您的当前位置: 首页 > 案例中心

无线气囊温压传感体系规划

时间:2022-10-29 06:02:30 来源:华体会网页登录入口

  :飞行器的气囊打开进程中,内部气体的温度和压力敏捷升高。监测气囊内部状况对研讨气囊打开进程和气囊规划具有重要含义。本文提出一套无线气囊温压传感体系规划,该体系包含传感器、发送器和接纳器,传感器和发送器安置在气囊内部,可丈量气囊内部气体的温度和压力。发送器采纳低功耗规划,运用锂电池供电,能够无线传输数据。接纳器安置在气囊外部,采纳无线通讯方法,操控发送器并接纳测验数据。该体系可便利丈量气囊内部气体温度和压力,而且不会对气囊打开构成影响。

  飞行器气囊内部置有爆炸性药体,药体点燃后会敏捷发生很多气体,气体胀大使气囊打开[1]。气囊运用柔性资料[2]制成,内部气体胀大进程中温度和压力急剧上升,监测气体的温度和压力,可为气囊规划、功用剖析、安全性监测供给依据[3-5]。

  和发送器安置在气囊内部,可感应气囊内部气体的温度和压力,并将丈量数据无线]。接纳器安置在气囊外部,可经过无线方法操控发送器作业,并接纳测验数据。该体系的

  中而不影响气囊打开,在气囊作业进程中可对内部气体的温度和压力进行精确丈量,为把握气囊内部状况、改善气囊设备规划供给测验依据,具有重要的研发含义。

  、发送器和接纳器,传感器由温度传感器和压力传感器组成,别离用于丈量温度和压力。发送器可收集传感器信号,经运算处理后无线发送数据,而且能够接纳、呼应外部接纳器宣布的操控指令。接纳器安置在气囊外部,能够接纳发送器输出的测验数据,完结丈量。体系框图如图1所示,各部分的组成及功用如表1所示。

  气囊温度传感器挑选铂电阻式[8-9]丈量原理,安置在气囊内部,采纳小体积、轻量化规划。温度传感器的最高标定温度为200℃,丈量总精度为±0.5℃。

  温度传感器由外壳、电缆、电衔接器组成,灵敏元件为Pt100铂电阻[10]。传感器的外形结构如图2所示。

  压力传感器用于丈量气囊内部气体静态压力,量程为500kPa。挑选硅压阻式丈量原理[11-13],最高作业温度可达250℃。

  该硅压阻式压力传感器的灵敏元件由硅资料制成,其有用感压面积直径只要2mm。经过向硅片中分散入杂质构成四个臂的惠斯通电桥,电桥将压力信号转化为电压信号。传感器的灵敏元件装在带有微型螺纹的外壳中,直径仅为5mm。经过改动惯例的平面硅膜片方法,选用一种特别形状的硅膜片,能够接受250℃高温,一起在外壳中还封装有电桥平衡元件和温度补偿元件,在细小空间里完成了传感器的温度补偿。传感器的外形如图3所示。

  发送器安置在气囊内部,可与外部设备无线通讯,需求自带电源。发送器供电选用3.3V输出的微型锂电池,外形尺度不大于φ30mm、厚度不大于5mm,电池容量不小于450mAh。发送器选用低功耗规划,不作业情况下为待机形式,功耗为微安级;当接纳到发动信号后,进入作业形式,收集状况下功耗不大于20mA;当向外发射电磁信号时,功耗最大,峰值不超越100mA。以最大功耗继续作业状况核算,400mAh锂电池[14]可确保体系接连作业4h。

  选用高精度、低噪声的外表扩大器LTC2053,经过设置增益将传感器输出的毫伏级电压信号扩大至AD收集模块输入电压范围内。其间温度传感器输出曲线为非线性,在扩大电路中参加反应电阻,可对输出曲线进行开始非线信号收集

  信号收集模块选用16位AD转化器AD7705,以抵达较高信号分辨率。该AD转化器最高采样速率为抵达10MIPS,可在气囊快速打开进程中进行实时性丈量。该AD转化器最大功耗不到1mW,待机电流不到8µA,为微功耗器材,可运用锂电池长期牢靠作业。AD7705具有高速SPI接口,可快速向中心处理器传输数据。温度传感器和压力传感器输出的模仿电压经过AD转化后,转变为数字量送入中心处理器进行数据处理。

