CN106885648A - 气压记录仪 - Google Patents

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徐春燕
黄喜梅
吴江
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HONGGUANG AIRBORNE EQUIPMENT Co Ltd
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HONGGUANG AIRBORNE EQUIPMENT Co Ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L11/00—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C5/00—Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels
    • G01C5/06—Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels by using barometric means
    • G—PHYSICS
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    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/08—Means for indicating or recording, e.g. for remote indication
    • G01L19/083—Means for indicating or recording, e.g. for remote indication electrical
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/62—Devices characterised by the determination or the variation of atmospheric pressure with height to measure the vertical components of speed

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Abstract

本发明公开了一种气压记录仪。本发明是基于STM32微处理器平台的气压采集存储系统，实现大容量的数据采集，并采用薄膜开关，实现按键的软启动操作；采用MS5803‑01BA数字式气压传感器，精确感知伞系统下降过程中的气压变化，得到海拔高度与时间的关系及下降速度与时间的关系。

Description

气压记录仪
技术领域
本发明涉及空降使用的降落伞，以及重装系统与伞系统空投领域，具体是一种气压记录仪。
背景技术
目前，气压传感器已广泛应用于移动终端中，通过气压传感器测量的气压数据，可以精确的得知海拔 高度。另外，还可以做天气预报，预报未来几天的天气变化。然而，气压传感器很少用于降落伞上，利用气压传感器不仅可以测出海拔高度，还可以计算出下降速度及时间。
目前用在降落伞上的测试仪器较少，现有的仪器，数据采集时间较短，按键容易损坏。空投待命时间过长，容易使仪器存储空间填满，而导致无法采集到有效数据。空投中按键开关损坏，也会导致无法正常采集。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气压记录仪。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种气压记录仪，包括主控制器模块、气压传感器、薄膜开关模块、数据存储SD和MATLAB仿真模块；
薄膜开关模块对整个电路进行软件起动上电，并触发采集信号；气压传感器感知伞系统下降过程中的大气压力值P的变化，主控制器模块采用stm32微处理器，微处理器通过SPI总线控制并读取气压传感器数据，同时将大气压力值通过高速SDIO接口，以文件形式存储到数据存储SD，最后采用MATLAB仿真模块将采集后的大气压力值换算成高度值，高度值经过滤波处理除去干扰，得到气压高度与时间的关系及下降速度与时间的关系。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1）存储方式：采用大容量的SD，并以文件系统的格式存储，以TXT方式保存数据，便于查看。2）软件开关：设计相应的软件开关电路，选用薄膜开关，采用的一键式软件开关，实现开关机及数据采集操作，减少内部导线连接。3）Matlab处理：数据采集后，用matlab进行可视化处理，更加直观，并对数据进行滤波以达到更好的效果。4）应用：通过气压传感器采集到的气压值，可以得知海拔高度，并换算成下降速度，由此可以获得伞系统空投过程中的新高度、速度及时间。
附图说明
图1是本发明气压记录仪气压采集系统的结构框图。
图2是本发明薄膜开关模块电路原理图。
图3是本发明数据采集主要工作流程图。
图4 高度与时间及下降速度与时间的关系图。
具体实施方式
本发明是基于STM32 微处理器平台的气压采集存储系统，实现大容量的数据采集，并采用薄膜开关，实现按键的软启动操作；采用MS5803-01BA数字式气压传感器，精确感知伞系统下降过程中的气压变化，得到海拔高度与时间的关系及下降速度与时间的关系。
本发明主要采用SDIO接口外扩SD卡功能，数据存放量更大，存储速度更快。移植FATFS文件系统，以文件的方式写入记录数据。可以类似优盘的方式获取数据，简化计算机获取数据的方式。选用薄膜开关，采用的一键式软件开关,代替机械开，关防止误关机。采用MATLAB仿真将采集后的气压值换算成高度值，得到降落伞下降过程中的海拔高度与时间的关系及下降速度与时间的关系。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合图1，本发明采用目前使用最广的stm32微处理器，通过测量大气压力值P的变化，间接测量伞系统下降过程中各状态的高度值，速度及时间。采用MS5803-01BA数字式气压传感器，精确感知伞系统下降过程中的大气压力变化。选用薄膜开关模块对整个电路进行软件起动上电，并触发采集信号。微处理器通过SPI总线控制并读取传感器数据，同时将大气压力值通过高速SDIO接口，以文件形式存储到大容量SD卡中。最后采用MATLAB仿真将采集后的大气压力值换算成高度值，高度值经过滤波处理除去干扰，得到气压高度与时间的关系及下降速度与时间的关系。
薄膜开关模块，采用程序软开关进行操作，软件开关的电路原理如图2所示，按键key按下后Q1三极管导通，系统上电，控制器检测按键，确认按键按下后，PC5输出高电平，此时松开按键，Q1保持导通；如果关机，PC5控制输出低电平。电池供电采用7.4V，为防止控制器芯片烧坏增加一个二极管D1。数据采集结束后，存储在SD卡中，通过matlab进行仿真，对数据进行可视化分析。
数据采集的的主要工作流程如图3所示，首先读取BA5803-01BA的PROM中存放的6个标定参数C1~C6，然后读出压力转换值D1和温度转换值，再算出温度TEMP和温度补偿后的压力P。
为了在全温度范围内获得最佳精度，对温度的非线性进行补偿。通过二阶修正系数对标准计算出温度值、漂移、灵敏度进行修正重新计算。
该仪器完成了多次空中试验数据的采集，采集时间长，可以存储多次空中试验数据，长达4G数据存储空间。操作简单，携带方便。图4是试验过程中气压高度与时间，下降速度与时间的关系曲线。根据右面2个图形分析：图形很清晰的反映了降落伞的的高度和速度的变化及各阶段的时间参数。速度是由高度的变化率求出，当降落伞全部张开，达到稳定时，高度的斜率近似成线性关系，此刻，斜率就是稳降速度，这是计算稳降速度的最简单的方式。

Claims (3)

1.一种气压记录仪，其特征在于：包括主控制器模块、气压传感器、薄膜开关模块、数据存储SD和MATLAB仿真模块；
薄膜开关模块对整个电路进行软件起动上电，并触发采集信号；气压传感器感知伞系统下降过程中的大气压力值P的变化，主控制器模块采用stm32微处理器，微处理器通过SPI总线控制并读取气压传感器数据，同时将大气压力值通过高速SDIO接口，以文件形式存储到数据存储SD，最后采用MATLAB仿真模块将采集后的大气压力值换算成高度值，高度值经过滤波处理除去干扰，得到气压高度与时间的关系及下降速度与时间的关系。
2.根据权利要求1所述的气压记录仪，其特征在于：气压传感器采用MS5803-01BA数字式气压传感器。
3.根据权利要求1所述的气压记录仪，其特征在于：数据采集过程中，首先读取BA5803-01BA的PROM中存放的6个标定参数C1~C6，然后读出压力转换值D1和温度转换值，再计算出温度TEMP和温度补偿后的压力P，对温度的非线性进行补偿，通过二阶修正系数对标准计算出温度值、漂移、灵敏度进行修正重新计算。
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