CN215399104U - 一种儿童车多路检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种儿童车多路检测装置,包括:中央处理器、定速巡航模块、环境监测模块、LED方阵、高稳定时钟源模块、归一化数字信号处理模块、多路测量模块、测温模块以及LCD显示模块,其中:所述高稳定时钟源模块分别与所述中央处理器、所述测温模块、所述归一化数字信号处理模块、所述多路测量模块以及所述LCD显示模块连通;所述中央处理器分别与所述定速巡航模块、所述环境监测模块以及所述LED方阵连通;所述测温模块与所述中央处理器连通。本实用新型可以更好的协调多路控制信号工作,并且明显的提高各路信号的控制精度,同时实现儿童车定速巡航。
Description
技术领域
本实用新型涉及儿童车技术领域,特别是指一种儿童车多路检测装置。
背景技术
随着人民生活水平的提高,很多家庭给儿童购置儿童电动车作为玩具,然而,现有的儿童车功能单一,且不能实现定速巡航的功能。
实用新型内容
基于以上现有技术的不足,本实用新型的主要目的在于提供了一种儿童车多路检测装置,可以更好的协调多路控制信号工作,并且明显的提高各路信号的控制精度,同时实现儿童车定速巡航。
为了解决上述技术问题,本实用新型通过以下技术方案来实现:本实用新型提供的一种儿童车多路检测装置,包括:中央处理器、定速巡航模块、环境监测模块、LED方阵、高稳定时钟源模块、归一化数字信号处理模块、多路测量模块、测温模块以及LCD显示模块,其中:
所述高稳定时钟源模块分别与所述中央处理器、所述测温模块、所述归一化数字信号处理模块、所述多路测量模块以及所述LCD显示模块连通;所述中央处理器分别与所述定速巡航模块、所述环境监测模块以及所述LED方阵连通;所述测温模块与所述中央处理器连通。
可选的,所述定速巡航模块包括光栅盘、转动轴、发光元件、接收元件以及PWM电机,其中:
所述光栅盘装于儿童车的行驶轮胎外表;光栅孔刻于所述光栅盘的圆周上,用于使所述发光元件发射的光束通过;各个光栅孔的形状大小相同,并均匀的按圆周角分布在所述光栅盘上;转动轴垂直设置在所述光栅盘圆心,在所述PWM电机的驱动下旋转带动所述光栅盘旋转;
所述接收元件与所述中央处理器连通,用于接收来自于所述发光元件发射出来的光束并产生电信号输送至中央处理器进行处理;所述PWM电机分别与所述中央处理器和所述转动轴连接,用于通过中央处理器控制所述PWM电机的转速进行调节所述转动轴的转动速度。
可选的,所述环境监测模块包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、二氧化碳传感器、参数采集模块以及微处理器,其中:
所述温度传感器、湿度传感器、压力传感器、二氧化碳传感器与所述参数采集模块连通,用于分别将空气环境中的温度、湿度、压力、二氧化碳含量信息转化为电参数,传递至所述参数采集模块;
所述微处理器与所述归一化数字信号处理模块、LCD显示模块连通,所述微处理器通过命令对所述参数采集模块控制、访问得到相应的各参数变量数字值;并将接收的各参数变量数字值传输至所述归一化数字信号处理模块,并在LCD显示模块上显示出测量结果。
可选的,所述LED方阵包括用于固定整个装置的底座、电路板、LED板以及固定螺丝,所述电路板底部通过固定螺丝固定于所述底座上端,用于焊接所述LED板上数个发光LED二极管的电走线及总电源布线;所述LED板用于焊接发光LED二极管,并组成所需的方阵阵形,通过金属线固定于所述电路板上。
进一步的,所述电路板包括若干插槽、螺丝孔、电源引线及电走线,所述螺丝孔用于将所述电路板固定于所述底座上,且所述螺丝孔与电源引线中的负极接通;所述插槽用于将数块行列不一样的LED板固定于所述电路板上。
进一步的,所述LED板包括数根金属线以及数个发光LED二极管,其中所述发光LED二极管的P(+)、N(-)极依次分别捍接在所述金属线上,并且单块所述LED板中数个发光LED二极管处于全部并联模式;所述LED板底部通过数个发光LED二极管的N(-)极接到所述电路板的插槽中。
可选的,所述归一化数字信号处理模块包括AD采样组、缓存器组、时钟发生器以及数字信号处理模块,其中:所述AD采样组包括N个ADC采样芯片,用于接收所述定速巡航模块、环境监测模块、LED方阵的传感器组信号,并对传感器组信号进行采样;所述缓存器组,与所述AD采样组连通,包括N个存储器,用于存储ADC芯片的采样数据;
所述时钟发生器,与所述AD采样组以及所述缓存器组连通,产生有固定相位关系的2N 组方波时钟信号,用于AD采样组中的ADC芯片使能,同时能使缓存器组进行数据存储操作;所述数字信号处理模块,与所述缓存器组连通,用于访问缓存器组的采样数据,处理后输出。
可选的,所述多路测量模块包括多路分频模块、高精度时间间隔计数器及锁存器,其中:所述归一化数字信号处理模块以及所述高稳定时钟源模块与所述多路分频模块连通,所述多路分频模块与所述高精度时间间隔计数器连通,所述高精度时间间隔计数器与所述锁存器连通,所述归一化数字信号以及所述高稳定时钟源模块信号输入所述多路分频模块,经处理后,分别得到1pps的开门秒信号、1pps的关门秒信号,均送至高精度时间间隔计数器进行计数,并将计数结果送至锁存器保存;
所述中央处理器分别与所述锁存器和所述多路分频模块连通,所述中央处理器通过访问所述锁存器中的数据得到相应的计数值,将相关参数检定标准显示在LCD显示模块上。
可选的,所述测温模块包括频率计数器、第一测量模块、第二测量模块、第三测量模块、第四测量模块及寄存器,其中:所述第一测量模块、第二测量模块、第三测量模块、第四测量模块均与所述中央处理器连通;
所述中央处理器分别与所述频率计数器和寄存器连通,置于恒温环境中的所述高稳定时钟源模块与所述频率计数器连通,所述高稳定时钟源模块输出的频率信号直接送至频率计数器的测量端,同时外参考信号送至频率计数器的时钟参考端,频率计数器在中央处理器控制使能信号作用下开始计数,并将测量结果送至寄存器中存储。
进一步的,所述第四测量模块包括电压检测模块、程控放大模块、温度补偿模块、压控变换模块、温度采集模块、VCXO模块以及压控变换模块,其中:所述程控放大模块与所述电压检测模块、中央处理器以及压控变换模块连通,用于对光电池检测到的电压信号进行增益放大,其增益倍数由中央处理器进行设置;所述温度采集模块与所述温度补偿模块、VCXO模块连通,由贴地 VCXO压控晶体振荡器表面的热敏电阻构成,用于对VCXO模块工作环境温度进行测量;
