CZ17893U1

CZ17893U1 - Circuit arrangement to measure acceleration in three axes

Info

Publication number: CZ17893U1
Application number: CZ200719057U
Authority: CZ
Inventors: Pípa@Martin; Plíhal@Jirí
Original assignee: Centrum dopravního výzkumu, v. v. i.; e4t electronics for transportation s. r. o.
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2007-09-24

Description

Technické řešení se týká zapojení pro měření zrychlení ve třech osách.The technical solution relates to a circuit for measuring acceleration in three axes.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Zařízení pro záznam jízdy motorového vozidla, která pro tento účel měří zrychlení vozidla ve třech osách a údaje zaznamenávají na paměťové médium, jsou například známa z WO 98/47109 nebo US 6 067 488. Tato zařízení jsou určena pro zaznamenání průběhu případné nehody a pro možnost její následné rekonstrukce, jsou tedy využívána jako takzvané „černé skříňky“. Základní součástí těchto zařízení jsou gyroskopy, kterými se měří zrychlení ve směru tří os a které jsou ío napojeny na poměrně složité zařízení, umožňující průběžné zaznamenávání naměřených dat, jejich krátkodobé uchovávání, jejich vyhodnocování, zda se jedná či nejedná o stav nehody, atd. Vzhledem k výše uvedené složitosti zařízení a vzhledem k použití gyroskopů jsou tato zařízení relativně nákladná.Motor vehicle recording devices which measure the acceleration of the vehicle in three axes and record the data on a storage medium are for example known from WO 98/47109 or US 6 067 488. These devices are intended to record the course of a possible accident and to its subsequent reconstructions are therefore used as so-called “black boxes”. The basic components of these devices are gyroscopes, which measure the acceleration in the direction of three axes and which are connected to a relatively complex device, allowing continuous recording of measured data, their short-term storage, their evaluation whether or not the state of accident, etc. Due to the complexity of the devices mentioned above and due to the use of gyroscopes, these devices are relatively expensive.

Firmy vlastnící větší vozový park mají často zájem znát běžný styl jízdy řidičů jejich vozidel, ale výše uvedená známá zařízení jsou pro jejich potřeby příliš cenově náročná. Proto je úkolem vynálezu vytvořit jednoduché a levné zapojení pro měření zrychlení ve třech osách.Companies owning a larger fleet are often interested in knowing the normal driving style of their vehicle drivers, but the aforementioned known devices are too expensive for their needs. It is therefore an object of the invention to provide a simple and inexpensive circuit for measuring acceleration in three axes.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky do značné míry eliminuje zapojení pro měření zrychlení ve třech osách podle technického řešení, jehož podstatou je, že je tvořeno akceleromet20 rem, upevněným na předmětu, jehož zrychlení se měří a spojeným přes komunikační sběrnici s hodinami reálného času a s mikroprocesorem s pamětí pro zápis dat o zrychlení přiřazených k údajům o reálném čase.These prior art drawbacks are largely eliminated by the three-axis acceleration measurement circuit according to the invention, which consists of an accelerometer mounted on an object whose acceleration is measured and connected via a communication bus to a real-time clock and a microprocessor memory for writing acceleration data associated with real time data.

Ve výhodném provedení technického řešení je k mikroprocesoru připojena přídavná paměť pro ukládání výsledků měření. V dalším výhodném provedení technického řešení je k mikroproce25 soru připojeno rozhraní pro konfiguraci mikroprocesoru. V jiném výhodném provedení technického řešení je k mikroprocesoru připojeno rozhraní pro výstup dat do počítače. V dalších výhodných provedeních technického řešení je k mikroprocesoru připojen obvod nastavení napěťové úrovně výstupních dat, případně obvod převedení zapojení do úsporného režimu.In a preferred embodiment, an additional memory is attached to the microprocessor to store the measurement results. In a further preferred embodiment of the present invention, a microprocessor configuration interface is connected to the microprocessor 25 of the sensor. In another preferred embodiment of the invention, an interface for outputting data to the computer is connected to the microprocessor. In further preferred embodiments of the invention, a circuit for adjusting the voltage level of the output data, or a circuit for switching the power saving mode, is connected to the microprocessor.