  挑选STM32单片机作为中心处理器,完成对数字量信号的线性化处理。该单片机最高作业频率为72MHz,具有多级流水数据处理机制和单周期硬件乘法器,可快速运算、处理数据。该单片机内部集成512KB的Flash存储器和64KB的 SRAM存储器,可为程序代码和运算数据供给足够的存储空间。STM32单片机为3.3V体系而且具有低功耗形式,可运用锂电池长期牢靠作业。运用规范校准设备对温度传感器和压力传感器进行输出校准,将校准数据与收集到的数字量信号进行比对,以得到曲线批改系数。单片机将批改系数存入数据存储器,而且随时调用并参加运算。数据存储器选用非易失性EPROM存储器,可与中心处理器经过I2C总线通讯,完成数据的读取。

  数据以必定的波特率传输,波特率不行太低由于会影响数据传输速率,一起波特率也不行太高由于简略构成传输犯错,波特率挑选9600bps。数据依照字节进行编码,每个字节为10位,1位开始位,8位数据位,1位中止位,如表2所示。

  本测验体系的通讯间隔较短,而且产品尺度受限,挑选FSK调制方法[15-17]能够极大减小体系体积,而且能够满意通讯要求。

  数字信号经过FSK调制后转变为模仿波形,为了满意传输间隔要求需求对调制信号进行功率扩大。常用的集成化信号调制解调模块能够直接输入数字量信号,对信号进行FSK调制和解调,可是输出功率较小,一般不超越16dBm(约40mW),需求进行功率扩大。信号功率扩大可运用高频功率扩大器进行信号扩大。功率扩大电路的根本框图如图8所示。

  贴片振子天线具有体积小、重量轻、精度高、结构简略、功用牢靠的长处,为了满意微型化规划要求,发送器和接纳器的天线]

  。贴片振子天线的水平面波束宽度、波束偏斜及方向图一致性决议了掩盖区方位向的功用好坏。每个扇区天线º时抵达掩盖边际,需求切换到相邻扇区作业。在±60º的切换角域,方向图电平应该有一个合理的下降。电平下降太多时,在切换角域邻近简略引起掩盖盲区掉线;电平下降太少时,在切换角域邻近掩盖发生堆叠,导致相邻扇区搅扰添加。规划中运用的贴片振子天线所示,能够看出该天线º掩盖区要求。

  接纳器与发送器之间进行数据传输时,依照对应的FSK调制解调方法完成通讯对接。FSK信号调制即频率键控是运用数字基带信号操控载波的频率来传输信息的一种调制方法。FSK信号在一个码元周期内的波形表达式如公式1所示,可用频率f1的载波来传输“1”码,用频率为f2的载波来传输“0”码。

  因而FSK调制可用双振荡器f1和f2发生,FSK信号的解调方法有非相干解调,如图10所示。FSK的非相干解调体系[19-20],由两个带宽相同的带通滤波器对f1和f2起到分路作用,用以分隔两路构成两路ASK信号,上支路信号为f1函数,下支路信号为f2函数,经包络检测后别离取出它们的包络。将两路滤波后的包络信号相减,再经过抽样判定,依据调制规矩,当判定值大于等于0时,判定为1,不然判定为0。

  如图11所示把温度传感器和压力传感器放置于保温箱内部,保温箱能够设置温度。实验进程中运用精度等级为±0.2℃的规范温度传感器监测保温箱温度。保温箱外部的加压设备能够给压力传感器供给作业压力。加压设备的精度等级为0.05%FS,量程为5MPa。发送器放置在保温箱外部,与传感器有线衔接。接纳器与发送器坚持2m间隔,与上位机电脑经过串口衔接。实验进程中,从-20℃到+60℃每隔20℃设置一个温度点,在每个温度点保温30min,以确保传感器温度安稳。在每个温度下运用温度传感器测验温度,经过加压设备给压力传感器施加一个进程和回程压力,经发送器和接纳器传输后,在上位机电脑上经过软件读取测验数据。温度和压力测验数据如表4所示。经核算,温度传感器的精确度抵达了±0.5℃。压力传感器的非线%FS,全温度区间范围内温漂系数小于0.05%FS/℃。温度和压力测验技术指标均抵达了较高水平,测验作用杰出。

  无线气囊温压传感体系能够安置埋入气囊内部,在不影响气囊打开的前提下对气囊内部气体的温度和压力进行丈量,可经过外部设备无线接纳数据,并将丈量成果上传至上位机。经过建立的实验测验渠道,在-20℃到+60℃温度区间内,经测验该体系温度丈量精度抵达±0.5℃,压力丈量总精度小于0.2%FS,测验作用杰出。

  将该体系安置于气囊内部,可监测气囊打开进程中内部气体状况,对研讨气囊打开进程、监测气囊作业状况、改善气囊功用具有重要含义。

上一篇:长桥科技第一批券商客户数字化计划交给落地 十余家传统证券商迎来证券事务数字化新时机 下一篇:没有下一篇了

Copyright ©2019 华体会网页登录入口版权所有  

技术支持:华体会网页登录入口