专利名称：一种离心式微机械加速度传感器无线标定系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及微机械加速度传感器标定技术领域，特别涉及一种离心式微机械加速 度传感器无线标定系统。
背景技术：
对目前微机械加速度传感器标定系统进行改造的目的是为了提高加速度传感器 数据采集的效率，简化相应的硬件结构和采集流程。目前传统的离心式微机械加速度传感 器标定系统利用离心机产生的离心加速度对放在转盘径向的加速度传感器施加一定的加 速度，该加速度计算公式为a = r 2，其中a为传感器所受的离心加速度，r为转盘圆心到加 速度传感器半径，ω为转盘旋转角速度，加速度传感器由此产生的信号输出以及自身供电 则依靠离心机转盘的导电滑环，传统离心式微机械加速度传感器标定系统存在结构复杂、 体积大、功耗高、时间精度和灵敏度低的缺点。

发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种离心式微机械加速度 传感器无线标定系统，利用无线传输的方式代替传统的导电滑环连接方式，电路使用低功 耗电子器件，具有结构简单、体积小、功耗低、时间精度和灵敏度高的优点。为了达到上述目的，本发明采取具体技术方案为一种离心式微机械加速度传感器无线标定系统，包括离心机转盘IV，离心机转盘 IV的中心配置有电机转轴VI，离心机转盘径向开有凹槽VII，凹槽VII的一端配置有转盘 配重V，另一端固定有数据采集发射部分，数据采集发射部分包括无线收发模块I，无线收 发模块I的接口与加速度传感器数据采集发射底板II的无线收发模块I接口相连，加速度 传感器数据采集发射底板II的输入端与待测的微机械加速度传感器连接，加速度传感器 数据采集发射底板II通过加速度传感器固定夹具III固定在离心机转盘凹槽VII的一端； 数据接收部分包括无线收发模块I，无线收发模块I的接口与加速度传感器数据采集接收 底板VIII的无线收发接口相连，加速度传感器数据采集接收底板VIII的USB模块作为输 出端通过电缆IX与电脑主机X的USB接口相连，数据采集发射部分与数据接收部分间距为 10米以内。所述无线收发模块I包括CPU模块和接口两个部分，在数据接收部分，无线收发模 块I的天线为输入端，与无线收发模块I中CPU的输入端相连，CPU的输出端与无线收发模 块I的接口相连；在数据采集发射部分，无线收发模块I的天线为输出端，与无线收发模块 I中CPU的输出端相连，CPU的输入端与无线收发模块I的接口相连。所述无线收发模块I的CPU模块包括CPU芯片Ul，CPU芯片Ul的7f、20f和47f 管脚接电源VDD，22f管脚接电阻R3后接地GND，26f管脚接电阻R2后接地GND，23f管脚接 电源￥00和电容07，24€管脚接￥0和电容08后接地，25厂27厂28厂29厂3(^、31厂35厂36厂 37f.38f.39f和40f管脚接电源VCC，42f管脚接电容C5后接地GND，44f和45f管脚接晶体振荡器Y2，19f和21f管脚接晶体振荡器Y1，整个芯片的9f If管脚分别引出为Pl. O Pl. 7，Ilf 18f 管脚分别引出为 PO. 0、P0. 1、P0. 2RXD, P0. 3TXD、P0. 4、P0. 5、P0. 6、P0. 7， 45f、46f和48f管脚分别引出为P2. 2、P2. 1、P2. 0，这些管脚为芯片的通用I/O 口，32f、33f 和34f管脚接电感Ll L3、电容C13和天线El，芯片的电源VCC和VDD均并联电容Cl，C2， C3, C4, C14 和 C15 接地。所述的无线收发模块I的接口为双排针Jl，双排针Jl的排针Ia管脚接电源VDD 2a管脚接无线收发模块I的CPU的第4f管脚Pl. 4，3a管脚接无线收发模块I的CPU的第 14f管脚P0. 3TXD，4a管脚接无线收发模块I的CPU的第3f管脚Pl. 5，5a管脚接无线收发 模块I的CPU的第13f管脚P0. 2RXD，6a管脚接无线收发模块I的CPU的第If管脚Pl. 7， 7a管脚接无线收发模块I的CPU的第6f管脚PL 2,8a管脚接无线收发模块I的CPU的第 2f管脚PL 6,9a管脚接无线收发模块I的CPU的第IOf管脚RESET，IOa管脚接无线收发模 块I的CPU的第12f管脚P0. 1,11a管脚接无线收发模块I的CPU的第5f管脚Pl. 3，12a管 脚接无线收发模块I的CPU的第15f管脚P0. 4，13a管脚接无线收发模块I的CPU的第46f 管脚P2. 1，14a管脚接无线收发模块I的CPU的第18f管脚P0. 7，15a管脚接无线收发模块 I的CPU的第45f管脚P2. 2，16a管脚接无线收发模块I的CPU的第17f管脚P0. 6，17a管 脚接无线收发模块I的CPU的第Ilf管脚P0. 0，18a管脚接无线收发模块I的CPU的第16f 管脚P0. 5，19a管脚接地GND，20a管脚接无线收发模块I的CPU的第48f管脚P2. 0。所述的加速度传感器数据采集发射底板II，包括无线收发模块接口、传感器接口 和电源模块三部分，无线收发模块接口输入端连接传感器接口，输出端连接无线收发模块 I，传感器接口输入端连接待测加速度传感器，电源模块连接无线收发模块I和待测加速度 传感器。