基于加速度傳感器的低功耗沖擊記錄儀的實現
本文分析了機械沖擊記錄儀的不足,設計了一種基于加速度傳感器的沖擊記錄儀,該電路采用雙CPU結構,提高了系統的數據處理能力,通過對實時數據的計算和存儲,實現了全程運動(既運輸)過程受沖擊情況監測。
關鍵詞:沖擊記錄儀;沖撞記錄儀;三維沖撞儀;加速度傳感器;震動記錄儀;振動記錄儀;碰撞儀;碰撞記錄儀;運輸沖擊沖撞記錄儀;超低功耗
1 引言
隨著工業自動化水平的不斷發展,產品質量監測、控制手段已經成為保證產品質量標準的*的一環。許多對裝配有較高要求的產品,在運輸過程中也同樣對受到的沖擊有極限要求。受到超過極限的沖擊將給產品帶來傷害,為企業帶來不必要的損失。為監測運輸過程,目前通常的做法是隨產品一起安裝沖擊記錄儀。當前,國內普遍使用的沖擊記錄儀都是機械式沖擊記錄儀,其內部構造象一臺照相機,有上下兩個紙帶卷筒,將記錄紙帶放入上紙筒,紙帶的始端插入下紙筒。在紙帶上方有一個固定記錄筆的金屬橫梁,橫梁上裝有3只記錄筆,分別記錄X、Y、Z3條軸線方向的沖擊力。紙帶的兩側有時間坐標,一邊確定受撞的時間。紙帶上有條格,可讀出受撞的格數值[1]。這種機械式沖擊記錄儀的缺點主要體現在以下幾個方面:機械式沖擊記錄,①記錄紙長度有限可記錄的沖擊數據也就有限,沒有時間日期標志,只有時間坐標;②記錄沖擊范圍只有±5g,達不到標準較高的單位(如國家電力公司)±10g的要求;③為達到三維檢測的要求,同時要安裝三臺才可以,且安裝及讀取都不便;④機械式沖擊記錄儀使用壓感式記錄紙,一方面國內很少能買到這種紙,另一方面記錄紙在潮濕的季節或地區使用時經常出現卡紙、受潮等現象,從而造成丟失記錄數據的嚴重問題;⑤在運輸時有時因運輸方式的不同如海洋運輸時振動幅度過大、振動次數過多、同時還需要經歷鐵路、公路不同的運輸方式才能到達安裝現場等因素,經常出現記錄紙不夠長,未到目的地而記錄紙已用完,丟失了很多重要數據。因此,機械式沖擊記錄儀有著本身不可克服的缺點。微電子技術的迅速發展,特別是電子加速度傳感器技術和單片機技術的迅猛提高,電子智能型沖擊記錄儀也應運而生,為高精密產品的運輸提供可靠的保障,給智能貨車技術的發展[2]。 2沖擊記錄儀的總體設計方案 本文設計的是一種基于電子加速度傳感器的沖擊記錄儀,它的組成原理圖如圖1所示,包括MPS430單片機及開發板、數據存儲單元、實時鐘單元、看門狗單元、加速度傳感器、信號放大與濾波單元、A/D轉換單元以及PC機通訊接口、電源接口、液晶顯示屏接口及單片機ISP(在系統編程)接口等部分。該沖擊記錄儀在設計和實現過程中,主要解決以下幾個主要問題:加速度傳感器的選擇、低功耗芯片的選擇、主板電路的設計。
2.1加速度傳感器的選擇:
加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子
設備,加速力就是當物體在加速過程中作用在物體上的力,加速力可以是常量,也可以是變量。加速度傳感器基本的原理就是由于加速度產生某個介質產生變形,通過測量其變形量并用相關電路轉化成電壓輸出