CN201327390Y - 一种基于can总线的微机械惯性测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于CAN总线的微机械惯性测量仪，包括信号处理模块及分别与之相连的惯性模块X、惯性模块Y、惯性模块Z和数据收发器，惯性模块X、惯性模块Y和惯性模块Z分别包括角速度传感器X、角速度传感器Y和角速度传感器Z，信号处理模块为信号处理板，信号处理板包括多路复选开关及分别与之相连的加速度传感器、温度传感器和处理单元，还包括电源单元，多路复选开关分别与角速度传感器X、角速度传感器Y和角速度传感器Z相连，数据收发器为CAN总线收发器，其与处理单元连接。本实用新型测量仪可准确测量载体在空间坐标系中三个轴的角速度和线加速度，不仅数据传输稳定、传输效率较高，而且体积较小，应用广泛。

Description

一种基于CAN总线的微机械惯性测量仪

技术领域

本实用新型属于工业测控设备技术领域，涉及一种惯性测量装置，具体涉及一种基于CAN总线的微机械惯性测量仪。

背景技术

工业测控技术领域中，凡是具有角速率和线速度的设备，为了对其进行稳定而精确的控制，都需要测定该设备的角速率和线速度，并将测得的数据作为主控信号引入控制系统，用于快速稳定控制设备。航向姿态测量系统是多年来惯性技术发展的一个方向，在此系统中，微机械惯性测量仪可以向控制系统提供准确的设备所具有的三轴角度率和线速度，用于设备的姿态航向参考系统进行位置和航姿解算。目前在诸多领域中使用的微机械惯性测量仪都是采用传统的RS485进行数据的传输，传输效率低、传输不可靠，且体积较大。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于CAN总线的微机械惯性测量仪，用于载体的角速度和线速度的测量，数据传输可靠、传出效率较高，并且体积较小。

本实用新型所采用的技术方案是，一种基于CAN总线的微机械惯性测量仪，包括信号处理模块及分别与之相连接的惯性模块X、惯性模块Y、惯性模块Z和数据收发器，惯性模块X包括角速度传感器X，惯性模块Y包括角速度传感器Y，惯性模块Z包括角速度传感器Z，数据收发器为CAN总线收发器，信号处理模块为信号处理板，信号处理板包括多路复选开关及分别与之相连接的加速度传感器、温度传感器和处理单元，信号处理板还包括电源单元，多路复选开关还分别与角速度传感器X、角速度传感器Y和角速度传感器Z相连接，CAN总线收发器与处理单元相连接。

本实用新型的特征还在于，

处理单元采用DSP微处理芯片。

电源单元采用6V～36V的DC-DC电源。

本实用新型测量仪，采用基于MEMS技术的惯性测量单元，具有成本低、体积小、耐冲击、加速度高、可靠性高、结构紧凑、启动时间短、带自检功能、宽带宽、宽电压输入范围、CAN总线传输和寿命长等诸多优点。可应用于导弹控制系统以及包括运输机、多用途无人机等在内的各种飞行器的自动控制系统中，测量飞行器的三轴角速率和线速率、提高导弹的命中率、改善飞行器的机动性和操纵性，可以向系统提供准确的三轴角度率和线速度，用于姿态航向参考系统进行位置和航姿解算。并可广泛适用于汽车电子领域、大型农业机械、智能炸弹、天线稳定等系统。

附图说明

图1是本实用新型测量装置的结构示意图。

图中，1.惯性模块X，2.惯性模块Y，3.惯性模块Z，4.信号处理板，5.CAN总线收发器。

其中，1-1.角速度传感器X，2-1.角速度传感器Y，3-1.角速度传感器Z，4-1.加速度传感器，4-2.温度传感器，4-3.多路复选开关，4-4.处理器单元，4-5.电源单元。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型测量仪的结构，如图1所示。包括信号处理板4，信号处理板4分别与独立设置的惯性模块X1、惯性模块Y2、惯性模块Z3和CAN总线收发器5相连接。惯性模块X1包括角速度传感器X1-1，惯性模块Y2包括角速度传感器Y2-1，惯性模块Z3包括角速度传感器Z3-1。信号处理板4包括多路复选开关4-3及分别与多路复选开关4-3相连接的加速度传感器4-1、温度传感器4-2和处理器单元4-4，信号处理板4还包括电源单元4-5。多路复选开关4-3还分别与角速度传感器X1-1、角速度传感器Y2-1和角速度传感器Z3-1相连接。处理器单元4-4与CAN总线收发器5相连接。