所述的加速度传感器数据采集发射底板II的无线收发模块接口为双排针J2，双 排针J2的Ib管脚接电源VCC，并联电容C19和电解电容C20后接地，2b管脚接无线收发 模块I的CPU的第4f管脚Pl. 4，3b管脚接无线收发模块I的CPU的第14f管脚P0. 3TXD， 4b管脚接无线收发模块I的CPU的第3f管脚Pl. 5，5b管脚接无线收发模块I的CPU的第 13f管脚P0. 2RXD，6b管脚接无线收发模块I的CPU的第If管脚Pl. 7，7b管脚接无线收发 模块I的CPU的第6f管脚Pl. 2，8b管脚接无线收发模块I的CPU的第2f管脚Pl. 6，9b管 脚接无线收发模块I的CPU的第IOf管脚RESET，接按键Sl后接地，Ib和9b管脚间并联电 阻R4，IOb管脚接无线收发模块I的CPU的第12f管脚P0. 1，lib管脚接无线收发模块I的 CPU的第5f管脚Pl. 3，12b管脚接无线收发模块I的CPU的第15f管脚P0. 4，13b管脚接 无线收发模块I的CPU的第46f管脚P2. 1，14b管脚接无线收发模块I的CPU的第18f管 脚P0. 7，15b管脚接无线收发模块I的CPU的第45f管脚P2. 2，16b管脚接无线收发模块I 的CPU的第17f管脚P0. 6，17b管脚接无线收发模块I的CPU的第Ilf管脚P0. 0，18b管脚 接无线收发模块I的CPU的第16f管脚P0. 5，19b管脚接地GND，20b管脚接无线收发模块 I的CPU的第48管脚P2. 0。所述的加速度传感器数据采集发射底板II的传感器接口为双排针J3，排针J3的 Ic管脚接电源VCC，2c管脚接电源VCC，3c管脚接无线收发模块I的CPU的第1 If管脚P0. 0， 4c管脚接无线收发模块I的CPU的第6f管脚Pl. 2，5c管脚接无线收发模块I的CPU的第 12f管脚P0. 1,6c管脚接无线收发模块I的CPU的第5f管脚Pl. 3，7c管脚接无线收发模块I的CPU的第13f管脚PO. 2RXD，8c管脚接无线收发模块I的CPU的第4f管脚Pl. 4，9c 管脚接无线收发模块I的CPU的第14f管脚P0. 3TXD，IOc管脚接无线收发模块I的CPU的 第3f管脚Pl. 5，Ilc管脚接无线收发模块I的CPU的第15f管脚P0. 4，12c管脚接无线收 发模块I的CPU的第2f管脚Pl. 6，13c管脚接无线收发模块I的CPU的第16f管脚P0. 5， 14c管脚接无线收发模块I的CPU的第If管脚Pl. 7，15c管脚接无线收发模块I的CPU的 第17f管脚P0. 6，16c管脚接无线收发模块I的CPU的第46f管脚P2. 1，17c管脚接无线收 发模块I的CPU的第18f管脚P0. 7，18c管脚接无线收发模块I的CPU的第45f管脚P2. 2， 19c管脚接地GND，20c管脚接地GND。所述的加速度传感器数据采集发射底板II的电源模块包括碱性干电 池BTl BT3，BT1 BT3为串联，并联到二极管IN5819两端，二极管IN5819的正极接电池组正极，负 极接电池负极，稳压芯片U2的3g管脚接电容C16后接地，Ig管脚接地GND，2g管脚并联电 解电容C17和电容C18，接红色LED管RLEDl的正极，红色LED管RLEDl的正极接电源VCC， 负极接电阻R5后接地GND。所述的加速度传感器固定夹具IV的下侧突起部分4固定在离心机转盘的凹槽处， 一侧的臂3上分别配置有两个安装孔2，另一侧远离臂3的中心位置配置有安装孔1。所述的加速度传感器数据采集接收底板VIII包括无线收发接口、USB模块和JTAG 程序下载模块三个部分，无线收发接口的输入端接无线收发模块I，输出端接USB模块的输 入端，USB模块的输出端接电脑的USB输入接口，JTAG程序下载模块的输入端接电脑，输出 端接无线收发模块I的输入端。所述的加速度传感器数据采集接收底板VIII的无线收发接口为双排针J4，双排 针J4的Id管脚接电源VCC，并联电容C24和电解电容C25后接地，2d管脚接无线收发模块 I的CPU的第4f管脚Pl. 4，3d管脚接无线收发模块I的CPU的第14f管脚P0. 3TXD，4d管 脚接无线收发模块I的CPU的第3f管脚Pl. 5，5d管脚接无线收发模块I的CPU的第13f 管脚P0. 2RXD，6d管脚接无线收发模块I的CPU的第If管脚Pl. 7，7d管脚接无线收发模块 I的CPU的第6f管脚PL 2，8d管脚接无线收发模块I的CPU的第2f管脚PL 6，9d管脚接 无线收发模块I的CPU的第IOf管脚RESET，接按键S2后接地，Id和9d管脚间并联电阻 Rll, IOd管脚接无线收发模块I的CPU的第12f管脚P0. 1，Ild管脚接无线收发模块I的 CPU的第5f管脚Pl. 3，12d管脚接无线收发模块I的CPU的第15f管脚P0. 4，13d管脚接 无线收发模块I的CPU的第46f管脚P2. 1，14d管脚接无线收发模块I的CPU的第18f管 脚P0. 7，15d管脚接无线收发模块I的CPU的第45f管脚P2. 2，16d管脚接无线收发模块I 的CPU的第17f管脚P0. 6，17d管脚接无线收发模块I的CPU的第Ilf管脚P0. 0，18d管脚 接无线收发模块I的CPU的第16f管脚P0. 5，19d管脚接地GND，20d管脚接无线收发模块 I的CPU的第48f管脚P2. 0。