加速度传感器ADXL50在导弹行军中的应用

时间:2018-12-20 11:11:11 来源:敖汉旗新闻网 作者:匿名
  

介绍

在导弹车辆行进过程中,车辆上的导弹会受到各种振动的影响。如果振动冲击太大,将导致导弹损坏或损坏。介绍了一种基于ADXL50单片集成加速度传感器的加速度测量方法,用于检测导弹行进过程中导弹的振动冲击。单片集成加速度计ADXL50体积小,方向性好,精度高,时间漂移和温度漂移小;工作在5V单电源下,使用方便,所需外围元件少;高可靠性,可承受500g加速冲击时的动力,可承受2000g加速冲击而不损坏。因此,它可以应用于导弹运输车辆。

1个设计方案

设计方案如图1所示:它由三部分组成:传感器和外围电路,信号处理设备和显示报警电路。传感器和外围电路封装在一个小型屏蔽容器中,并固定在导弹携带车辆上。 ADXL50加速度传感器收集振动加速度信号并输出??相应的电压信号。信号处理部分接收由传感器收集的模拟电压信号并执行模拟。 /数字转换,加速度值显示在LED上,然后判断和处理数据。超过安全范围时,会发出警报,提醒驾驶员注意驾驶。

2传感器和外围电路设计

该计划计划使用美国AD公司生产的ADXL50加速度计作为加速度传感器。该器件集成在单片集成电路上,使用差分电容作为敏感元件,直接输出电压信号,用于信号采集和处理。

2.1 ADXL50的主要技术指标

测量灵敏度为19mV/g;满量程测量范围为±50g;频率响应范围为DC~1 kHz;可以在切换信号的控制下进行自检;内置缓冲放大器可用于输出灵敏度和零加速度输出电平调节。

2.2 ADXL50工作原理和基本测量电路

ADXL50是一个完整的加速度计系统,它将传感器组件与用于累积加速度测量的电路相结合,包括振荡器,解调器,前置放大器,缓冲放大器,参考电源和温度补偿电路。所有这些都集成在单个硅晶圆上。该芯片采用10引脚T0100封装。 10引脚的定义如图2所示。图3是加速度传感器的框图。使用三个外部电容器和三个外部电阻器。 C1用于确定测量系统的带宽。 C1和C2的容量通常选自0至0.22μF,C2通常为0.1μF。在ADXL50出厂前,制造商已将其前置放大器的测量灵敏度调整为19 mV/g,Og时的输出电压VPR为1.8 V.因此,如果加速度为±50g,则VPR=1.8V± O.95V,如果加速度为±20g,则VPR=1.8 V±O.38V。由于VPR上的信号不是标准信号,因此不适合阅读。

显示或数字化。此外,ADXL50前置放大器的注入电流最高可达25μA,驱动能力非常小。因此,需要进一步处理VPR上的信号以满足要求。通常,若干外部电阻器和缓冲放大器形成放大步骤以调节传感器的VPR的Og电位并改善输出信号的灵敏度。

在缓冲的放大加速度信号之后,变化范围优选地在0.5和4.5V之间,使得从电源的两端存在一定的余量。如果正加速度和负加速度的幅度相似,则可以将Og电势调节到大约2.5V。因此,正和负加速度信号在传感器输出端口Vout处具有±2V的变化范围。如果要测量的加速度范围是±50g,则VPR=1.8 V±O,95 V.为了使Vout=2.5V±2.OV,需要放大信号中的AC分量。缓冲放大器的放大系数为-R3/R1,因此如果R1=50kΩ,则可以确定R3=105kΩ。

在图3中,R2的一端接地,因此在0g时Vout=2.5V,R2应满足条件:R2=(1.8×R3)/(Vout-1.8)=270kΩ。

2.3 ADXL50使用时应注意

(1)ADXL50有一个敏感轴,其方向是从第5英尺到第10个引脚(即指向管定位件),如图2所示。传感器测量沿该轴的加速度。设该轴为x轴,与传感器壳体底部平面的x轴垂直的方向为y轴。如果加速度g的方向与传感器底部的xy平面之间的角度是α,则xy平面上的加速度g的分量是gxy=gcosα。此外,加速度分量gxy和传感器敏感轴之间的引脚是β,敏感轴上的gxy分量是gx=gxycosβ=gcosαcosβ。因此,在安装加速度计时,请尝试使敏感轴与加速度方向一致。否则,您必须对测量结果进行必要的修改,以避免过多的错误。(2)ADXL50应安装在电路板上使用。当电路板的谐振频率接近待测加速度的频率时,如果电路板略微松动,则会发生谐振,导致测量结果过大,从而导致错误。因此,在安装电路板时,请选择正确的位置并牢固地固定。在测试系统时,最好以不同的频率进行测试,以识别可能的共振问题。

(3)解调器滤波电容器C1的作用:确定ADXL50的带宽;过滤解调器信号。

3信号处理装置

3.1 ADC0809

ADC0809是一款通用可编程A/D转换器,采用5 V单电源供电,采用逐次逼近转换原理,可实现8 V至5 V输入模拟电压的时分转换。 ADC0809模数转换器的工作时钟具有广泛的适用频率。模数转换器的最大有效工作时钟频率约为3 MHz,最小模数转换周期可达24μs,因此其采样频率高达41 kHz。行进和架设过程中导弹架的振动频率一般不超过200赫兹。根据采样定理,它可以完全满足测量需求。

3.2 MCU及其编程

该计划计划使用MCS51系列微控制器,可直接连接到ADC0809模数转换器。三个加速度计在三个方向(左右方向,上下方向,前后方向)收集振动信号,并通过ADC0809转换器的三个输入端转换为数字信号,然后由单个芯片采集微型计算机。 MCU的主程序首先打开三个存储区,每个存储区为10字节单元,用于存储三个输入收集的数据,然后依次读取ADC0809的三个输入(INO,INl,IN2) 。转换结果显示在LED显示屏上,并与预设的固定数据进行比较:如果它在合格范围内,它将继续循环读取下一个输入的数据,并存储每个输入的最后10次。如果一个输入的数据超出合格范围,首先存储数据,然后继续读取输入N的数据(N下一个:化学工厂中安全仪器系统的应用

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