高精度數(shù)字角速率測量裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種高精度數(shù)字角速率測量裝置，包括：電壓轉(zhuǎn)換模塊將接入的初始電壓轉(zhuǎn)換為工作電壓，電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出端分別與角速率測量模塊、控制模塊和串口通信模塊相連，以向角速率測量模塊、控制模塊和串口通信模塊提供工作電壓；控制模塊的輸入端與角速率測量模塊相連以接收來自角速率測量模塊的角速率輸出量并進(jìn)行分析處理；串口通信模塊與控制模塊的輸出端和后臺管理系統(tǒng)相連，以將分析處理結(jié)果發(fā)送至后臺管理系統(tǒng)。本實(shí)用新型具有體積小、功耗低、精度更高，溫度范圍大，穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。
【專利說明】
高精度數(shù)字角速率測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及角速率測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高精度數(shù)字角速率測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的數(shù)字角速率測量裝置存在以下問題:
[0003](I)精度不高，敏感元件傳感器的選型是決定測量裝置精度的關(guān)鍵因素；
[0004](2)體積大，這與裝置芯片及外圍電路設(shè)計(jì)和布線有關(guān)；
[0005](3)可靠性不高，CPU與傳感器模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸方式?jīng)Q定裝置的可靠性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的旨在至少解決所述技術(shù)缺陷之一。
[0007]為此，本實(shí)用新型的目的在于提出一種高精度數(shù)字角速率測量裝置，具有體積小、功耗低、精度更高，溫度范圍大，穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種高精度數(shù)字角速率測量裝置，包括:電壓轉(zhuǎn)換模塊、角速率測量模塊、控制模塊和串口通信模塊，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊用于將接入的初始電壓轉(zhuǎn)換為工作電壓，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出端分別與所述角速率測量模塊、控制模塊和串口通信模塊相連，以向所述角速率測量模塊、控制模塊和串口通信模塊提供所述工作電壓;所述控制模塊的輸入端與所述角速率測量模塊相連以接收來自所述角速率測量模塊的角速率輸出量并進(jìn)行分析處理;所述串口通信模塊與所述控制模塊的輸出端和后臺管理系統(tǒng)相連，以將分析處理結(jié)果發(fā)送至所述后臺管理系統(tǒng)。
[0009]進(jìn)一步，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊采用穩(wěn)壓器，所述穩(wěn)壓器的輸入端和輸出端分別接濾波電容，以濾除初始電壓和工作電壓中的噪聲。
[0010]進(jìn)一步，所述角速率測量模塊采用角速率陀螺儀芯片，其中所述角速率陀螺儀芯片的輸出量具有模擬量和數(shù)字量兩種形式。
[0011]進(jìn)一步，所述角速率陀螺儀芯片采用型號為CRM100的芯片。
[0012]進(jìn)一步，所述控制模塊采用單片機(jī)芯片，通過SPI總線與所述角速率測量模塊相連。
[0013]進(jìn)一步，所述單片機(jī)芯片采用型號為STM32F103C8T6的微處理器芯片。
[0014]進(jìn)一步，所述串口通信模塊采用提供RS232、RS485和RS422模式輸出的多協(xié)議收發(fā)芯片。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的高精度數(shù)字角速率測量裝置，采體積小、功耗低的芯片作為電壓轉(zhuǎn)換模塊、角速率測量模塊、控制模塊和串口通信模塊，具有體積小、功耗低、溫度范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，適合于更多工作環(huán)境，特別適用于更寬的溫度環(huán)境并降低了功耗。本發(fā)明的控制模塊和角速率測量模塊之間采用SPI串口數(shù)據(jù)傳輸方式，只需4個(gè)I/O端口，即可實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)控制模塊和角速率測量模塊之間的數(shù)據(jù)通信，方便電路設(shè)計(jì)，其數(shù)字輸出模式，可以提高整個(gè)裝置的測量精度。本發(fā)明具有精度更高，溫度范圍大，穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。
