一種實(shí)用過(guò)載測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘 要：介紹一種實(shí)用的過(guò)載測(cè)試系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)空間三個(gè)垂直方向上數(shù)據(jù)的采集,實(shí)現(xiàn)過(guò)載過(guò)程中過(guò)載量的測(cè)試。
關(guān)鍵詞：過(guò)載;回歸分析;串行通訊
概述
隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,汽車等現(xiàn)代化交通工具日益走進(jìn)眾多家庭,電梯等載人工具的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛,隨之而來(lái)的安全隱患不能不引起社會(huì)的高度重視。過(guò)載量的大小作為衡量運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)綜合性能的一個(gè)重要指標(biāo),日益被提上日程,因?yàn)檫^(guò)載量的大小直接關(guān)系到人身安全,不容忽視。本文介紹了一種便攜式過(guò)載測(cè)試系統(tǒng),使用鋰電池作為供電源,當(dāng)過(guò)載發(fā)生時(shí)能夠在空間三個(gè)垂直方向上采集過(guò)載量并存儲(chǔ),數(shù)據(jù)采集完畢后,可以送入微機(jī)進(jìn)行處理,也可以直接打印結(jié)果。
系統(tǒng)硬件
該測(cè)試系統(tǒng)主要由過(guò)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和通訊軟件組成。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)三個(gè)方向的加速度傳感器采集數(shù)據(jù),而后存入外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。通訊軟件通過(guò)串行口進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取和處理。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用8751單片機(jī)作為主控芯片,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)。整個(gè)系統(tǒng)的組成如圖1所示。
信號(hào)放大電路
本系統(tǒng)的信號(hào)源自三個(gè)沿空間三維方向分布的加速度傳感器輸出的電壓信號(hào),傳感器使用的是3031型加速度傳感器,標(biāo)準(zhǔn)量程為±50g,規(guī)格為0.994mv/g。由于傳感器內(nèi)部含溫補(bǔ)電路,因而不需考慮溫度對(duì)測(cè)量信號(hào)的影響。又由于加速傳感器響應(yīng)的是過(guò)載沖擊量,過(guò)載值的輸出量較小,因此必須采用合適的放大電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大,放大電路必須保證具有一定的對(duì)稱性,減少漂移量,并且應(yīng)具有高輸入阻抗和高共膜抑制比,才能對(duì)微小的差模電壓信號(hào)敏感。另外由于傳感器的輸出特性為非線性,必須采用分段放大的方式才能提高測(cè)試精度。為達(dá)到以上要求,我們采用了如圖2所示的信號(hào)放大電路。
利用回歸分析法,用三段折線段逼近加速度傳感器的輸出曲線,圖2中由線性放大器A3決定基本折線,A2和A1分別決定另外兩條折線。當(dāng)電壓輸入量為ei時(shí),放大器A1、A2和A3的線性放大輸出分別為eo1、eo2和eo3,總的合成特性曲線為：eo=eo1+eo2+eo3。采用分段線性放大的方法,可以大幅減少傳感器由于傳感器的信號(hào)輸出為非線性而造成的誤差。
供電電路設(shè)計(jì)
由于本測(cè)試裝置需要便于攜帶,電源要保證能夠一定的供電時(shí)間,還要體積小,因此選用了鋰電池作為電源,并設(shè)計(jì)了配套的升壓電路。鋰電池的規(guī)格為：1000mAh3.6V,系統(tǒng)所需的電壓為+5V。該系統(tǒng)中采用的電池升壓電路如圖3