所述的加速度传感器数据采集接收底板VIII的USB模块包括主控芯片U3，主控 芯片U3为PL2303，U3的Ih管脚接无线收发模块I的CPU的第13f管脚P0. 2RXD，4h管脚 接VDD，5h管脚无线收发模块I的CPU的第14f管脚P0. 3TXD，7h管脚接地GND，13h管脚接 电阻R7后接USB 口电源V_USB，14h管脚接电阻R6后接USB 口电源V_USB，15h管脚接电阻 R9后接USB B型口的3i管脚，16h管脚电阻R8后接USB B型口的2i管脚，17h管脚接电源 VDD,接电容C23后接USB B型口 4i和5i管脚，18h管脚接地GND, 19h、20h和24h管脚接USB 口电源V_USB，21h、25h和26h管脚接地GND，27h和28h管脚分别串联电容C22和C21， 并联晶振XI。所述的加速度传感器数据采集接收底板VIII的JTAG程序下载模块为双排针J5， 双排针J5的Ie管脚接地GND，2e管脚接VCC，3e管脚连接无线收发模块I的CPU的第45f 管脚P2.2，4e管脚连接无线收发模块I的CPU的第46f管脚P2. 1，7e管脚连接无线收发模 块I的CPU的第IOf管脚RESET，5e，6e，8e，9e和IOe管脚悬空。本发明的工作原理为本发明结合微机械加速度传感器、无线传输技术和传统离心机，实现对微机械加 速度传感器输出数据的无线发送、接收和分析。由于本发明全部采用低功耗电子元件，并且利用无线传输方式代替传统的导电环 连接方式，故而具有功耗低、结构简单、体积小、安装方便、时间精度和灵敏度高等优点。


图1是本发明的数据采集发射部分结构示意图。图2是本发明的数据接收部分结构示意图。图3是本发明的无线收发模块I的CPU模块电路图。图4是本发明的无线收发模块I的无线收发接口电路图。图5是本发明的加速度传感器数据采集发射底板II的无线收发接口电路图。图6是本发明的加速度传感器数据采集发射底板II的传感器接口电路图。图7是本发明的加速度传感器数据采集发射底板II的电源模块电路图。图8是本发明的加速度传感器固定夹具IV结构示意图。图9是本发明的加速度传感器数据采集接收底板VIII的无线收发模块接口电路 图。图10是本发明的加速度传感器数据采集接收底板VIII的USB模块电路图。图11是本发明的加速度传感器数据采集接收底板VIII的JTAG程序下载模块电 路图。
具体实施例方式参见图1和图2，一种离心式微机械加速度传感器无线标定系统，包括离心机转盘 IV，离心机转盘IV的中心配置有电机转轴VI，离心机转盘径向开有凹槽VII，凹槽VII的一 端配置有转盘配重V，另一端固定有数据采集发射部分，数据采集发射部分包括无线收发模 块I，无线收发模块I的接口与加速度传感器数据采集发射底板II的无线收发模块I接口 相连，加速度传感器数据采集发射底板II的输入端与待测的微机械加速度传感器连接，力口 速度传感器数据采集发射底板II通过加速度传感器固定夹具III固定在离心机转盘凹槽 VII的一端；数据接收部分包括无线收发模块I，无线收发模块I的接口与加速度传感器数 据采集接收底板VIII的无线收发接口相连，加速度传感器数据采集接收底板VIII的USB 模块作为输出端通过电缆IX与电脑主机X的USB接口相连，数据采集发射部分与数据接收 部分的距离为10米以内。所述无线收发模块I包括CPU模块和接口两个部分，在数据接收部分，无线收发模块I的天线为输入端，与无线收发模块I中CPU的输入端相连，CPU的输出端与无线收发模 块I的接口相连；在数据采集发射部分，无线收发模块I的天线为输出端，与无线收发模块 I中CPU的输出端相连，CPU的输入端与无线收发模块I的接口相连。参见图3，所述无线收发模块I的CPU模块包括CPU芯片Ul，CPU芯片Ul的7f、20f 和47f管脚接电源VDD，22f管脚接电阻R3后接地GND，26f管脚接电阻R2后接地GND，23f 管脚接电源VDD和电容C7，24f管脚接VCC和电容C8后接地，25f、27f、28f、29f、30f、31f、 35f、36f、37f、38f、39f和40f管脚接电源VCC，42f管脚接电容C5后接地GND，44f和45f 管脚接晶体振荡器Y2，19f和21f管脚接晶体振荡器Y1，整个芯片的9f If管脚分别引 出为 Pl. 0 Pl. 7，Ilf 18f 管脚分别引出为 P0. 0、P0. UPO. 2RXD, Ρ0. 3TXD、P0. 4,P0. 5、 P0. 6、P0. 7，45f、46f和48f管脚分别引出为P2. 2、P2. 1、P2. 0，这些管脚为芯片的通用I/O 口，32f、33f和34f管脚接电感Ll L3、电容C13和天线El，芯片的电源VCC和VDD均并联 电容 Cl, C2, C3, C4, C14 和 C15 接地。参见图4，所述的无线收发模块I的接口为双排针Jl，双排针Jl的排针Ia管脚接 电源VDD，2a管脚接无线收发模块I的CPU的第4f管脚Pl. 4，3a管脚接无线收发模块I的 CPU的第14f管脚P0. 3TXD，4a管脚接无线收发模块I的CPU的第3f管脚Pl. 5，5a管脚接 无线收发模块I的CPU的第13f管脚P0. 2RXD，6a管脚接无线收发模块I的CPU的第If管 脚PI. 7,7a管脚接无线收发模块I的CPU的第6f管脚PL 2,8a管脚接无线收发模块I的 CPU的第2f管脚PL 6,9a管脚接无线收发模块I的CPU的第IOf管脚RESET，IOa管脚接 无线收发模块I的CP U的第12f管脚P0. 