[0016]本實(shí)用新型附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0017]本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0018]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的高精度數(shù)字角速率測量裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電壓轉(zhuǎn)換模塊的電路圖；
[0020]圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的角速率測量模塊的電路圖；
[0021]圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的串口通信模塊的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對本實(shí)用新型的限制。
[0023]本發(fā)明實(shí)施例提出一種高精度數(shù)字角速率測量裝置，具有高精度、低功耗和高可靠性的特點(diǎn)。
[0024]如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的高精度角速率測量裝置，包括:電壓轉(zhuǎn)換模塊1、角速率測量模塊2、控制模塊3和串口通信模塊4。
[0025]具體地，電壓轉(zhuǎn)換模塊將接入的初始電壓轉(zhuǎn)換為工作電壓。其中，電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出端分別與角速率測量模塊、控制模塊和串口通信模塊相連，以向角速率測量模塊、控制模塊和串口通信模塊提供工作電壓。
[0026]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，初始電壓為12V，工作電壓為3V。即，電壓轉(zhuǎn)換模塊可以將12V電壓轉(zhuǎn)換為3V電壓，提供至后續(xù)的功能模塊供電。
[0027]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電壓轉(zhuǎn)換模塊米用穩(wěn)壓器。其中，穩(wěn)壓器的輸入端和輸出端分別接濾波電容，濾除輸入的初始電壓和輸出的工作電壓中的噪聲，提高供電電壓的精度。
[0028]優(yōu)選的，如圖2所示，穩(wěn)壓器可以采用型號為MC33269的穩(wěn)壓器芯片。該款芯片精度高，功耗低，體積小的特點(diǎn)，并且提供熱保護(hù)和短路保護(hù)功能。同時(shí)此款芯片集成度高，外圍電路設(shè)計(jì)簡單，有效的減小整個(gè)裝置的體積。
[0029]角速率測量模塊采用角速率陀螺儀芯片，能實(shí)現(xiàn)對角速度高精度、高可靠性測量。角速率測量模塊可以將測試得到的角速率數(shù)字量發(fā)送至控制模塊，由控制模塊進(jìn)行計(jì)算處理。并且，角速率陀螺儀芯片的輸出量具有模擬量和數(shù)字量兩種形式。
[0030]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖3所示，角速率陀螺儀芯片采用型號為CRM100的芯片。該芯片具有精度高、功耗低、體積小、輸出穩(wěn)定等特點(diǎn)，其封裝采用陶瓷LCC貼片式，可以起到更好的抗沖擊抗振動(dòng)的作用，適用于惡劣環(huán)境，易于集成。
[0031]此外，該角速率陀螺儀芯片既可以輸出與角速率呈線性關(guān)系的模擬量，也可以通過SPI協(xié)議直接輸出數(shù)字量，通過控制M0DE_SEL端口的高低電平即可實(shí)現(xiàn)模擬和數(shù)字輸出的轉(zhuǎn)換。SPI只需/SS(從機(jī)選通信號)，SCK(串行時(shí)鐘信號)，MIS0(輸出信號)和MOSK輸入信號)四根I/O接口線即可實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，就可以完成控制模塊與角速率傳感器之間的數(shù)據(jù)通信，方便電路設(shè)計(jì)。
[0032]控制模塊的輸入端與角速率測量模塊相連以接收來自角速率測量模塊的角速率輸出量并進(jìn)行分析處理。
[0033]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，控制模塊可以采用單片機(jī)芯片，通過SPI總線與角速率測量模塊相連，接收來自角速率測量模塊輸出的數(shù)字量，并對數(shù)字量形式的角速率輸出量進(jìn)行分析處理，生成相應(yīng)的分析處理結(jié)果，通過串口通信模塊發(fā)送至后臺管理系統(tǒng)。
[0034]優(yōu)選的，單片機(jī)芯片可以采用型號為32位Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103C8T6的微處理器芯片。該芯片體積小、功耗低，工作頻率高達(dá)72MHz，內(nèi)置64KB的Flash和20KB的SRAM,具有豐富的外設(shè)，完全滿足設(shè)計(jì)要求。并且該單片機(jī)芯片的電源分為模擬電源和數(shù)字電源，為保證其更安全可靠的工作，電路設(shè)計(jì)將兩路電源進(jìn)行隔離設(shè)計(jì)。