所述温度补偿模块与所述压控变换模块、中央处理器连通,用于VCXO模块将测温信息转化为电压量,对VCXO模块温度变化引起的输出频率变化进行负反馈型补偿;所述压控变换模块与所述中央处理器、VCXO模块连通,用于在中央处理器的使能下,对程控放大模块及温度补偿模块输出电压进行处理,得到压控电压作用于VCXO模块,使VCXO模块输出信号频率发生变化。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:在整个系统方案中引入高稳定时钟源模块作为整个儿童车的控制时序时基参考,较传统方案的实施可以更好的协调多路控制信号工作,并且明显的提高各路信号的控制精度,这样可以减少儿童车由于内部时序控制故障引起的当机。另外方案采用新的定速巡航技术,在高稳定时钟源信号参考下可以使速度控制更精准,加上多路环境参数的监测引入,使得整个儿童车更具现代科技感。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为本实用新型儿童车多路检测装置的原理图;
图2为本实用新型定速巡航模块原理图;
图3为本实用新型光栅盘结构示意图;
图4为本实用新型光电转化模块原理图;
图5为本实用新型计数时序图;
图6为本实用新型环境监测模块原理图;
图7为本实用新型环境监测模块流程图;
图8为本实用新型LED方阵原理图;
图9为本实用新型LED方阵的底座结构图;
图10为本实用新型LED方阵的电路板结构图;
图11为本实用新型LED方阵的LED板结构图;
图12为本实用新型以电路板中9×9方阵等高布局为例实施后的发光效果图;
图13为本实用新型图12的各LED板在电路板中的布局图;
图14为本实用新型图12的LED板驱动电路图;
图15为本实用新型图12的LED板驱动原理图;
图16为本实用新型恒流源电路图;
图17为本实用新型电压电流转换电路图;
图18为本实用新型LED串并联矩阵电路图;
图19为本实用新型微处理器、A/D、D/A流程图;
图20为本实用新型归一化数字信号处理模块原理图;
图21为本实用新型时钟发生器原理图;
图22为本实用新型缓存器组原理图;
图23为本实用新型多路测量模块原理图;
图24为本实用新型单一化电路图;
图25为本实用新型高精度时间间隔计数器工作时的开门信号、关门信号图;
图26为本实用新型测温模块原理图;
图27为本实用新型第一测量模块原理图;
图28为本实用新型控、测温模块原理图;
图29为本实用新型第二测量模块原理图;
图30为本实用新型腔泡系统原理图;
图31为本实用新型腔泡系统的加热丝缠绕原理图;
图32为本实用新型腔泡系统的正反两路电流图;
图33为本实用新型腔体磁场绕线结构图;
图34为本实用新型腔体加热丝绕线方式原理图;
图35为本实用新型双层磁屏结构原理图;
图36为本实用新型腔盖布局图;
图37为本实用新型原子微波磁共振区采取磁屏蔽图;
图38为本实用新型系统增加磁屏前后测试图;
图39为本实用新型第四测量模块原理图;
图40为本实用新型程控放大模块电路图;
图41为本实用新型温度采集与温度补偿电路图;
图42为本实用新型压控变换原理图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型,下面结合附图及实施示例对本实用新型作进一步的详细描述,应当理解,此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
本实施例提供的一种儿童车多路检测装置,如图1所示,包括:中央处理器1、定速巡航模块2、环境监测模块3、LED方阵4、高稳定时钟源模块5(采用现代民用成熟的原子钟系统)、归一化数字信号处理模块6、多路测量模块7、测温模块8以及LCD显示模块9,所述高稳定时钟源模块5分别与所述中央处理器1、所述测温模块8、所述归一化数字信号处理模块6、所述多路测量模块7以及所述LCD显示模块9连通;所述中央处理器1分别与所述定速巡航模块2、所述环境监测模块3以及所述LED方阵4连通;所述测温模块8与所述中央处理器1连通;其中:
本实用新型所有包括“微处理器”“中央处理器”之类的处理器统一用STM32系列;LED方阵采用TPS61160DRVR驱动+Lite-On公司的LTST-C195KGKFKT;高稳定时钟源模块采用西安同步电子科技有限公司SYN010;LCD显示模块采用通用型240128E;测温模块采用热敏电阻用Vishay公司的NTCLE203E3103FB0。
参看图2,本实用新型的定速巡航模块2包括光栅盘2.1、转动轴2.2、发光元件2.3、接收元件2.4以及PWM电机2.5,其中:
光栅盘2.1装于儿童车的行驶轮胎外表;
光栅孔2.11刻于光栅盘2.1上,用于使发光元件2.3发射的光束通过;各个光栅孔2.11的形状大小相同,并均匀的按圆周角分布在光栅盘2.1上;
转动轴2.2垂直设置在所述光栅盘2.1圆心,转动轴2.2在PWM电机2.5的驱动下会旋转转动,并带动光栅盘2.1旋转;
具体的,接收元件采用TI的OPT101P,发光元件采用Lite-On公司的LTL-307Y。
参看图3,为本实用新型光栅盘2.1结构示意图。接收元件2.4与中央处理器1连通,用于接收来自于发光元件2.3发射出来的光束并产生电信号输送至中央处理器1进行处理;
PWM电机2.5分别与中央处理器1和转动轴2.2连接,用于通过中央处理器1控制PWM电机2.5的转速进行调节转动轴2.2的转动速度。
上述发光元件2.3与接收元件2.4选择依据:因为整个装置暴露在空气中,会受到阳光、灯光等光线的影响,为提高本装置的检测精度,可以考虑选择特殊波长段的发光元件与接收元件。
光栅盘2.1在转动轴2.2的带动下有固定转速关系的角速度旋转,此时发光元件2.3发射的光经光栅孔2.11后被接收元件2.4接收到,经光电转化产生电信号输送至中央处理器1进行处理:如图4所示,为本实用新型光电转化模块原理图。
由图4可知:当接收元件2.4处没有光照射时,A点处电路不导通,输出电平与GND一致,即低电平;当发光元件2.3发射光通过光栅孔2.11照射到接收元件2.4上时,A点处电路导通,输出电平接近于Ucc,即高电平。所以当发光元件2.3保持持续光照,光栅盘2.1按照某一角速度匀速传动时,即光栅孔2.11按照相应的角速度让发光元件2.3发射的光通过或不通过,这样在A点处将获得频率稳定的方波信号。