1,11a管脚接无线收发模块I的CPU的第5f管脚 Pl. 3，12a管脚接无线收发模块I的CPU的第15f管脚P0. 4，13a管脚接无线收发模块I的 CPU的第46f管脚P2. 1，14a管脚接无线收发模块I的CPU的第18f管脚P0. 7，15a管脚接 无线收发模块I的CPU的第45f管脚P2. 2，16a管脚接无线收发模块I的CPU的第17f管 脚P0. 6，17a管脚接无线收发模块I的CPU的第Ilf管脚P0. 0，18a管脚接无线收发模块I 的CPU的第16f管脚P0. 5，19a管脚接地GND，20a管脚接无线收发模块I的CPU的第48f 管脚P2. 0。参见图5，所述的加速度传感器数据采集发射底板II的无线收发模块接口为双排 针J2，双排针J2的Ib管脚接电源VCC，并联电容C19和电解电容C20后接地，2b管脚接 无线收发模块I的CPU的第4f管脚Pl. 4，3b管脚接无线收发模块I的CPU的第14f管脚 P0. 3TXD，4b管脚接无线收发模块I的CPU的第3f管脚Pl. 5，5b管脚接无线收发模块I的 CPU的第13f管脚P0. 2RXD，6b管脚接无线收发模块I的CPU的第If管脚Pl. 7，7b管脚接 无线收发模块I的CPU的第6f管脚Pl. 2，8b管脚接无线收发模块I的CPU的第2f管脚 Pl. 6，9b管脚接无线收发模块I的CPU的第IOf管脚RESET，接按键Sl后接地，Ib和9b管 脚间并联电阻R4，IOb管脚接无线收发模块I的CPU的第12f管脚P0. 1，lib管脚接无线收 发模块I的CPU的第5f管脚Pl. 3，12b管脚接无线收发模块I的CPU的第15f管脚P0. 4， 13b管脚接无线收发模块I的CPU的第46f管脚P2. 1，14b管脚接无线收发模块I的CPU的 第18f管脚P0. 7，15b管脚接无线收发模块I的CPU的第45f管脚P2. 2，16b管脚接无线收 发模块I的CPU的第17f管脚P0. 6，17b管脚接无线收发模块I的CPU的第Ilf管脚P0. 0， 18b管脚接无线收发模块I的CPU的第16f管脚P0. 5，19b管脚接地GND，20b管脚接无线收 发模块I的CPU的第48f管脚P2. 0，电解电容C19和电容C20为电源VCC的滤波电容，滤除交流成分，按键Si为加速度传感器数据采集发射底板II上的无线收发模块I提供复位信号。参见图6，所述的加速度传感器数据采集发射底板II的传感器接口为双排针J3， 排针J3的Ic管脚接电源VCC，2c管脚接电源VCC，3c管脚接无线收发模块I的CPU的第 Ilf管脚P0. 0,4c管脚接无线收发模块I的CPU的第6f管脚Pl. 2，5c管脚接无线收发模块 I的CPU的第12f管脚P0. 1，6c管脚接无线收发模块I的CPU的第5f管脚Pl. 3，7c管脚接 无线收发模块I的CPU的第13f管脚P0. 2RXD，8c管脚接无线收发模块I的CPU的第4f管 脚Pl. 4，9c管脚接无线收发模块I的CPU的第14f管脚P0. 3TXD，IOc管脚接无线收发模块 I的CPU的第3f管脚Pl. 5，Ilc管脚接无线收发模块I的CPU的第15f管脚P0. 4，12c管 脚接无线收发模块I的CPU的第2f管脚Pl. 6，13c管脚接无线收发模块I的CPU的第16f 管脚P0. 5，14c管脚接无线收发模块I的CPU的第If管脚Pl. 7，15c管脚接无线收发模块 I的CPU的第17f管脚P0. 6，16c管脚接无线收发模块I的CPU的第46f管脚P2. 1，17c管 脚接无线收发模块I的CPU的第18f管脚P0. 7，18c管脚接无线收发模块I的CPU的第45f 管脚P2. 2，19c管脚接地GND，20c管脚接地GND。参见图7，所述的加速度传感器数据采集发射底板II的电源模块包括碱性干电池 BTl BT3，BT1 BT3为串联，并联到二极管IN5819两端，二极管IN5819的正极接电池组 正极，负极接电池负极，稳压芯片U2的3g管脚接电容C16后接地，Ig管脚接地GND，2g管脚 并联电解电容C17和电容C18，接红色LED管RLEDl的正极，红色LED管RLEDl的正极接电 源VCC，负极接电阻R5后接地GND，该电源模块可以将碱性干电池的电压稳定后输出，为整 个加速度传感器数据采集发射底板II提供电能。参见图8，所述的加速度传感器固定夹具IV的下侧突起部分4固定在离心机转盘 的凹槽处，一侧的臂3上分别配置有两个安装孔2，用于安装固定加速度传感器数据采集发 射底板II，另一侧远离臂3的中心位置配置有安装孔1，用于安装加速度传感器。所述的加速度传感器数据采集接收底板VIII包括无线收发接口、USB模块和JTAG 程序下载模块三个部分，无线收发接口的输入端接无线收发模块I，输出端接USB模块的输 入端，USB模块的输出端接电脑的USB输入接口，JTAG程序下载模块的输入端接电脑，输出 端接无线收发模块I的输入端。参见图9，所述的加速度传感器数据采集接收底板VIII的无线收发接口为双排针 J4，双排针J4的Id管脚接电源VCC，并联电容C24和电解电容C25后接地，2d管脚接无线收 发模块I的CPU的第4f管脚Pl. 4，3d管脚接无线收发模块I的CPU的第14f管脚P0. 3TXD， 4d管脚接无线收发模块I的CPU的第3f管脚Pl. 