电容C7、电容C9、电容C10、电阻R1、电阻R2；所述UART/USB转化芯片U2的25脚接C8051F530A微处理器主控芯片U1的17脚、26脚接C8051F530A微处理器主控芯片U1的16脚、0脚接地；所述UART/USB转化芯片U2的3脚接USB接口P1的4脚并接地；所述UART/USB转化芯片U2的4脚接USB接口P1的3脚、高速开关二极管D1的一端；所述UART/USB转化芯片U2的5脚接USB接口P1的2脚、高速开关二极管D2的一端；所述UART/USB转化芯片U2的6脚电源、电容C7、C10的一端；所述UART/USB转化芯片U2的7脚接8脚、USB接口P1的1脚、高速开关二极管D3的一端、电容C6、C9的一端；USB接口P1的5、6脚接地，电容C6、C7、C9、C10的另一端接地，高速开关二极管D1、D2、D3的另一端接地；所述UART/USB转化芯片U2的9脚接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电源；所述UART/USB转化芯片U2的11脚接电阻R2的一端，电阻R2的另一端发光二极管D4，发光二极管的另一端接地。