如果转动轴2.2的速度是匀速的,光栅盘2.1的角速度也是匀速的,那么发光元件2.3发射的光束经均匀刻于光栅盘2.1上的光栅孔2.11,到达接收元件2.4后,经光电转化模块所得的方波信号的频率是稳定的,一旦转动轴速度发生改变,中央处理器1就会通过光电转化模块检测到方波信号频率的变化,即方波高低电平长度会出现变化:当转动轴2.2的速度变慢时,相应的转动轴角速度也变慢,导致光栅盘的角速度变慢,此时发光元件2.3持续发射的光束通过光栅孔2.11照射到接收元件2.4上的频率将变低,导致图4中A点输出的方波信号频率变低;同样的道理,当转动轴2.2的速度变快时,相应的转动轴角速度也变快,导致光栅盘2.1的角速度变快,此时发光元件2.3持续发射的光束通过光栅孔2.11照射到接收元件2.4上的频率将变高,导致图4中A点输出的方波信号频率变高。中央处理器1通过对A点处方波信号的接收处理后作用于PWM电机2.5模块来调节转动轴传递速度。
其原理图如图5所示,为本实用新型计数时序图。通过上述作用原理,可以实现儿童车的定速巡航。
本实用新型的环境监测模块3包括温度传感器3.1、湿度传感器3.2、压力传感器3.3、二氧化碳传感器3.4、参数采集模块3.5以及微处理器3.6,其中:温度传感器采用ONSemiconductor公司的NTCLE203E3103FB0,湿度传感器采用TI公司的HDC1080DMBT,压力传感器采用Freescale公司的MPL3115A2R1,二氧化碳传感器采用四方光电公司的CM1106。
设计一个空气质量测量装置,除包含传统技术的对温度、湿度、压力参数测量外,还特地设计了对二氧化碳含量的测量,以进一步提高测量的准确度。
根据CIPM-2007公式(1):
其中,ρa为空气密度;p为空气压力;Ma为空气的摩尔质量;Z为压缩系数;R为摩尔气体常数;T为热力学温度;xv水蒸气的摩尔小数;Mv为水的摩尔质量。传统的计算为空气密度ρa的方法是通过具体测量温度、湿度、压力参数来转化得到式(1)中的相关变量参数,这样测量结果实际上是一个近似,因为当空气中的二氧化碳含量达到一定程度时,这种近似测量的数据与实际测量存在误差,因为空气的摩尔质量计算公式(2):
其中,温度传感器、湿度传感器、压力传感器、二氧化碳传感器分别将空气环境中的温度、湿度、压力、二氧化碳含量信息转化为电参数,传递至参数采集模块;微处理器通过命令控制字对参数采集模块控制、访问得到相应的各参数变量数字值a、b、c、d;微处理器内部存储器预置了4个功能查询表Ta、Tb、Tc、Td及一个预警值E,其中Ta、Tb、Tc、Td分别对应温度、湿度、压力、二氧化碳含量的数字值与实际物理量值关系;E对应着二氧化碳含量超标的警示数字值。
微处理器将同一时刻采集信号中的a、b、c、d值对照功能查询表Ta、Tb、Tc、Td转化为相应的温度、湿度、压力、二氧化碳含量的物理量,并根据传统算法计算得到相应的空气密度值ρa,并通过命令控制字在LCD显示模块上显示出测量结果。如果此时刻二氧化碳的含量超过预警值E,同时能使二氧化碳含量超标模块预警。具体的流程框图参看图7。
参看图8,本实用新型的LED方阵4包括底座4.1、电路板4.2、LED板4.3及固定螺丝4.4,其中:
底座4.1用于固定整个装置;
电路板4.2用于捍接LED板4.3上数个发光LED二极管的电走线及总电源布线,其底部通过固定螺丝4.4固定于底座4.1上;
LED板4.3用于捍接发光LED二极管,并组成所需的方阵阵形,它们通过金属线固定于电路板 4.2上。
参看图9,底座4.1由木制或金属材料底板4.11及四个螺丝孔4.12组成。
参看图10,电路板4.2由传统PCB板工艺制成,包括若干插槽4.21、螺丝孔4.12、电源引线及电走线,
螺丝孔4.12用于将电路板4.2固定于底座4.1上,且螺丝孔4.12与电源引线中的负极接通;
插槽4.21用于将数块行列不一样的LED板4.3固定于电路板4.2上,在插放LED板时,保持将LED二极管发光面向外。
参看图11,LED板4.3由数根金属线4.31及数个发光LED二极管4.32组成,其中:
发光LED二极管4.32的P(+)、N(-)极依次分别捍接在金属线4.31上,并且单块LED板4.3 中数个发光LED二极管4.32处于全部并联模式。
LED板4.3底部通过数个发光LED二极管4.32的N(-)极接到电路板4.2的插槽4.21中。
考虑到LED板4.3在电路板4.2中的布局,用户可以根据实际需求制定行列不同数目的LED板。
以电路板中9×9方阵,等高布局为例,实施后的发光效果图如12所示:
首先,需要在面ABB1A1、面BCC1B1、面DCC1D1、面ADD1A1上各布置9×9=81个发光LED 二极管组成的LED板。
然后在面ABB1A1与面DCC1D1,以及面BCC1B1与面ADD1A1之间再分别布置7×9=63、 5×9=45、3×9=27、1×9=9个发光LED二极管组成的LED板。
上述各LED板在电路板中的布局图如13所示。
参看图14,为本实用新型LED板驱动电路图。以9×9=81LED板为例,则上图中n=81,对于高亮LED发光二极管而言,通常电压为3.7V,最亮点电流为20mA左右,n=81个LED高亮管总电流为I=81×20(mA)=1.62(A),为保证D1-D81并联处有接近3.7V的电压且总电流I=1.62(A)左右,可以考虑将总电源取U=5V直流源,D采用1N5×××系列大块头的整流二极管,整流管D分压大致在1.1V,最大整流电流大于2A,这样可以保证后续D1-D81发光LED正常工作。
具体的方案如图15所示:其中,恒流源系统生成恒定电压输出,送至LED串并联矩阵,用以提供发光所需要的供电电压,另一路送至电压电流转换,通过采样电阻实现电压-电流转换过程。采样电阻获得的电压送至A/D采样模块,通过微处理器控制对电压信号进行采样并存储,通过对采样电压值及预设值的比较后,将设定值通过D/A压控送出至恒流源电路系统中,用以稳定电压电流输出。