5，5d管脚接无线收发模块I的CPU的第 13f管脚P0. 2RXD，6d管脚接无线收发模块I的CPU的第If管脚Pl. 7，7d管脚接无线收发 模块I的CPU的第6f管脚PL 2，8d管脚接无线收发模块I的CPU的第2f管脚PL 6，9d管 脚接无线收发模块I的CPU的第IOf管脚RESET，接按键S2后接地，Id和9d管脚间并联电 阻Rll，IOd管脚接无线收发模块I的CPU的第12f管脚P0. 1，Ild管脚接无线收发模块I的 CPU的第5f管脚Pl. 3，12d管脚接无线收发模块I的CPU的第15f管脚P0. 4，13d管脚接 无线收发模块I的CPU的第46f管脚P2. 1，14d管脚接无线收发模块I的CPU的第18f管 脚P0. 7，15d管脚接无线收发模块I的CPU的第45f管脚P2. 2，16d管脚接无线收发模块I 的CPU的第17f管脚P0. 6，17d管脚接无线收发模块I的CPU的第Ilf管脚P0. 0，18d管脚接无线收发模块I的CPU的第16f管脚PO. 5，19d管脚接地GND，20d管脚接无线收发模块I的CPU的第48f管脚P2. 0，电解电容C25和电容C24为电源VCC的滤波电容，滤除交流成 分，按键S2为加速度传感器数据采集接收底板VIII上的无线收发模块I提供复位信号。参见图10，所述的加速度传感器数据采集接收底板VIII的USB模块包括主控芯片 U3,主控芯片U3为PL2303，U3的Ih管脚接无线收发模块I的CPU的第13f管脚P0. 2RXD， 4h管脚接VDD，5h管脚无线收发模块I的CPU的第14f管脚P0. 3TXD，7h管脚接地GND，13h 管脚接电阻R7后接USB 口电源V_USB，14h管脚接电阻R6后接USB 口电源V_USB，15h管脚 接电阻R9后接USB B型口的3i管脚，16h管脚电阻R8后接USB B型口的2i管脚，17h管 脚接电源VDD,接电容C23后接USB B型口 4i和5i管脚，18h管脚接地GND, 19h、20h和24h 管脚接USB 口电源V_USB，21h、25h和26h管脚接地GND，27h和28h管脚分别串联电容C22 和C21，并联晶振XI，晶振Xl为整个芯片提供与电脑通信所需的波特率，U3的Ih和5h管 脚为U3芯片的信号输入端，15h和16h管脚为U3芯片的信号输出端，输出信号通过USB B 型输入电脑。参见图11，所述的加速度传感器数据采集接收底板VIII的JTAG程序下载模块为 双排针J5，双排针J5的Ie管脚接地GND，2e管脚接VCC，3e管脚连接无线收发模块I的CPU 的第45f管脚P2. 2，4e管脚连接无线收发模块I的CPU的第46f管脚P2. 1，7e管脚连接无 线收发模块I的CPU的第IOf管脚RESET，5θ、6Θ、8Θ、9Θ和IOe管脚悬空，JTAG程序下载模 块与专用的JTAG接口线相连，将预先编好的程序下载到无线收发模块I的CPU中。本发明的工作原理为结合微机械加速度传感器、无线传输技术和传统离心机，实现对微机械加速度传 感器输出数据的无线发送、接收和分析，整个系统中数据采集发射部分通过夹具III固定 在离心机转盘IV的凹槽VII中，离心机转盘IV旋转过程中，转盘产生的离心加速度施加到 被测微机械加速度传感器上，加速度传感器输出的信号经过数据发射部分的无线收发模块 I的CPU内部AD采样和编码，通过无线收发模块I的天线发射出去，数据接收部分距离离心 机工作现场10米以内，数据接收部分的无线收发模块I接收到发送来的加速度传感器信号 后，通过电缆IX连接电脑主机X的USB输入接口，将收到的数据上传到电脑主机X，进而对 信号进行处理分析。附图中1为无线收发模块；II为加速度传感器数据采集发射底板；III为加速度 传感器固定夹具；IV为离心机转盘；V为转盘配重；VI为电机转轴；VII为凹槽；VIII为加 速度传感器数据采集接收底板；IX为电缆；X为电脑主机；Ia 20a为双排针Jl的20个管 脚；Ib 20b为双排针J2的20个管脚；Ic 20c为双排针J3的20个管脚；Id 20d为 双排针J4的20个管脚、Ie IOe为双排针J5的10个管脚；If 48f为芯片Ul的管脚； Ig 3g为芯片U2的管脚；Ih 28h为芯片U3的管脚；Ii 5i为USB B型口的管脚；Cl C25为电容；Rl Rll为电阻；L1、L2和L3为电容；El为天线；1为加速度传感器安装孔；2 为加速度传感器固定夹具安装孔；3为加速度传感器固定夹凹槽；4为加速度传感器固定夹 具下侧突起部分，Xl、Y1和Y2为晶振；BTl BT3为碱性干电池；VCC、VDD为电源；GND为接 地。
权利要求
一种离心式微机械加速度传感器无线标定系统，包括离心机转盘(IV)，离心机转盘(IV)的中心配置有电机转轴(VI)，离心机转盘径向开有凹槽(VII)，凹槽VII的一端配置有转盘配重(V)，其特征在于另一端固定有数据采集发射部分，数据采集发射部分包括无线收发模块(I)，无线收发模块(I)的接口与加速度传感器数据采集发射底板(II)的无线收发模块(I)接口相连，加速度传感器数据采集发射底板(II)的输入端与待测的微机械加速度传感器连接，加速度传感器数据采集发射底板(II)通过加速度传感器固定夹具(III)固定在离心机转盘凹槽(VII)的一端；数据接收部分包括无线收发模块(I)，无线收发模块(I)的接口与加速度传感器数据采集接收底板(VIII)的无线收发接口相连，加速度传感器数据采集接收底板(VIII)的USB模块作为输出端通过电缆(IX)与电脑主机(X)的USB接口相连，数据采集发射部分与数据接收部分间距为10米以内。
