CN220440933U - 基于激光的无线加速度传感器网络时钟同步系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了网络时钟同步领域的基于激光的无线加速度传感器网络时钟同步系统，包括加速度传感器，所述加速度传感器一侧壁上设置有天线，所述加速度传感器另一侧壁上设置有后向反射器和振动电机。本实用新型使用光电激光器、光电二极管和振动器提供了一个简单和低成本的解决方案，与其他需要专用硬件和算法的方法不同，可以使用现成的组件来实现，能够高精度地同步传感器与终端之间的数据，可以应用于除加速度传感器外的各种无线传感器，而且在不需要对传感器电路设计进行重大修改的基础上，很容易地集成到现有的无线传感器中，不需要使用时间戳或其他复杂数据来实现无线传感器和终端之间的时钟同步。
Description
技术领域
本实用新型涉及网络时钟同步领域，具体是基于激光的无线加速度传感器网络时钟同步系统。
背景技术
现有的基于激光的无线加速度传感器网络时钟同步系统的组成部器件较多，需要专用的硬件和算法进行数据处理，成本高，而且由于器件的专一性，其可替代性差，不容易集成到无线传感器中，需要使用时间戳或其他复杂数据来实现无线传感器和终端之间的时钟同步。因此，本领域技术人员提供了基于激光的无线加速度传感器网络时钟同步系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供基于激光的无线加速度传感器网络时钟同步系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
基于激光的无线加速度传感器网络时钟同步系统，包括加速度传感器，所述加速度传感器一侧壁上设置有天线，所述加速度传感器领一侧壁上设置有后向反射器和振动电机，所述后向反射器和振动电机紧挨设置，且所述后向反射器上安装有第二光电二极管，所述加速度传感器一侧设置有控制器，所述控制器一侧壁上分别设置有激光二极管和第一光电二极管，所述控制器上通过电缆连接有终端。
作为本实用新型进一步的方案：所述振动电机与所述第二光电二极管连接，所述加速度传感器通过天线将加速度信号的数据发送到终端。
作为本实用新型进一步的方案：所述后向反射器和振动电机与所述加速度传感器均通过螺钉连接，所述第二光电二极管镶嵌在所述后向反射器上。
作为本实用新型进一步的方案：所述激光二极管和所述第一光电二极管均镶嵌在所述控制器上。
作为本实用新型进一步的方案：所述第二光电二极管用于检测安装在传感器上的后向反射器发出的光。
作为本实用新型进一步的方案：所述天线底端一体成型有球头，所述球头外围设置有与所述加速度传感器插接安装的安装基座，所述安装基座底端位于所述球头处通过螺纹连接有锁紧螺钉，所述锁紧螺钉与所述球头结合部位为球面凹槽结构，所述安装基座上位于所述球头的顶部为球面结构，且所述安装基座与所述锁紧螺钉螺纹连接部位的小径尺寸大于所述球头的直径。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型使用光电激光器、光电二极管和振动器提供了一个简单和低成本的解决方案，与其他需要专用硬件和算法的方法不同，可以使用现成的组件来实现，能够高精度地同步传感器与终端之间的数据，可以应用于除加速度传感器外的各种无线传感器，而且在不需要对传感器电路设计进行重大修改的基础上，很容易地集成到现有的无线传感器中，不需要使用时间戳或其他复杂数据来实现无线传感器和终端之间的时钟同步。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型中天线的安装结构图。
图中：1、控制器；2、激光二极管；3、第一光电二极管；4、加速度传感器；5、后向反射器；6、第二光电二极管；7、振动电机；8、天线；9、电缆；10、终端；11、安装基座；12、球头；13、锁紧螺钉。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-2，本实用新型实施例中，基于激光的无线加速度传感器网络时钟同步系统，包括加速度传感器4，加速度传感器4一侧壁上设置有天线8，加速度传感器4领一侧壁上设置有后向反射器5和振动电机7，后向反射器5和振动电机7紧挨设置，且后向反射器5上安装有第二光电二极管6，加速度传感器4一侧设置有控制器1，控制器1一侧壁上分别设置有激光二极管2和第一光电二极管3，控制器1上通过电缆9连接有终端10。
通过采用上述技术方案，使用光电激光器、光电二极管和振动器提供了一个简单和低成本的解决方案，与其他需要专用硬件和算法的方法不同，可以使用现成的组件来实现，能够高精度地同步传感器与终端10之间的数据，采用高速、灵敏的器件，能够准确检测和记录脉冲冲击和光信号，实现精确同步，可以应用于除加速度传感器4外的各种无线传感器。这种通用性使该专利适用于各种行业和领域，包括机器人、自动驾驶汽车和环境监测，而且在不需要对传感器电路设计进行重大修改的基础上，很容易地集成到现有的无线传感器中，不需要使用时间戳或其他复杂数据来实现无线传感器和终端10之间的时钟同步。
其中，振动电机7与第二光电二极管6连接，加速度传感器4通过天线8将加速度信号的数据发送到终端10。