角速度传感器X1-1、角速度传感器Y2-1和角速度传感器Z3-1采用ADXRS系列陀螺仪，该陀螺仪通过使用一种类似于人在一个旋转平台移出或移入的谐振质量元件，利用科里奥利效应来测量角速度。陀螺仪通过附着在谐振体上的电容检测元件测量谐振质量元件及其框架由于科里奥利效应产生的位移。这些电容检测元件都是由硅材料制成的横梁，它们与两组附着在基片上的静止硅横梁互相交叉，形成两个标称值相等的电容器。由角速度引起的位移在该陀螺仪系统内产生一个差分电容。

处理器单元4-5采用DSP微处理芯片。

加速度传感器4-1采用带有信号调理电路的微机电系统传感器，可提供模拟电压输出的小量程、小尺寸、低功耗的三轴加速度计。它将iMEMS(微机电系统)传感器结构与信号调理结合在一起，在2.0V电源电压下，功耗电流降低至200μA，比同类器件的功耗典型值低50％。

CAN总线收发器5采用现有的CAN现场总线，与一般的通讯总线相比，在数据通讯中具有突出的可靠性、实时性和灵活性。与传统的RS485相比较，具有通信距离远、传输速率高、可实现点对多通信、受干扰概率低等诸多优点。

电源单元4-5采用6V～36V的DC-DC宽电源输入，通过线性稳压芯片提供可靠的电源输入。

本实用新型测量仪的工作过程：

将本实用新型测量仪安装于载体上，载体运动时，角速度传感器X1-1、角速度传感器Y2-1、角速度传感器Z3-1和加速度传感器4-1分别将检测的角速度和加速度的模拟信号送入多路复选开关4-3，同时，温度传感器4-2将检测到的温度模拟信号也送入多路复选开关4-3。多路复选开关4-3将接收的模拟信号送入处理单元4-4，信号处理单元4-4对接收的模拟信号进行采集、转换、分析、温度补偿、交叉偶合和非线性校正最终得到载体的角速度和线速度数据，并将该数据通过CAN总线收发器5传输出去。

本实用新型测量仪，可准确测量载体在空间坐标系中三个轴的角速率和线加速度，不仅数据传输稳定、传输效率较高，而且体积较小。广泛用于稳定平台、汽车电子、导弹制导和控制、飞行器稳定控制、天线整定、机器人等技术领域。

Claims (3)

1.一种基于CAN总线的微机械惯性测量仪，包括信号处理模块及分别与之相连接的惯性模块X(1)、惯性模块Y(2)、惯性模块Z(3)和数据收发器，惯性模块X(1)包括角速度传感器X(1-1)，惯性模块Y(2)包括角速度传感器Y(2-1)，惯性模块Z(3)包括角速度传感器Z(3-1)，其特征在于，所述的数据收发器为CAN总线收发器(5)，所述的信号处理模块为信号处理板(4)，信号处理板(4)包括多路复选开关(4-3)及分别与之相连接的加速度传感器(4-1)、温度传感器(4-2)和处理单元(4-4)，信号处理板(4)还包括电源单元(4-5)，所述的多路复选开关(4-3)还分别与角速度传感器X(1-1)、角速度传感器Y(2-1)和角速度传感器Z(3-1)相连接，所述的CAN总线收发器(5)与处理单元(4-4)相连接。

2.根据权利要求1所述的测量仪，其特征在于，所述的处理单元(4-4)采用DSP微处理芯片。

3.根据权利要求1所述的测量仪，其特征在于，所述的电源单元(4-5)采用6V～36V的DC-DC电源。

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