参看图16,为本实用新型恒流源电路系统图。U1(LM350A)为调整器,是恒流源的核心部件。负载(LED串并联矩阵)电流经采样电阻R5,产生微弱的采样电压,经过超低噪声运算放大器U2 同相放大。放大的电压信号送往由U3组成的差分放大器的负端。差分放大器把负端采样电压与正端的微处理器设定电压的差值进行放大,输出到调整器的调整端,形成闭环反馈。若有某种情况使负载电流增加,则采样电阻上的电压增加,使同相放大器U2输出电压变大,差分放大器输出电压减小,调整器调整端电压减小,调整器输出电压变低,使负载电流减小,从而维持了负载电流的动态稳定,反之亦然。可以看出,差分放大器的正端微处理器设定值决定了负载电流的大小。若U3 正端电压升高,即微处理器设定值升高,则调整器调整端电压升高,调整器输出电压升高,负载电流增加,同相放大器输出增加,差分放大器负端电压升高,直到U3正负端电压相等,系统再次动态稳定。
采样电阻串联在负载回路内,并由此检测负载电流变化。因此,采样电阻的稳定性将直接影响到恒流源的性能,且采样电阻还应有足够大的功率,否则也会影响恒流源的性能甚至烧坏。在实际电路中选用大功率锰铜材料制成的精密电阻。采样放大器U2选用超低噪声运放AD797。因为它处于闭环反馈的第一级,所以要尽量减小噪声的影响。差分放大器U3选用高精度运放OP07,提供高精度的比较结果。D4是为了防止引线较长使线路中出现反向感应电压而损坏电路。加上D4可使反向感应电压经过D4构成闭合回路,从而保护电路。
参看图17,为本实用新型电压电流转换图。参看图18,为本实用新型LED串并联矩阵图。参看图19,为本实用新型微处理器、A/D、D/A流程框图。
本实用新型的归一化数字信号处理模块6包括AD采样组6.1、缓存器组6.2、时钟发生器6.3 以及数字信号处理模块6.4,其中:
上述定速巡航模块2、环境监测模块3、LED方阵4,这些经过传感器单元获得的模拟量直接送至本专利的归一化数字信号处理模块6中,如下图20所示:
AD采样组6.1包含N个ADC采样芯片,用于对传感器组信号进行采样;
缓存器组6.2,与所述AD采样组6.1连通,包含N个存存储器,用于存储ADC采样数据;
时钟发生器6.3,与所述AD采样组6.1以及所述缓存器组6.2连通,产生有固定相位关系的 2N组方波时钟信号。一方面用于AD采样组中的ADC芯片使能;另一方面使能缓存器组进行数据存储操作,如图21所示。
数字信号处理模块6.4,与所述缓存器组6.2连通,访问缓存器组的采样数据,处理后输出。
具体的,AD采样组采用TI公司的ADS1110A0IDBVR,缓存器组采用HEF4094BP,时钟发生器采用ON Semiconductor公司的NB3N5573DTR2G。
如图22所示,传感器组信号同时送入AD采样组中5路ADC采样芯片中进行采样,ADC在时钟信号发生器送出的5路相邻相位差为36度(0度、36度、72度、108度、144度)的采样时钟使能下,产生5路数据流,并送至缓存器组。缓存器组由5路先进先出存储器(FIFO)构成,在时钟发生器送出的5路相邻相位差为36度(180度、216度、252度、288度、324度)的存储时钟触发下,对ADC采样数据流进行缓存处理。同时数据信号处理单元访问FIFO写满中断后,使能FIFO 中的缓存数据读出,并按照采样时间的先后关系,拼合成一个完整的采样过程。
本实用新型的多路测量模块7包括多路分频模块7.1、高精度时间间隔计数器7.2及锁存器 7.3,整个装置原理如图23所示:其中:所述归一化数字信号以及所述高稳定时钟源模块5与所述多路分频模块7.1连通,所述多路分频模块7.1与所述高精度时间间隔计数器7.2连通,所述高精度时间间隔计数器7.2与所述锁存器7.3连通,所述中央处理器1分别与所述锁存器7.3 和所述多路分频模块7.1连通。
具体的,高精度时间间隔计数器采用ON Semiconductor公司的MC74HC4040ADTR2G,隔离放大器采用TI公司的ISO124U/1K,DDS采用ADI公司的AD9850。
归一化数字信号及高稳定时钟源信号输入多路分频模块,经处理后,分别得到1pps的开门秒信号、1pps的关门秒信号,均送至高精度时间间隔计数器7.2进行计数,并将计数结果送至锁存器7.3保存。中央处理器1通过访问锁存器7.3中的数据得到相应的计数值,按照传统电动车传感器相关参数检定标准显示在LCD显示模块9上。
其中多路分频模块7.1由N个单一化电路组成,图24为单一化电路:
以归一化数字信号1单一化电路为例:归一化数字信号1加载到图24中的频率源信号端,经过隔离放大器后,一路信号进入走时计数中,走时计数对归一化数字信号1进行处理,得到相应的频率值并送至锁存器1。中央处理器通过对锁存器1的访问得到转化后的归一化数字信号1的频率值,并通过命令字改写DDS中另一路自隔离放大器送入的归一化数字信号1频率信号的分频值,使DDS输出信号为1Hz,经滤波整形与中央处理器控制的一路‘0’或‘1’信号送至,经‘与’运算得到受中央处理器‘0’、‘1’控制的检定用1pps的信号输出。
其余的高稳归一化数字信号、归一化数字信号2…归一化数字信号N信号的处理均同上。
其中高精度时间间隔计数器工作时的开门信号、关门信号如图25所示,假定A为高稳归一化数字信号,B为归一化数字信号,而同时被检定的归一化数字信号N=10,采样的时间T为“5分钟(即300 秒)”,则有下列一种方案:对N=1的归一化数字信号1,在某一开始时刻01秒的位置,中央处理器根据图24原理给图25中高稳定时钟源信号‘与’门‘1’信号,当图25中A高稳定时钟源信号上升沿到来时,图24中与门运算得到‘1’启动高精度时间间隔计数器开门信号,计数器开始计数;同时中央处理器根据图24原理给图25中归一化数字信号1‘与’门‘1’信号,当图25中B归一化数字信号(即归一化数字信号)上升沿到来时,图24中与门运算得到‘1’关闭高精度时间间隔计数器计数操作,计数器停止计数。从而得到一个归一化数字信号1与高稳定时钟源信号时差数据t1。下一个采样时间T开始时刻即301秒,重复上面过程,从而得到一个归一化数字信号1与高稳定时钟源信号时差数据t2,我们有,Δt1=t2-t1,再重复上面Δt1的过程,有公式(3):
Δti=ti+1-ti (3)
其它的N=2、3、…10对应的归一化数字信号2、归一化数字信号3、…归一化数字信号10的测量方法和归一化数字信号1一样,只是测量时间选择在采样时间周期T的02秒、03秒、…10秒即可。这种方法还有一个好处:在短时间内完成多台N=10台归一化数字信号的检定,其它时间可以让图24中的器件“睡觉”。
