基于加速度傳感器的低功耗沖擊記錄儀的實現(xiàn)

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(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，通過對實時數(shù)據(jù)的計算和存儲，實現(xiàn)了全程運動（既運輸）過程受沖擊情況監(jiān)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(yè)自動化水平的不斷發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測、控制手段已經(jīng)成為保證產(chǎn)品質(zhì)量標準的不可缺少的一環(huán)。許多對裝配有較高要求的產(chǎn)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(chǎn)品帶來傷害，為企業(yè)帶來不必要的損失。為監(jiān)測運輸過程，目前通常的做法是隨產(chǎn)品一起安裝沖擊記錄儀。當前，國內(nèi)普遍使用的沖擊記錄儀都是機械式?jīng)_擊記錄儀，其內(nèi)部構(gòu)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(cè)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(shù)值[1]。這種機械式?jīng)_擊記錄儀的缺點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：機械式?jīng)_擊記錄，①記錄紙長度有限可記錄的沖擊數(shù)據(jù)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?jīng)_擊記錄儀使用壓感式記錄紙，一方面國內(nèi)很少能買到這種紙，另一方面記錄紙在潮濕的季節(jié)或地區(qū)使用時經(jīng)常出現(xiàn)卡紙、受潮等現(xiàn)象，從而造成丟失記錄數(shù)據(jù)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(shù)過多、同時還需要經(jīng)歷鐵路、公路不同的運輸方式才能到達安裝現(xiàn)場等因素，經(jīng)常出現(xiàn)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(shù)據(jù)。因此，機械式?jīng)_擊記錄儀有著本身不可克服的缺點。微電子技術的迅速發(fā)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(chǎn)品的運輸提供可靠的保障，給智能貨車技術的發(fā)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(fā)板、數(shù)據(jù)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(zhuǎn)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(tǒng)編程）接口等部分。該沖擊記錄儀在設計和實現(xiàn)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