[發(fā)明專利]一種基于MEMS的一體化滑行車振動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN105632137A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚俊;繆正榮;張國忠;張宇光;王琤陽
• 申請（專利權(quán)）人: 上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02
• 代理公司: 上海三方專利事務所 31127
• 代理人: 吳瑋;單大義

1.一種基于MEMS的一體化滑行車振動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),包括MEMS六軸姿態(tài)傳 感器、MEMS三軸加速度傳感器、聲音傳感器、CAN接口、ARM11處理器、 SD卡存儲設(shè)備、無線模塊、濾波調(diào)理模塊、電源控制模塊、鎳氫電池組及 其充電控制模塊，其特征在于所述的MEMS6軸姿態(tài)傳感器、CAN接口依次 與ARM信號輸入端相連，所述的聲音傳感器依次進音頻壓縮芯片與ARM 音頻總線相連，所述的濾波調(diào)理模塊與ARM模擬量輸入端相連，所述的SD 卡與ARM的SD總線相連，所述的無線模塊與ARM的USB數(shù)據(jù)端口相連， 所述的MEMS六軸姿態(tài)傳感器，用于采集運動設(shè)備的振動運動混合加速度 及溫度，并以數(shù)字量經(jīng)SPI總線輸出，所述的電源控制模塊，用于控制電源， 包括MEMS三軸加速度傳感器及微控制器，所述的濾波調(diào)理模塊，將模擬 信號通過運放進行放大及平移，并通過可控截止頻率的低通濾波處理，得到 適合ARM處理的電壓信號，所述的充電控制模塊，用于鎳氫電池組的充電 管理，電池電壓監(jiān)測及故障監(jiān)測。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于MEMS的一體化滑行車振動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其 特征在于所述的MEMS六軸傳感器由MPU6000芯片實現(xiàn)，芯片集成三軸陀 螺儀、三軸加速度及溫度傳感器，芯片內(nèi)置16bitAD轉(zhuǎn)換器,16位數(shù)據(jù)輸出， 通信方式為標準IIC或SPI通信協(xié)議，陀螺儀范圍：±250、500、1000、2000° /s，加速度范圍：±2、±4、±8、±16g，內(nèi)置可編程低通濾波器，采樣頻 率范圍:1KHz至8KHz。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于MEMS的一體化滑行車振動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其 特征在于所述的模擬量濾波調(diào)理模塊由MAX4094放大器與MAX7405電容 濾波器，MAX7405是由開關(guān)電容濾波器構(gòu)成的八階橢圓低通濾波器，+3V 單電源供電，采用輸入時鐘頻率控制輸出轉(zhuǎn)角頻率的方式對信號進行濾波， 時鐘對轉(zhuǎn)角頻率比為100:1，轉(zhuǎn)角頻率范圍為1Hz～5kHz，在濾波芯片后置 RC濾波電路，構(gòu)成模擬多重反饋型二次有源低通濾波器，對濾波過程摻雜 的時鐘信號進行過濾，濾波后信號接入ARM的ADC端口，由于振蕩器、濾 波器、傳感器電壓上限值均為5V，而ARM的ADC端口電壓上限值為3.3V， 因此在輸入前須進行3.3V電壓限幅。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于MEMS的一體化滑行車振動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其 特征在于ARM的時鐘信號通過設(shè)置一級預分頻器和二級分頻器的值可輸出 16.1kHz至33.0MHz的PWM信號,，該PWM信號作為抗混疊濾波器MAX7405的 輸入時鐘，以設(shè)置濾波器截止頻率，ARM通過ADC模塊對傳感器輸出信號執(zhí) 行信號順序采樣，S3C6410有4通道12位ADC，最高頻率可達5MHz。

5.如權(quán)利要求1所述的一種基于MEMS的一體化滑行車振動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其 特征在于電源充電控制模塊由LTC4011充電管理芯片及其應用電路組成，采 集終端內(nèi)部采用8個單排鎳氫電池組，內(nèi)置溫控熱敏電阻，LTC4011的CHRG、 FAULT、READY、TOC四種狀態(tài)通過GPIO口與ARM相連，模塊具有自動充電和 聯(lián)機控制功能。

6.如權(quán)利要求1所述的一種基于MEMS的一體化滑行車振動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其 特征在于所述的系統(tǒng)包括電源管理系統(tǒng)能完成機械設(shè)備的開機振動檢測，自 動打開主電源進行數(shù)據(jù)采集，模塊由三軸加速度傳感器、微控制器及開關(guān)芯 片組成。