采样的时间T为“300秒”,计算归一化数字信号稳定度,根据式(3)有:
(Δf/f)i=(Δti+1-Δti)/(t) (4)
在式(4)中,因为采样的时间T为“300秒”,故t=300。将式(4)得到的(Δf/f)i数据代入阿仑方差计算式(5)中得出最后的归一化数字信号稳定度指标。
参看图26,本实用新型的测温模块8包括频率计数器8.1、第一测量模块8.2、第二测量模块8.3、第三测量模块8.4、第四测量模块8.5及寄存器8.6,其中:
所述第一测量模块8.2、第二测量模块8.3、第三测量模块8.4、第四测量模块8.5均与所述中央处理器1连通;所述中央处理器1,分别与所述频率计数器8.1和寄存器8.6连通,置于恒温环境中的所述高稳定时钟源模块5与所述频率计数器8.1连通。
其中,待测的高稳定时钟源模块5需置于一个恒温环境中,其温度可控精度优于0/1℃,需要说明的是为进一步提高本专利测量精度,控温精度越高越好,如可以进一步选择控温精度优于0.05℃的设备。
高稳定时钟源模块5输出的频率信号直接送至频率计数器8.1的测量端,同时外参考信号送至频率计数器的时钟参考端,频率计数器8.1在中央处理器1控制使能信号作用下开始计数,并将测量结果送至寄存器8.6中存储。
寄存器8.6在中央处理器1数据访问信号使能时,将频率计数器8.1的测量数据传送至中央处理器1中做数据处理。
中央处理器1一方面使能频率计数器8.1开始计数,另一方面对寄存器8.6存储的频率计数数据进行访问,同时还兼顾恒温温度改变的控制功能及温度测量结果存储功能。最终计算高稳定时钟源模块5温度系数并输出。
整个原理图中各模块正常工作时,中央处理器发送温度改变使能控制信号至恒温环境,如设置恒温环境温度为T1=25℃,相应的恒温环境控温功能启动,并使高稳定时钟源所处的恒温环境内环境工作温度恒定在25℃±0.1℃范围内。中央处理器通过访问置入恒温环境环境中的热敏电阻温度传感器,获得实际的温度信息T1’。待温度恒定后(此过程需等待30分钟以上,这样有利于提高本专利的测量精度,具体的判断由中央处理器访问温度信息T1’数据决定),中央处理器使能频率计数器使其在高稳定时钟源模块参考下对高稳定时钟源输出信号频率进行计数,频率计数器完成N次采样,如N=100,并将每次测量数据传送至寄存器,中央处理器通过对寄存器的访问获得频率计数N次采样的数据f11、f12、…,f1N,并进行算术平均获得T1=25℃时高稳定时钟源输出信号频率平均值f1。
同样的工作原理,可获得T2=30℃时高稳定时钟源输出信号频率平均值f2。那么本专利整机的温度场系数计算方法为:
其中Δf=f2-f1,f=(f1+f2)/2,ΔT=T2-T1。
需要说明的是:
1、其计算出的系统温度系数可为正,亦可为负。
2、实施例中在选择ΔT的变化范围时,可以根据实际高稳定时钟源工作条件进行设置,如实际工作环境温度为28℃,变化为±1℃,那么实施时可以设定恒温环境的T1=27℃,T2=29℃,这样可以获得更接近于实际的系统温度系数值,即进一步提高了测量精度。
具体的,参看图27,为本实用新型的第一测量模块8.2原理图。
其中,高稳定时钟源模块5及内部的光谱灯部件置于一个恒温环境构成的恒温环境中。实施例中具体应选择一个温度可控的恒温环境,其控温精度应优于0.1℃,精度越高则本专利测量误差越小。
中央处理器通过命令字设定恒温环境的恒温工作温度T,其具体的温度参数T的设定应考虑高稳定时钟源实际应用环境。在恒温环境内表面贴有一个热敏电阻,用以感知温度的变化,并将实际的环境温度T’信息传递给中央处理器。
控温模块完成高稳定时钟源模块内部光谱灯温度的控制,其具体设定温度t由中央处理器进行设定。
测温模块完成高稳定时钟源模块内部光谱灯温度的监测,并将实际温度t’测量结果反馈给中央处理器。
中央处理器根据高稳定时钟源实际的工作环境温度T’,以及光谱灯实际的工作温度t’信息,计算出相应的光谱灯温控温因子并通过显示模块输出。
参看图28,为本实用新型控、测温模块框图:惠斯通电桥由两个对称电阻R及Ro、Rk构成。其中对称电阻R的选型应满足同一厂商同一批次,应保证两个对称电阻R尽可能一致,尤其是温度系数,此外还应保证R与Ro、Rk阻值接近。Ro是一个数字电位计,中央处理器可以通过命令字对 Ro进行赋值,Ro的具体阻值反映了光谱灯预设定的工作温度t。Rk为一个热敏电阻,它贴于光谱灯的表面,用以测量光谱灯的实际工作温度t’。当Ro≠Rk时,在桥两端A、B处会形成电动势梯度 UAB。UAB可以为正,也可以为负,当Ro=Rk时,UAB=0。
温控芯片贴于光谱灯外表面,用以对光谱灯实施加热,其加热机制由UAB决定,UAB为正或负,温控芯片则实施加热或制冷,一直持续到UAB=0,此时光谱灯的实际工作温度已经在中央处理器设定的Ro值工作点,此时Rk=Ro。
热敏电阻Rz贴于光谱灯表面,用以测量光谱灯实际工作温度t’,并将测量信息反馈给中央处理器。
中央处理器通过命令字设定工作的恒温环境温度为T1=25℃,恒温环境根据中央处理器的温度设定控制字进行温度恒定工作,并使置于恒温环境中的高稳定时钟源环境温度稳定在T1=25℃±0.1℃范围内。贴于恒温环境内部的热敏电阻阻值将随着恒温环境温度的变化而发生变化,此电阻值反映了高稳定时钟源工作的实际环境温度T1’,并将测量信息传递给中央处理器。
此时中央处理器通过设定光谱灯中的数字电位计Ro的阻值来间接设定光谱灯工作温度t1=120℃。在惠斯通电桥作用下,一旦Ro≠Rk则使能恒温芯片工作,直致光谱灯工作温度恒定在预置的温度点,此时热敏电阻Rz的值应和Ro、Rk接近,并将此测量信息t1’传递至中央处理器。
这样中央处理器就记录了高稳定时钟源工作的环境温度T1’及光谱灯工作温度t1’的信息。同样的道理,中央处理器通过温度设定命令字改变恒温环境的恒温环境温度为T2=26℃±0.1℃范围,相应的可以得到高稳定时钟源工作环境温度信息T2’。但此时并不改变光谱灯的工作温度(即Ro的阻值),测量得到光谱灯内部工作温度t2’。那么本专利的灯温温度场系数的计算方法为:
例如上述高稳定时钟源外界工作环境温度变化1℃,即T1’=25℃,T2’=26℃,而光谱灯内部工作温度变化为0.01℃,即t1’=120℃,t2’=120.01℃,那么光谱灯温度场系数为100,显然这个值越大越好,它反映了光谱灯控温能力。