[0035]串口通信模塊與控制模塊的輸出端和后臺管理系統(tǒng)相連，以將分析處理結(jié)果發(fā)送至后臺管理系統(tǒng)，由后臺管理系統(tǒng)接收該分析處理結(jié)果，并提供給管理員進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0036]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖4所示，串口通信模塊采用RS232串口通信單元，完成了測試量的數(shù)字輸出。
[0037]優(yōu)選的，RS232串口通信單元可以采用型號為MAX3160EAP的多協(xié)議收發(fā)芯片，具有體積小，功耗低，溫度范圍大，傳輸信號轉(zhuǎn)變速率快，電磁干擾小等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)該芯片可以以RS232及RS485/RS422模式輸出，輸出更靈活，可以適應(yīng)更多的工作環(huán)境和數(shù)據(jù)處理模式。
[0038]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的高精度數(shù)字角速率測量裝置，采體積小、功耗低的芯片作為電壓轉(zhuǎn)換模塊、角速率測量模塊、控制模塊和串口通信模塊，具有體積小、功耗低、溫度范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，適合于更多工作環(huán)境，特別適用于更寬的溫度環(huán)境并降低了功耗。本發(fā)明的控制模塊和角速率測量模塊之間采用SPI串口數(shù)據(jù)傳輸方式，只需4個(gè)I/O端口，即可實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)控制模塊和角速率測量模塊之間的數(shù)據(jù)通信，方便電路設(shè)計(jì)，其數(shù)字輸出模式，可以提高整個(gè)裝置的測量精度。本發(fā)明具有精度更高，溫度范圍大，穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。
[0039]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0040]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的原理和宗旨的情況下在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求極其等同限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高精度數(shù)字角速率測量裝置，其特征在于，包括:電壓轉(zhuǎn)換模塊、角速率測量模塊、控制模塊和串口通信模塊， 所述電壓轉(zhuǎn)換模塊用于將接入的初始電壓轉(zhuǎn)換為工作電壓，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出端分別與所述角速率測量模塊、控制模塊和串口通信模塊相連，以向所述角速率測量模塊、控制模塊和串口通信模塊提供所述工作電壓； 所述控制模塊的輸入端與所述角速率測量模塊相連以接收來自所述角速率測量模塊的角速率輸出量并進(jìn)行分析處理； 所述串口通信模塊與所述控制模塊的輸出端和后臺管理系統(tǒng)相連，以將分析處理結(jié)果發(fā)送至所述后臺管理系統(tǒng)。2.如權(quán)利要求1所述的高精度數(shù)字角速率測量裝置，其特征在于，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊采用穩(wěn)壓器，所述穩(wěn)壓器的輸入端和輸出端分別接濾波電容，以濾除初始電壓和工作電壓中的噪聲。3.如權(quán)利要求1所述的高精度數(shù)字角速率測量裝置，其特征在于，所述角速率測量模塊采用角速率陀螺儀芯片，其中所述角速率陀螺儀芯片的輸出量具有模擬量和數(shù)字量兩種形式。4.如權(quán)利要求3所述的高精度數(shù)字角速率測量裝置，其特征在于，所述角速率陀螺儀芯片采用型號為CRMlOO的芯片。5.如權(quán)利要求1所述的高精度數(shù)字角速率測量裝置，其特征在于，所述控制模塊采用單片機(jī)芯片，通過SPI總線與所述角速率測量模塊相連。6.如權(quán)利要求5所述的高精度數(shù)字角速率測量裝置，其特征在于，所述單片機(jī)芯片采用型號為STM32F103C8T6的微處理器芯片。7.如權(quán)利要求1所述的高精度數(shù)字角速率測量裝置，其特征在于，所述串口通信模塊采用提供RS232、RS485和RS422模式輸出的多協(xié)議收發(fā)芯片。
【文檔編號】G01C19/00GK205619935SQ201620353579
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】田世斌
【申請人】北京七維航測科技股份有限公司