2.根据权利要求1所述的一种离心式微机械加速度传感器无线标定系统，其特征在 于所述无线收发模块(I)包括CPU模块和接口两个部分，在数据接收部分，无线收发模块 (I)的天线为输入端，与无线收发模块(I)中CPU的输入端相连，CPU的输出端与无线收发 模块(I)的接口相连；在数据采集发射部分，无线收发模块(I)的天线为输出端，与无线收 发模块⑴中CPU的输出端相连，CPU的输入端与无线收发模块⑴的接口相连；所述无线收发模块(I)的CPU模块包括CPU芯片(Ul)，CPU芯片(U1)的(7f)、(20f) 和(47f)管脚接电源(VDD)，(22f)管脚接电阻(R3)后接地GND，(26f)管脚接电阻(R2)后 接地(GND), (23f)管脚接电源(VDD)和电容(C7)，(24f)管脚接(VCC)和电容(C8)后接 地，(25f)、(27f)、(28f)、(29f)、(30f)、(3If)、(35f)、(36f)、(37f)、(38f)、(39f)和(40f) 管脚接电源(VCC), (42f)管脚接电容(C5)后接地(GND), (44f)和(45f)管脚接晶体振荡 器(Y2)，(19f)和(21f)管脚接晶体振荡器(Y1)，整个芯片的(9f If)管脚分别引出为 P1. 0 P1. 7，(llf 18f)管脚分别引出为 P0. 0、P0. 1、P0. 2RXD, P0. 3TXD、P0. 4、P0. 5、 P0.6、P0. 7，(45f)、(46f)和(48f)管脚分别引出为P2. 2、P2. 1、P2. 0，这些管脚为芯片的通 用I/O 口，(32f)、(33f)和(34f)管脚接电感(L1 L3)、电容(C13)和天线(E1)，芯片的 电源(VCC)和(VDD)均并联电容(Cl)，(C2)，(C3)，(C4)，(C14)和(C15)接地；所述的无线收发模块⑴的接口为双排针(J1)，双排针(J1)的排针(la)管脚接电源 (VDD)，(2a)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(4f)管脚P1. 4，(3a)管脚接无线收发模 块(I)的CPU的第(14f)管脚P0. 3TXD，(4a)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(3f)管 脚P1. 5，(5a)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(13f)管脚P0. 2RXD，(6a)管脚接无线 收发模块(I)的CPU的第(If)管脚P1. 7，(7a)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(6f) 管脚PL 2，(8a)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(2f)管脚PL 6，(9a)管脚接无线收发 模块(I)的CPU的第(10f)管脚RESET, (10a)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(12f) 管脚P0. 1，(11a)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(5f)管脚PL 3，(12a)管脚接无 线收发模块(I)的CPU的第(15f)管脚P0.4，(13a)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第 (46f)管脚P2. 1，(14a)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(18f)管脚P0. 7，(15a)管脚 接无线收发模块(I)的CPU的第(45f)管脚P2.2，(16a)管脚接无线收发模块(I)的CPU 的第(17f)管脚P0. 6，(17a)管脚接无线收发模块⑴的CPU的第(llf)管脚P0. 0，(18a) 管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(16f)管脚P0.5，(19a)管脚接地(GND)，(20a)管脚 接无线收发模块(I)的CPU的第(48f)管脚P2. 0。