其中，后向反射器5和振动电机7与加速度传感器4均通过螺钉连接，第二光电二极管6镶嵌在后向反射器5上，可以通过激光串联同时触发，当激光束照射到反向反射器上时，第一光电二极管3触发振动器产生脉冲冲击，传感器感知到脉冲冲击并同时反射光束。
其中，激光二极管2和第一光电二极管3均镶嵌在控制器1上。
其中，第二光电二极管6用于检测安装在传感器上的后向反射器5发出的光。
其中，天线8底端一体成型有球头12，球头12外围设置有与加速度传感器4插接安装的安装基座11，安装基座11底端位于球头12处通过螺纹连接有锁紧螺钉13，锁紧螺钉13与球头12结合部位为球面凹槽结构，安装基座11上位于球头12的顶部为球面结构，且安装基座11与锁紧螺钉13螺纹连接部位的小径尺寸大于球头12的直径。
通过采用上述技术方案，可以通过转动天线8，实现对其角度调节，调节完毕后，可以通过拧紧锁紧螺钉13实现对球头12的固定，极其方便，而且，可以通过取下锁紧螺钉13，实现对天线8连通球头12的拆除和更换操作，极其高效。
本实用新型的时钟同步解决方案包括如下步骤：
步骤1.在传感器上安装一个可以通过激光束触发的电路。该电路由光电二极管和振荡器串联组成。光电二极管安装在一个反向反射器内。
步骤2.在激光二极管2附近安装光电二极管，并连接端子上。光电二极管可以检测安装在传感器上的后向反射器5发出的光。
步骤3.操作者使用激光二极管2来触发振动器，从而产生一个脉冲振动器和光反射。
步骤4.终端10可以无延迟地记录从反射器T1接收光的时间。
步骤5.传感器将记录的加速度以及脉冲发送到终端10，需要注意的是，该信号在时间T2处有一定的延迟，需要同步。
T1和T2看起来几乎相等，但由于设备内部时钟和网络延迟的差异，它们可能有显著的差异，终端10通过移位将接收光照的时间T1与脉冲信号的时间T2匹配，信号的转移时间ΔT计算公式如下：
ΔT＝T2-T1
可以实现高精确的同步，并且也可以对建筑物内的所有传感器进行重复的同步操作，确保传感器与终端10时钟的精确时间同步。
步骤6.终端10将加速度数据偏移Δ个单位，确保光电二极管接收到的光和脉冲信号匹配，实现传感器和终端10的精确同步。
工作原理：控制器1用于操作激光二极管2和第一光电二极管3，第一光电二极管3安装在激光二极管2旁边，激光二极管2向安装在加速度传感器4上的后向反射器5发射光束，后向反射器5将从激光二极管2发出的光束反射到控制器1，第一光电二极管3将光转换成信号，通过电缆9发送到终端10，终端10记录接收信号(T1)的时间，振动电机7由第二光电二极管6触发，产生脉冲信号，由加速度传感器4感知，加速度传感器4通过天线8将加速度信号的数据发送到终端10。终端10检测由振动电机7产生并被加速度传感器4感知的脉冲信号(T2)的时间，第一光电二极管3在振动信号中记录的脉冲时间与所探测到的光的时间是不相等的，由于天线8发送加速度数据的延迟和终端10接收数据的延迟，存在一定的差异(Δ)，计算如下：
ΔT＝T2-T1
由于光电二极管接收由反向反射器反射的光的速度要快于接收来自加速度传感器4的加速度信号的速度。因此，为了与之相匹配，加速度信号就需要向后移动Δ个数量单位。借此，就实现了无线加速度传感器4和终端10的时钟同步。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.基于激光的无线加速度传感器网络时钟同步系统，包括加速度传感器(4)，其特征在于：所述加速度传感器(4)一侧壁上设置有天线(8)，所述加速度传感器(4)另一侧壁上设置有后向反射器(5)和振动电机(7)，所述后向反射器(5)和振动电机(7)紧挨设置，且所述后向反射器(5)上安装有第二光电二极管(6)，所述加速度传感器(4)一侧设置有控制器(1)，所述控制器(1)一侧壁上分别设置有激光二极管(2)和第一光电二极管(3)，所述控制器(1)上通过电缆(9)连接有终端(10)。
2.根据权利要求1所述的基于激光的无线加速度传感器网络时钟同步系统，其特征在于：所述振动电机(7)与所述第二光电二极管(6)连接，所述加速度传感器(4)通过天线(8)将加速度信号的数据发送到终端(10)。
3.根据权利要求1所述的基于激光的无线加速度传感器网络时钟同步系统，其特征在于：所述后向反射器(5)和振动电机(7)与所述加速度传感器(4)均通过螺钉连接，所述第二光电二极管(6)镶嵌在所述后向反射器(5)上。
4.根据权利要求1所述的基于激光的无线加速度传感器网络时钟同步系统，其特征在于：所述激光二极管(2)和所述第一光电二极管(3)均镶嵌在所述控制器(1)上。
5.根据权利要求1所述的基于激光的无线加速度传感器网络时钟同步系统，其特征在于：所述第二光电二极管(6)用于检测安装在传感器上的后向反射器(5)发出的光。
6.根据权利要求1所述的基于激光的无线加速度传感器网络时钟同步系统，其特征在于：所述天线(8)底端一体成型有球头(12)，所述球头(12)外围设置有与所述加速度传感器(4)插接安装的安装基座(11)，所述安装基座(11)底端位于所述球头(12)处通过螺纹连接有锁紧螺钉(13)，所述锁紧螺钉(13)与所述球头(12)结合部位为球面凹槽结构，所述安装基座(11)上位于所述球头(12)的顶部为球面结构，且所述安装基座(11)与所述锁紧螺钉(13)螺纹连接部位的小径尺寸大于所述球头(12)的直径。
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