参看图29,为本实用新型第二测量模块8.3原理图:其中,腔泡系统属于高稳定时钟源模块5 物理部分,已包含在整个高稳定时钟源内部。而高稳定时钟源整机置于一个恒温系统中,如恒温环境,且恒温系统的温度T可以通过外界进行设定。
高稳定时钟源外壳上贴有热敏电阻,用以感知系统工作的环境温度T`,并将温度信息传递至中央处理器。
腔泡系统中包含有加热丝,用以对腔泡系统进行加热。腔泡系统表面贴有热敏电阻,用以感知腔泡的具体工作温度t`。中央处理器通过对腔泡系统设定工作温度t及从热敏电阻测量模块获知实际腔泡系统工作温度t`来进行监测。
图30中惠斯通电桥处,两个R为桥臂参考电阻,R的选择应满足两个要求:1、两个R的型号、生产厂商、批次必须一致,尤其是温度系数应该一致,这样可以保障当温度变化时,两个R的阻值变化一致,这也为本专利进一步提高测量精度提供了保障;2、R的阻值应该选择与Ro、Rk接近。
Ro为一个数控电位计,它通过中央处理器进行设定,具体值反映了高稳定时钟源实际的腔泡系统温度t。Rk为一个热敏电阻,它贴于腔泡系统的外壁上,用以感知腔泡系统实际的工作温度t’。半导体开关三极管置于腔泡系统加热电路中起到开关作用,由UAB电位差决定三极管的导通与否,进一步决定腔泡系统加热电路是否工作。加热丝绕于腔泡系统的外壁上,加热丝采用漆包线绕制而成,值得一提的是:为减小系统磁影响,加热丝采用双层拧麻花密绕方式,如图31所示:
在加热丝线上任一点X,可看成有大小相同的正反两路电流流过,如图32所示:所以根据通电导线右手螺旋定则可知:在此处X产生相反的两上磁场,而总磁场强度B=0,通过上述方式可以减小磁对腔泡系统的影响。
当惠斯通电桥不平衡时,即Rk≠Ro时,在A,B端将产生电动势差UAB≠0。由于Rk选择的是负温度系数的热敏电阻(即温度越高,Rk阻值越小),此时可知当Rk>Ro时表示腔泡系统实际的温度t’=69℃小于中央处理器设定的温度t=70℃,惠斯通电桥UAB<0,半导体开头三极管处于截止状态,此时UA’B’>0,即整个腔泡加热系统正常工作。
若当Rk<Ro时表示腔泡系统实际的温度t’=71℃大于中央处理器设定的温度t=℃,惠斯通电桥 UAB>0,半导体开头三极管处于导通状态,此时UA’B’=0,即整个腔泡加热系统停止工作。由于一般情况下腔泡系统工作温度远远大于外界环境温度,故此时腔泡系统将对外界放热,相当于腔泡系统冷却。最终使Rk=Ro,整个腔泡系统处于动态平衡。
中央处理器通过命令字设定工作的恒温环境温度为T1=25℃,恒温环境根据中央处理器的温度设定控制字进行温度恒定工作,并使置于恒温环境中的高稳定时钟源环境温度稳定在T1=25℃±0.1℃范围内。贴于恒温环境内部的热敏电阻阻值将随着恒温环境温度的变化而发生变化,此电阻值反映了高稳定时钟源工作的实际环境温度T1’,并将测量信息传递给中央处理器。
此时中央处理器通过设定腔泡系统中的数字电位计Ro的阻值来间接设定腔泡系统工作温度 t1=70℃。在惠斯通电桥作用下,一旦Ro≠Rk则加热电路开始工作,直致腔泡系统工作温度恒定在预置的温度点,此时热敏电阻Rk的值应和Ro接近,并将此测量信息t1’传递至中央处理器。
这样中央处理器就记录了高稳定时钟源工作的环境温度T1’及光谱灯工作温度t1’的信息。同样的道理,中央处理器通过温度设定命令字改变恒温环境的恒温环境温度为T2=26℃±0.1℃范围,相应的可以得到高稳定时钟源工作环境温度信息T2’。但此时并不改变腔泡系统的工作温度(即Ro的阻值),测量得到光谱灯内部工作温度t2’。那么本专利的腔泡系统温度场系数的计算方法为:
例如上述高稳定时钟源外界工作环境温度变化10C,即T1’=250C,T2’=260C,而腔泡系统内部工作温度变化为0.01℃,即t1’=70℃,t2’=70.05℃,那么腔泡系统温度场系数为20,显然这个值越大越好,它反映了腔泡系统的控温能力。
本实用新型的第三测量模块8.4用于完成对腔泡系统磁温度场系数的测量,腔泡系统中的控温部件由热敏电阻和加热丝组成并分别安装于腔盖和腔体上,控温部件配合物理系统外部的控温电路对谐振腔的温度进行控制。采取了合适的控温方式、选用导热率高的金属作为谐振腔的加工材料。
另外,考虑了控温部件所产生的附加磁场对指标的影响。由于加热部件的直流电流较大(200mA 左右)并且此加热电流还会随着环境温度的变化而改变,所以热敏电阻的走线方向为腔体轴向、加热丝采取双线并绕拧麻花形式,对控温部件进行的如此设计,基本上消除了加热电流所产生的磁场纵向分量,避免了控温部件的剩磁对铷频标指标的恶化。
TE011圆柱腔采用全金属腔,腔中的端盖用合金材料制成,其膨胀系数要求大于金属腔的膨胀系数,这样当圆柱腔周围的环境温度变化时,由于膨胀系数较大的合金端盖伸缩尺寸要高于TE011 圆柱金属腔的伸缩尺寸,如环境温度升高,金属腔直径伸长,同时合金端盖也伸长,且伸长尺寸大于金属腔的直径伸长尺寸,从而使实际的腔高反而缩短,这样可以使TE011圆柱腔的频率保持不变。
为了使原子能级产生分裂及“量子化轴”,满足原子频标在弱磁场下能够正常工作,在TE011圆柱腔的外面绕有磁感应线圈,以产生与腔同轴的的弱磁场,且为更好的线圈统一从出线口出线,采用双层线圈绕制方式:如图33所示,为本实用新型腔体磁场绕线结构图。
为了使TE011圆柱腔工作在恒定的环境温度条件下,设计在腔体外沿腔体横向切面绕加热丝,并与腔盖上的热敏电阻及印刷板电路构成控温回路。由于通电导线上会产生磁场,这样由于控温作用会引起加热丝电流变化,即通电的加热丝会产生变化的磁场,影响上述磁感应线圈产生的弱磁场对原子能级分裂及“量子化轴”的作用,故对加热丝采用双线拧麻花的绕线方式,以抵消通电电流产生的磁场:图34为本实用新型腔体加热丝绕线方式原理图。
为防止外界磁场(如地磁)对TE011圆柱腔内原子能级的分裂及“量子化轴”影响,故在腔外设计双层合金磁屏结构:如图35为双层磁屏结构原理图。
对应上述磁处理的具体结构,再考虑到光谱灯部件的光线需要照射到腔体中,设计如图36所示的腔体盖结构。