3.根据权利要求1所述的一种离心式微机械加速度传感器无线标定系统，其特征在 于所述的加速度传感器数据采集发射底板(II)包括无线收发模块接口、传感器接口和电 源模块三部分，无线收发模块接口输入端连接传感器接口，输出端连接无线收发模块(I)， 传感器接口输入端连接待测加速度传感器，电源模块连接无线收发模块(I)和待测加速度 传感器；所述的加速度传感器数据采集发射底板(II)的无线收发模块接口为双排针(J2)，双 排针(J2)的(lb)管脚接电源(VCC)，并联电容(C19)和电解电容(C20)后接地，(2b)管脚 接无线收发模块(I)的CPU的第(4f)管脚P1. 4，(3b)管脚接无线收发模块(I)的CPU的 第(14f)管脚P0. 3TXD，(4b)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(3f)管脚P1. 5，(5b)管 脚接无线收发模块⑴的CPU的第(13f)管脚P0.2RXD，(6b)管脚接无线收发模块⑴的 CPU的第(If)管脚P1. 7，(7b)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(6f)管脚P1. 2，(8b) 管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(2f)管脚PL 6，(9b)管脚接无线收发模块(I)的CPU 的第(10f)管脚RESET，接按键(S 1)后接地，(lb)和(9b)管脚间并联电阻(R4), (10b)管 脚接无线收发模块(I)的CPU的第(12f)管脚P0. 1，(lib)管脚接无线收发模块(I)的CPU 的第(5f)管脚PL 3，(12b)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(15f)管脚P0.4，(13b) 管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(46f)管脚P2. 1，(14b)管脚接无线收发模块(I)的 CPU的第(18f)管脚P0. 7，(15b)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(45f)管脚P2. 2， (16b)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(17f)管脚P0.6，(17b)管脚接无线收发模块 ⑴的CPU的第(llf)管脚P0.0，(18b)管脚接无线收发模块⑴的CPU的第(16f)管脚 P0. 5，(19b)管脚接地(GND)，(20b)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(48)管脚P2. 0 ； 所述的加速度传感器数据采集发射底板(II)的传感器接口为双排针(J3)，排针(J3) 的(lc)管脚接电源(VCC)，(2c)管脚接电源(VCC)，(3c)管脚接无线收发模块⑴的CPU 的第(llf)管脚P0.0，(4c)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(6f)管脚PL 2，(5c)管 脚接无线收发模块(I)的CPU的第(12f)管脚P0. 1，(6c)管脚接无线收发模块(I)的CPU 的第(5f)管脚P1. 3，(7c)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(13f)管脚P0. 2RXD，(8c) 管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(4f)管脚PI. 4，(9c)管脚接无线收发模块(I)的 CPU的第(14f)管脚P0. 3TXD，(10c)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(3f)管脚P1. 5， (11c)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(15f)管脚P0.4，(12c)管脚接无线收发模块 ⑴的CPU的第(2f)管脚PL 6，(13c)管脚接无线收发模块⑴的CPU的第(16f)管脚 P0.5, (14c)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(If)管脚PL 7，(15c)管脚接无线收发 模块(I)的CPU的第(17f)管脚P0. 6，(16c)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(46f) 管脚P2. 1，(17c)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(18f)管脚P0.7，(18c)管脚接无线 收发模块⑴的CPU的第(45f)管脚P2. 2，(19c)管脚接地(GND)，(20c)管脚接地(GND)； 所述的加速度传感器数据采集发射底板II的电源模块包括碱性干电池(BT1 BT3)， (BT1 BT3)为串联，并联到二极管(IN5819)两端，二极管(IN5819)的正极接电池组正极， 负极接电池负极，稳压芯片U2的(3g)管脚接电容(C16)后接地，(lg)管脚接地(GND)，(2g) 管脚并联电解电容(C17)和电容(C18)，接红色LED管(RLED1)的正极，红色LED管(RLED1) 的正极接电源(VCC)，负极接电阻(R5)后接地(GND)。
4.根据权利要求1所述的一种离心式微机械加速度传感器无线标定系统，其特征在于所述的加速度传感器固定夹具(IV)的下侧突起部分(4)固定在离心机转盘的凹槽处，一侧的臂(3)上分别配置有两个安装孔(2)，另一侧远离臂(3)的中心位置配置有安装孔 ⑴。