Přehled obrázku na výkreseOverview of the figure in the drawing

Technické řešení bude dále podrobněji popsáno podle přiloženého výkresu, na němž je znázorněno příkladné provedení zapojení pro měření zrychlení ve třech osách podle technického řešení. Příklady provedení technického řešeníThe technical solution will be described in more detail below with reference to the accompanying drawing, which shows an exemplary embodiment of a three-axis acceleration measurement circuit according to the technical solution. Examples of technical solution

Na obrázku znázorněné technické řešení je tvořeno akcelerometrem i, upevněným na předmětu, jehož zrychlení se měří. Tento akcelerometr i je komerčně dostupný elektronický produkt, který měří zrychlení předmětu, na němž je upevněn, ve třech na sebe kolmých osách. Akcelerometr I je spojen přes komunikační sběrnici 2 s hodinami 3 reálného času a s mikroprocesorem 4 s přepisovatelnou pamětí 5 pro zápis dat o zrychlení přiřazených k údajům o reálném čase. Přepisovatelná paměť 5 pro zápis dat o zrychlení je trvalou součástí mikroprocesoru 4. To, že je přepisovatelná znamená, že poté, co ji příchozí data naplní, začnou dále přicházející nová data přepi40 sovat nejstarší uložená data. Aby byla zachována možnost uložení i starších dat, je k mikroprocesoru 4 dále přes sériové rozhraní připojena přídavná paměť 6 pro ukládání výsledků měření. Tato přídavná paměť 6 pro ukládání výsledků měření je vyjímatelná a pro delší časový úsek je možno řadu těchto přídavných pamětí 6 uchovávat v archivu, který je k tomuto účelu zřízen. K.The technical solution shown in the figure consists of an accelerometer 1 mounted on an object whose acceleration is measured. This accelerometer is a commercially available electronic product that measures the acceleration of an object on which it is mounted in three perpendicular axes. The accelerometer 1 is connected via a communication bus 2 to a real-time clock 3 and to a microprocessor 4 with a rewritable memory 5 for writing acceleration data associated with the real-time data. The rewritable memory 5 for writing acceleration data is a permanent part of the microprocessor 4. Being rewritable means that after the incoming data fills it, the incoming new data begins to overwrite the oldest stored data. In order to preserve the possibility of storing even older data, an additional memory 6 for storing the measurement results is connected to the microprocessor 4 via a serial interface. This additional memory 6 for storing the measurement results is removable and for a longer period of time a number of these additional memories 6 can be stored in an archive set up for this purpose. TO.

- 1 CZ 17893 Ul mikroprocesoru 4 je v příkladném provedení dále připojeno rozhraní 7 pro konfiguraci mikroprocesoru. Přes toto rozhraní 7 se programují parametry mikroprocesoru 4, například frekvence snímání dat. Dále je k mikroprocesoru 4 připojeno rozhraní 8 pro výstup dat do počítače. K mikroprocesoru 4 je rovněž připojen obvod 9 nastavení napěťové úrovně výstupních dat a obvod 10 převedení zapojení do úsporného režimu.In the exemplary embodiment, the microprocessor configuration interface 7 is further connected in the exemplary embodiment. The parameters of the microprocessor 4, for example the frequency of data acquisition, are programmed via this interface 7. Further, an interface 8 for outputting data to the computer is connected to the microprocessor 4. Also connected to the microprocessor 4 is the output level voltage level circuit 9 and the sleep mode circuit 10.

V činnosti může být akcelerometr 1 upevněn na příklad na vozidle, jehož zrychlení se měří. Vozidlem může být jak automobil, tak i drážní vozidlo, například tramvaj nebo vlaková lokomotiva. Zrychlení ve všech třech osách se analyzuje a na základě této analýzy se zjišťuje chování řidiče za jízdy. Zrychlení ve směru jízdy vozidla dává obrázek o tom, jak plynule řidič jezdí. Zrychlení ío ve směru vodorovném a současně příčném ke směru jízdy dává přehled o zatáčkách i náhlých vybočeních na trase. Ze zrychlení v tomto směru lze odečíst, jakou rychlostí řidič projíždí zatáčky a jak se přibližuje nebezpečí smyku v těchto zatáčkách. Zrychlení ve směru svislém pak udává změny stoupání na trase, ale i to, jestli řidič vjel do výtluků a jestli do nich vjel rychlostí, která by mohla případně ohrozit bezpečnost jízdy. Akcelerometr I měl v příkladném provedení softwarově přepínatelný měřicí rozsah ±2 g nebo ±6 g.In operation, the accelerometer 1 may be mounted, for example, on a vehicle whose acceleration is measured. The vehicle may be both an automobile and a rail vehicle such as a tram or train locomotive. The acceleration in all three axes shall be analyzed to determine the driving behavior of the driver. Acceleration in the direction of travel gives a picture of how smooth the driver is driving. Acceleration o in the horizontal direction and at the same time transverse to the direction of travel gives an overview of the turns and sudden turns on the route. The acceleration in this direction shows the speed at which the driver makes turns and how the risk of skidding in these turns approaches. Acceleration in the vertical direction then indicates changes in the climb on the route, but also whether the driver has entered the potholes and whether they have entered them at a speed that could potentially jeopardize driving safety. In the exemplary embodiment, the accelerometer I had a software switchable measuring range of ± 2 g or ± 6 g.

