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智能加速度传感器的规划

1引言对于传统的加速度传感器而言,由于只具有感知环境,输出模拟信号的功能,应用范围受到了很大限制,譬如,在车…

1 导言

关于传统的加速度传感器而言,因为只具有感知环境,输出模拟信号的功用,运用规模遭到了很大约束,比如,在车辆振荡测验行车实验中,就需求装备电脑、数据采集卡等设备。不光设备贵重,而且因为车辆需求内行驶过程中测验,所以就必须加长信号传输线,既带来了丈量的不方便,也导致因为外界环境的搅扰测验差错的加大。现有的测振仪因为存在着大多价格贵重,操作杂乱,丈量精度较低的缺点,很大程度上约束了它的广泛运用。

本文规划了一种智能压阻式加速度传感器,有效地克服了关于传统加速度传感器的输出特性简单受噪声、温度、电源纹波、湿度等多种要素的搅扰,避免了运用场合的局限性,完成了加速度的准确丈量。

2 硬件组成

依据智能加速度传感器的运用要求,在硬件电路上首要考虑以下几方面的问题 :尽量选用集成化程度高的芯片,以减小主机体积,满意便携运用要求;选用低功耗的元器件,满意仪器长期作业要求;选用宽作业温度规模的元器件,满意仪器在户外作业条件。依据以上准则构建了智能传感器的硬件电路,其组成如图1所示。智能加速度传感器首要由灵敏元件、信号调度电路、A/D转化器、典型的单片机体系、键盘和电源等组成。

智能加速度传感器的作业原理是 :灵敏元件将测点的加速度信号转化为相应的电信号,进入前置扩大电路,经过信号调度电路改进信号的信噪比,再进行模数转化得到数字信号,最终送入计算机,计算机再进行数据存储和显现。

2.1 灵敏元件

体系选用在现在广泛运用于工业主动操控、轿车及其它车辆、振荡及地震测验,科学丈量等范畴的硅微加速度传感元件,其结构及等效桥式电路如图2所示。

当传感元件以加速度a运动时,质量块遭到一个与加速度方向相反的惯性力效果,产生与加速度成正比a的形变,使悬臂梁也随之产生应力和应变。该变形被粘贴在悬臂梁上的分散电阻感遭到。依据硅的压阻效应,分散电阻的阻值产生与应变成正比的改变,将这个电阻作为电桥的一个桥臂,经过丈量电桥输出电压的改变能够完成对加速度的丈量[1]。

2.2 P89LPC932单片机体系

作为智能传感器的中心,单片机的选用首要是考虑到智能传感器的丈量速度、精度、分辨率和其自身的数据处理才能,而且还要考虑到其与计算机的网络通讯功用。文中挑选具有高集成度、低功耗、低本钱等特色的P89LPC932单片机作为其作智能传感器的微操控器。它选用高性能的处理器结构,指令执行时间只需2~4个时钟周期,6倍于规范80C51单片机,而且具有增强型UART,具有帧过错检测、主动地址检测和通用的中止功用,I2C和SPI通讯端口。而且P89LPC932还集成了许多体系级的功用,可大大削减元件的数目并降低了体系的本钱。一起,考虑到智能加速度传感器在测验过程中需求记载很多数据,单片机体系专门装备了全集成化而且不需规划改写操控接口的8kB动态RAM2186,作为数据存储器。

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