5.根据权利要求1所述的一种离心式微机械加速度传感器无线标定系统，其特征在 于所述的加速度传感器数据采集接收底板(VIII)包括无线收发接口、USB模块和JTAG程 序下载模块三个部分，无线收发接口的输入端接无线收发模块(I)，输出端接USB模块的输 入端，USB模块的输出端接电脑的USB输入接口，JTAG程序下载模块的输入端接电脑，输出 端接无线收发模块(I)的输入端；所述的加速度传感器数据采集接收底板(VIII)的无线收发接口为双排针(J4)，双排 针(J4)的(Id)管脚接电源(VCC)，并联电容(C24)和电解电容(C25)后接地，(2d)管脚 接无线收发模块I的CPU的第(4f)管脚P1. 4，(3d)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第 (14f)管脚P0. 3TXD，(4d)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(3f)管脚P1. 5，(5d)管脚 接无线收发模块(I)的CPU的第(13f)管脚P0. 2RXD，(6d)管脚接无线收发模块(I)的CPU 的第(If)管脚P1. 7, (7d)管脚接无线收发模块⑴的CPU的第(6f)管脚P1. 2，(8d)管脚 接无线收发模块(I)的CPU的第(2f)管脚PL 6，(9d)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第 (10f)管脚RESET，接按键(S2)后接地，(Id)和(9d)管脚间并联电阻(Rll)，(10d)管脚接 无线收发模块⑴的CPU的第(12f)管脚P0. 1，(lid)管脚接无线收发模块⑴的CPU的 第(5f)管脚PL 3，(12d)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(15f)管脚P0.4，(13d)管 脚接无线收发模块(I)的CPU的第(46f)管脚P2. 1，(14d)管脚接无线收发模块(I)的CPU 的第(18f)管脚P0. 7，(15d)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(45f)管脚P2. 2，(16d) 管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(17f)管脚P0.6，(17d)管脚接无线收发模块(I)的 CPU的第(llf)管脚P0.0，(18d)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(16f)管脚P0.5， (19d)管脚接地(GND)，(20d)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(48f)管脚P2. 0 ；所述的加速度传感器数据采集接收底板(VIII)的USB模块包括主控芯片(U3)，主控芯 片(U3)为PL2303，主控芯片(U3)的(lh)管脚接无线收发模块(I)的CPU的第(13f)管脚 P0. 2RXD，(4h)管脚接(VDD)，(5h)管脚无线收发模块(I)的CPU的第(14f)管脚P0. 3TXD， (7h)管脚接地(GND), (13h)管脚接电阻(R7)后接USB 口电源(V_USB), (14h)管脚接电阻 (R6)后接USB 口电源(V_USB), (15h)管脚接电阻(R9)后接USB B型口的(3i)管脚，(16h) 管脚电阻(R8)后接USB B型口的(2i)管脚，(17h)管脚接电源(VDD)，接电容(C23)后接 USB B 型口 (4i)和(5i)管脚，(18h)管脚接地(GND)，(19h)、(20h)和(24h)管脚接 USB 口 电源(V_USB), (21h)、(25h)和(26h)管脚接地(GND)，(27h)和(28h)管脚分别串联电容 (C22)和(C21)，并联晶振(XI)；所述的加速度传感器数据采集接收底板(VIII)的JTAG程序下载模块为双排针(J5)， 双排针(J5)的(le)管脚接地(GND)，(2e)管脚接(VCC)，(3e)管脚连接无线收发模块(I) 的CPU的第(45f)管脚P2. 2，(4e)管脚连接无线收发模块(I)的CPU的第(46f)管脚P2. 1， (7e)管脚连接无线收发模块(I)的CPU的第(10f)管脚RESET, (5e)、(6e)、(8e)、(9e)和 (lOe)管脚悬空。
全文摘要
一种离心式微机械加速度传感器无线标定系统，包括离心机转盘，离心机转盘开有凹槽，凹槽的一端配置有配重，另一端固定有数据采集发射部分，数据采集发射部分包括无线收发模块，该模块与加速度传感器数据采集发射底板相连，该底板与待测加速度传感器连接，该底板固定在离心机转盘凹槽上；数据接收部分包括无线收发模块，该模块与加速度传感器数据采集接收底板相连，该底板与电脑主机相连，数据采集发射部分与数据接收部分间距为10米以内，本发明结合微机械加速度传感器、无线传输技术和传统离心机，实现对微机械加速度传感器输出数据的无线发送、接收和分析，具有结构简单、体积小、功耗低、时间精度和灵敏度高的优点。
文档编号G01P15/00GK101833017SQ20101012977
公开日2010年9月15日 申请日期2010年3月22日 优先权日2010年3月22日
发明者刘岩, 唐秀萍, 徐宜, 李建波, 王伟忠, 赵玉龙 申请人:西安交通大学