Údaje o zrychlení v jednotlivých směrech odcházejí z akcelerometru I přes komunikační sběrnici 2 do mikroprocesoru 4. Současně přicházejí do mikroprocesoru 4 data z hodin 3 reálného času a každému údaji z akcelerometru I je tak přiřazen časový údaj z hodin 3 reálného času. Tento soubor údajů ukládá mikroprocesor 4 do přepisovatelné paměti 5 pro zápis dat o zrychlení. V této přepisovatelné paměti 5 je zpravidla uložen kód programu a zbylá kapacita se použije jako přepisovatelná paměť pro uložení údajů o zrychlení. Kapacita této přepisovatelné paměti 5 pro zápis dat o ziychlení umožňovala záznam několika minut jízdy a proto byla zvolena varianta přídavné paměti 6 pro ukládání výsledků měření, jejíž kapacita byla mnohem větší a která tak umožňovala mnohem delší délku záznamu (desítky hodin). Jak přepisovatelné paměť 5 pro zápis dat o zrych25 lení, tak přídavná paměť 6 pro ukládání výsledků měření byly provedeny jako Flash memory.Acceleration data in each direction is output from accelerometer I via communication bus 2 to microprocessor 4. Simultaneously, data from real-time clock 3 is input to microprocessor 4, and each data from accelerometer I is assigned a time data from real-time clock 3. This data set stores the microprocessor 4 in a rewritable memory 5 for writing acceleration data. Typically, the program code is stored in this rewritable memory 5 and the remaining capacity is used as a rewritable memory for storing acceleration data. The capacity of this rewritable memory 5 to record the acceleration data allowed a few minutes of driving, and therefore a variant of the additional memory 6 for storing measurement results was chosen, the capacity of which was much larger and thus allowed a much longer recording time (tens of hours). Both the rewritable memory 5 for recording acceleration data and the additional memory 6 for storing the measurement results were made as Flash memory.

Mikroprocesor 4 je naprogramován přes standardní rozhraní 7 pro konfiguraci mikroprocesoru 4. Takto lze naprogramovat například frekvenci snímání dat.The microprocessor 4 is programmed via the standard interface 7 for configuring the microprocessor 4. Thus, for example, the data acquisition frequency can be programmed.

Mikroprocesor 4 je rovněž opatřen rozhraním 8 pro výstup dat do počítače. Přes toto rozhraní 8 pro výstup dat do počítače jsou z mikroprocesoru 4 odesílána data o zrychlení přímo, tedy on line, do počítače, který může data v reálném čase vyhodnocovat a vyhodnocení ukládat do své paměti.The microprocessor 4 is also provided with an interface 8 for outputting data to a computer. Via this data output interface 8, the acceleration data is sent directly from the microprocessor 4, i.e. on-line, to the computer, which can evaluate the data in real time and store the evaluation in its memory.

Mikroprocesor 4 byl v příkladném provedení rovněž opatřen obvodem 9 nastavení napěťové úrovně výstupních dat z běžné napěťové úrovně TTL na napěťovou úroveň RS232, používanou v souvislosti s připojením starších počítačů, které nejsou opatřeny rozhraním USB. Pro komfort použití byl mikroprocesor 4 rovněž opatřen obvodem 10 převedení zapojení do úsporného režimu, který se z úsporných důvodů používal v případě, kdy nebylo zapojení po delší dobu používáno.In the exemplary embodiment, microprocessor 4 was also provided with a circuit 9 for adjusting the voltage level of the output data from a conventional TTL voltage level to an RS232 voltage level used in connection with older non-USB-connected computers. For convenience of use, the microprocessor 4 has also been provided with a wiring mode 10, which has been used for economy reasons when wiring has not been used for an extended period of time.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Zapojení podle technického řešení je možno využívat při zkouškách opotřebování vozidel, při hodnocení stylu jízdy řidičů, ale i všude tam, kde je třeba zdokumentovat průběh pohybu měřeného předmětu.Wiring according to the technical solution can be used for testing of vehicle wear, evaluation of driving style, but also wherever it is necessary to document the course of movement of the measured object.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

1. A three-axis acceleration measuring circuit, characterized in that it consists of an accelerometer (1) mounted on an object whose acceleration is measured and connected via a real-time clock (3) via a commu- nication system (2). and a microprocessor (4) with a memory (5) for writing acceleration data associated with the real time data.

A three-axis acceleration measurement circuit according to claim 1, characterized in that an additional memory (6) for storing the measurement results is connected to the microprocessor (4).

5

The three-axis acceleration measurement circuit according to claim 1, characterized in that an interface (7) for configuring the microprocessor (4) is connected to the microprocessor (4).

The three-axis acceleration measurement circuit according to claim 1, characterized in that an interface (8) for outputting data to the computer is connected to the microprocessor (4).

A three-axis acceleration measurement circuit according to claim 1, characterized in that a voltage level adjustment circuit (9) is connected to the microprocessor (4).

The three-axis acceleration measurement circuit according to claim 1, characterized in that a power-saving circuit is connected to the microprocessor (4).

1 drawing