实际工作中可以看到,磁场对跃迁频率的影响可以达到10-9量级。由IGRF(International Geomagnetic Reference Field)提供的数据可知,地球表面的磁场分布在正常区大致为0.3高斯,一些极值区为0.5高斯。不同地区磁场大小及方向分布是不一样的,就是同一个位置,由于外界因素的干扰,都会引起磁场的变化,即87Rb频标感受的地磁场是不同的。对于频标而言,提供量子化轴的应该是加上去的稳定的C场,我们不希望其它磁场干扰系统的工作,因此必须在原子微波磁共振区采取磁屏蔽措施,用以屏蔽外界不稳定的杂散磁场与变化的地磁场对0-0跃迁频率的影响。正如上述我们系统的设计一样。为完成磁温度系数的测量,我们设计如下方案,如图37所示:
将弱磁探头分别对上图中的点A(位于二级外磁屏层外)、A1(位于二级外磁屏层内、一级内磁屏层外)、A2(位于一级外磁屏层内)进行探测,并获得对应的磁场大小测试数据Y、Y1、Y2;
控、测温模块测试点位于二级外磁屏层外,由中央处理器控制并测量环境温度的变化。我们有决的使环境温度发生,例如由T1变T2,然后分别测量上述Y、Y1、Y2的变化数据Y(1)和Y(2)、 Y1(1)和Y1(2)、Y2(1)和Y2(2);分别得到环境磁场A点温度系数:外磁屏A1点温度系数:内磁屏A2点温度系数:以及外、内磁屏温度系数因子:X1=Q/Q1、X2=Q/Q2。
下图38是我们加了磁屏后对地磁的屏蔽效果(测试点分别位于A和A2)。图38为系统增加磁屏前后测试,对图的原始数据,我们是将同一测量设备在同一地点分别进行的测试,从中可以得出,地磁大小改变,经过磁屏后,进入到系统内的磁场将大大减小,很明显获得的上述的内磁屏温度系数因子X2数值在万以上,这个数值越大越好。
参看图39,为本实用新型的第四测量模块8.5的结构原理图。电池输出送至电压检测模块8.51 获得相应的电压值,并进行数据拟合获得相应的稳定度数据,如果达标则继续工作送至程控放大模块8.52,如果突电现象系统将切断检测并提示异常。在这里我们设置了一个时间:即电压检测模块8.51检测到电压稳定度超标后,如果30秒内无法恢复则判断为不正常,从而使能报警模块并切断充电,直至电压稳定度恢复正常系统再启动充电工作。
在电压稳定度的测量数据处理中通常采用方差来计算,但需要扣除漂移的影响,我们建立因变量Y与自变量X之间的关系:
Y=a+bX+ε (8)
其中a,b是未知常数,ε是随机误差,那么X代表的是测量的时间、Y代表着测量的电压值。它表示许多没有考虑的因素的综合影响,可以认为Eε=0。
对每一个观察点(xi,yi),根据(8)式应满足
yi=a+bxi+ε (i=1,2,…,n) (9)
我们可以随手做出很多条直线来表示两个变量之间的线性关系,从而来确定a,b。但是这样做的准确性较差,而且也没有一个统一的标准。设是我们所需求的估计,则我们总希望每个观察点(xi,yi)与线Y=a+bX之间的偏差尽可能的小。在x=xi处,(xi,yi)与直线Y=a+bX之间的偏差是:
Δyi=yi-(a+bxi) (i=1,2,…,n) (10)
这里有n个观察点的偏差值,应该综合考虑,显然我们不能用代数和来表示,因为偏差有正有负,它们的代数和会出现正负相抵消而不能代表真正的总偏差。若取绝对值后再求和,显然可以避免这一缺点,但却不便于作数学运算,所以采用偏差平方和来表示总偏差:
整理后,得
上述方程组称为正规方程,若记
则由正规方程,得
在取样时间内测量得到的各点差频数据值需要减去相应的漂移值,然后代入如下式(16)阿仑方差计算公式或式(17)哈达玛方差计算公式中。
其中τ为取样时间,yk为每个取样时间内相对频差值,m为测量次数。
程控放大模块8.52用于对光电池检测到的电压信号进行增益放大,其增益倍数由外部处理器进行设置。
温度采集模块8.53由贴地VCXO压控晶体振荡器表面的热敏电阻构成,用于对VCXO工作环境温度进行测量。
温度补偿模块8.54用于VCXO将测温信息转化为电压量,对VCXO温度变化引起的输出频率变化进行负反馈型补偿。
压控变换模块8.55在外部中央处理器1的使能下,对程控放大模块8.52及温度补偿模块8.54 输出电压进行处理,得到压控电压作用于VCXO,使VCXO输出信号频率发生变化。
参看图40,为程控放大模块电路图。光电池采集得到的电压信号I1、I2经阻抗变换后输送到后级由A1、A2、A3运算放大器组成的差分仪用放大电路中进行放大。整个电路的程控增益Ao通过中央处理器对数字电位计Rk的阻值改变进行调节,最终得到合适的纠偏信号输送到压控变换模块。对于某一台具体的高稳定时钟源,由于物理系统及采用的VCXO型号参数不同,故需要对该模块中的程控增益Ao进行细心设置,找到满足实际工作的参数值。
参看图41,为温度采集与温度补偿电路图。其中两个R以及R1为具有相同温度系数的电阻,其阻值应该选择与Rk相当。这里R1的值反映了实际VCXO工作环境温度T。Rk为一个热敏电阻,它贴于VCXO的表面,用以感知VCXO实际的工作环境温度T。故当VCXO的工作环境温度T无变化时,图41中电桥处于平衡,输送至压控变换模块的温度补偿电压值为0。一旦VCXO的工作环境温度T发生变化,则热敏电阻Rk的阻值将变小(温度升高)或变大(温度降低),那么电桥两端存在电压差,经运算放大器A差分放大后变为温度补偿电压输送至压控变换模块。整个电路的放大增益由运算放大器的负反馈电阻Rw调节,Rw为一数字电位计,中央处理器通过调节Rw的阻值以达到上述电路补偿因子改变功能。
参看图42,为压控变换模块框图。来自于程控放大模块的纠偏信号及温度补偿模块的补偿电压分别送至求和电路,对两路电压信号进行叠加后送至电压变换模块。
电压变换模块由A/D、D/A组成,受中央处理器使能控制工作,并保持“常开”状态,即A/D、 D/A一直处于工作状态。以并行8位A/D、D/A为例:量子纠偏信号经A/D转换得到的8位数据总线直接接至8位D/A的输入总线,即8位A/D采样直接驱动8位D/A输出压控电压作用于VCXO,使VCXO输出信号频率发生变化。同时,中央处理器将存储8位A/D采样数据,做进一步的伺服处理。通过上述连接方式,整个电路的响应速度将提高。
本专利保护范围不限于8位数据采样,也应用于不同位采样。如果选择8位A/D,10位D/A,则将A/D的8位总路线直接接至10位D/A的低8位端即可。
需要说明的是,本实用新型图中所示的处理器即图1中示出的中央处理器。
以上所述,仅为本实用新型中的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内,可理解得到的变换或者替换,都应该涵盖在本实用新型的包含范围之内。
