[發明專利]基于橋路可調式無線應變傳感裝置的跳頻擴頻通信方法

有效

• 申請號: 201610637626.2
• 申請日: 2016-08-06
• 公開（公告）號: CN106323156B
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 宋建成;宋鑫;許春雨;田慕琴;李新勝;宋單陽;張潤冬;陳惠英
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;H04B1/713
• 代理公司: 太原倍智知識產權代理事務所(普通合伙) 14111
• 代理人: 戎文華

1.一種基于橋路可調式無線應變傳感裝置的跳頻擴頻通信方法，是應用于無線應變收發模塊之間通信方法，所述通信方法如下：

所述無線應變收發模塊是以C8051F020和nRf905無線收發芯片構成硬件支持，無線應變收發模塊之間基于載波監聽多點接入/碰撞避免CSMA/CA協議，采用DATA/ACK兩次握手機制進行無線通信，無線通信數據幀包括應變數據幀DATA和數據確認幀ACK；

所述應變數據幀和數據確認幀格式的特征在于：

DATA：目的地址+源地址+66H+data+time_d+ index_ch；

ACK：目的地址+源地址+77H+time_f+ index_ch；

其中，time_d表示無線接收模塊接收DATA幀的處理時間，time_f表示預估等待時間，即發送模塊在接收ACK后進入下次發送模式的睡眠時間，index_ch表示通信信道索引號；

所述無線收發芯片nRF905工作于433MHz頻段，采用4個信道進行通信，分別為初始信道0為427MHz和備用信道1為431MHz、2為435MHz、3為439MHz，其中0，1，2，3分別為信道索引號，無線收發模塊上電后均工作于初始信道0，在通信失敗或者受到干擾時則進行信道跳轉；

所述跳頻擴頻通信的過程是無線發射模塊在初始信道0偵聽到信道空閑時，先向無線接收模塊發送應變數據幀DATA，無線發射模塊開始預設時間計時，同時進入接收狀態；無線接收模塊在初始信道0檢測到同頻信號后，將接收數據進行CRC校驗，校驗正確后提取并存儲DATA幀中的應變數據data，然后開始轉跳計時，同時發送數據確認幀ACK給無線發射模塊；如果無線發射模塊在預設時間time_p內接收到ACK幀，預設時間計時停止且清零，此時根據ACK中的預估等待時間time_f進入睡眠狀態，等待時間到后自我喚醒進入發送狀態；如果無線發射模塊在預設時間time_p內沒有接收到ACK幀，則再發送一次DATA幀，如果在time_p內仍未收到ACK幀，則按照信道0-3-1-2-0的規律轉跳于備用信道；而無線接收模塊在等待轉跳時間time_j后仍未收到DATA幀，也按照信道0-3-1-2-0的規律轉跳于備用信道，之后重復上述通信過程；

所述time_p> 2×time_d ，time_j=2×time_p+ time_d ，time_p< time_f < time_j。

2.如權利要求1所述的跳頻擴頻通信方法，所述跳頻擴頻通信方法的裝置包括鋰電池輸出電壓轉換及穩壓電路、多種橋路選通電路、信號調理電路、CPU芯片及外圍電路及無線發射模塊電路，其特征在于：將所述鋰電池輸出電壓轉換及穩壓電路、多種橋路選通電路、信號調理電路、CPU芯片及外圍電路和無線發射模塊電路集成于一體，構成跳頻擴頻通信的橋路可調式無線應變傳感裝置，用于檢測受力物應變數據；

所述鋰電池輸出電壓轉換及穩壓電路是用于所述無線應變傳感裝置中各模塊電路的供電；

所述多種橋路選通電路是用于不同應變測量場合所需電橋橋路的選擇和橋路零飄校調；

所述信號調理電路是用于檢測到的微弱應變信號放大、濾波和跟隨處理；

所述CPU芯片及外圍電路是用于信號調理電路輸出模擬信號的AD轉換、數據高級處理以及和無線發射模塊之間的通信連接；

所述無線發射模塊電路是用于應變數據的無線調制和發射，與無線接收模塊實現無線跳頻擴頻通信。

3.如權利要求2所述的跳頻擴頻通信方法，其特征在于：所述鋰電池輸出電壓是12V，該電壓經電壓轉換芯片BA033T和BA05T構成的電壓轉換電路，分別轉換為3.3V和5V，并穩壓輸出，向各功能模塊供電。

4.如權利要求2所述的跳頻擴頻通信方法，其特征在于：所述多種橋路選通電路是通過選撥兩個撥碼開關來實現包括半橋單臂電橋、半橋雙臂電橋和全橋的選通，用于不同靈敏度要求的應變測量場合。

5.如權利要求2所述的跳頻擴頻通信方法，其特征在于：所述CPU芯片是片上系統級芯片C8051F020，無線發射模塊的處理核心為挪威DORNIC公司的無線數傳芯片nRF905；二者通過SPI通信方式進行數據傳輸和控制命令的讀寫，完成應變數據的轉換和發送。