Claims (10)
1.一种儿童车多路检测装置,其特征在于,包括:
中央处理器、定速巡航模块、环境监测模块、LED方阵、高稳定时钟源模块、归一化数字信号处理模块、多路测量模块、测温模块以及LCD显示模块,其中:
所述高稳定时钟源模块分别与所述中央处理器、所述测温模块、所述归一化数字信号处理模块、所述多路测量模块以及所述LCD显示模块连通;
所述中央处理器分别与所述定速巡航模块、所述环境监测模块以及所述LED方阵连通;
所述测温模块与所述中央处理器连通。
2.根据权利要求1所述的儿童车多路检测装置,其特征在于,所述定速巡航模块包括光栅盘、转动轴、发光元件、接收元件以及PWM电机,其中:
所述光栅盘装于儿童车的行驶轮胎外表;光栅孔刻于所述光栅盘的圆周上,用于使所述发光元件发射的光束通过;各个光栅孔的形状大小相同,并均匀的按圆周角分布在所述光栅盘上;转动轴垂直设置在所述光栅盘圆心,在所述PWM电机的驱动下旋转带动所述光栅盘旋转;
所述接收元件与所述中央处理器连通,用于接收来自于所述发光元件发射出来的光束并产生电信号输送至中央处理器进行处理;所述PWM电机分别与所述中央处理器和所述转动轴连接,用于通过中央处理器控制所述PWM电机的转速进行调节所述转动轴的转动速度。
3.根据权利要求1所述的儿童车多路检测装置,其特征在于,所述环境监测模块包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、二氧化碳传感器、参数采集模块以及微处理器,其中:
所述温度传感器、湿度传感器、压力传感器、二氧化碳传感器与所述参数采集模块连通,用于分别将空气环境中的温度、湿度、压力、二氧化碳含量信息转化为电参数,传递至所述参数采集模块;
所述微处理器与所述归一化数字信号处理模块、LCD显示模块连通,所述微处理器通过命令对所述参数采集模块控制、访问得到相应的各参数变量数字值;并将接收的各参数变量数字值传输至所述归一化数字信号处理模块,并在LCD显示模块上显示出测量结果。
4.根据权利要求1所述的儿童车多路检测装置,其特征在于,所述LED方阵包括用于固定整个装置的底座、电路板、LED板以及固定螺丝,所述电路板底部通过固定螺丝固定于所述底座上端,用于焊接所述LED板上数个发光LED二极管的电走线及总电源布线;所述LED板用于焊接发光LED二极管,并组成所需的方阵阵形,通过金属线固定于所述电路板上。
5.根据权利要求4所述的儿童车多路检测装置,其特征在于,所述电路板包括若干插槽、螺丝孔、电源引线及电走线,所述螺丝孔用于将所述电路板固定于所述底座上,且所述螺丝孔与电源引线中的负极接通;所述插槽用于将数块行列不一样的LED板固定于所述电路板上。
6.根据权利要求5所述的儿童车多路检测装置,其特征在于,所述LED板包括数根金属线以及数个发光LED二极管,其中所述发光LED二极管的P(+)、N(-)极依次分别捍接在所述金属线上,并且单块所述LED板中数个发光LED二极管处于全部并联模式;所述LED板底部通过数个发光LED二极管的N(-)极接到所述电路板的插槽中。
7.根据权利要求1所述的儿童车多路检测装置,其特征在于,所述归一化数字信号处理模块包括AD采样组、缓存器组、时钟发生器以及数字信号处理模块,其中:所述AD采样组包括N个ADC采样芯片,用于接收所述定速巡航模块、环境监测模块、LED方阵的传感器组信号,并对传感器组信号进行采样;所述缓存器组,与所述AD采样组连通,包括N个存储器,用于存储ADC芯片的采样数据;
所述时钟发生器,与所述AD采样组以及所述缓存器组连通,产生有固定相位关系的2N组方波时钟信号,用于AD采样组中的ADC芯片使能,同时能使缓存器组进行数据存储操作;所述数字信号处理模块,与所述缓存器组连通,用于访问缓存器组的采样数据,处理后输出。
8.根据权利要求1所述的儿童车多路检测装置,其特征在于,所述多路测量模块包括多路分频模块、高精度时间间隔计数器及锁存器,其中:
所述归一化数字信号处理模块以及所述高稳定时钟源模块与所述多路分频模块连通,所述多路分频模块与所述高精度时间间隔计数器连通,所述高精度时间间隔计数器与所述锁存器连通,所述归一化数字信号以及所述高稳定时钟源模块信号输入所述多路分频模块,经处理后,分别得到1pps的开门秒信号、1pps的关门秒信号,均送至高精度时间间隔计数器进行计数,并将计数结果送至锁存器保存;
所述中央处理器分别与所述锁存器和所述多路分频模块连通,所述中央处理器通过访问所述锁存器中的数据得到相应的计数值,将相关参数检定标准显示在LCD显示模块上。
9.根据权利要求2所述的儿童车多路检测装置,其特征在于,所述测温模块包括频率计数器、第一测量模块、第二测量模块、第三测量模块、第四测量模块及寄存器,其中:所述第一测量模块、第二测量模块、第三测量模块、第四测量模块均与所述中央处理器连通;
所述中央处理器分别与所述频率计数器和寄存器连通,置于恒温环境中的所述高稳定时钟源模块与所述频率计数器连通,所述高稳定时钟源模块输出的频率信号直接送至频率计数器的测量端,同时外参考信号送至频率计数器的时钟参考端,频率计数器在中央处理器控制使能信号作用下开始计数,并将测量结果送至寄存器中存储。
10.根据权利要求9所述的儿童车多路检测装置,其特征在于,所述第四测量模块包括电压检测模块、程控放大模块、温度补偿模块、压控变换模块、温度采集模块、VCXO模块以及压控变换模块,其中:所述程控放大模块与所述电压检测模块、中央处理器以及压控变换模块连通,用于对光电池检测到的电压信号进行增益放大,其增益倍数由中央处理器进行设置;所述温度采集模块与所述温度补偿模块、VCXO模块连通,由贴地VCXO压控晶体振荡器表面的热敏电阻构成,用于对VCXO模块工作环境温度进行测量;
所述温度补偿模块与所述压控变换模块、中央处理器连通,用于VCXO模块将测温信息转化为电压量,对VCXO模块温度变化引起的输出频率变化进行负反馈型补偿;所述压控变换模块与所述中央处理器、VCXO模块连通,用于在中央处理器的使能下,对程控放大模块及温度补偿模块输出电压进行处理,得到压控电压作用于VCXO模块,使VCXO模块输出信号频率发生变化。
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