一种集成式传感器系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种集成式传感器系统，包括：主控芯片，用于将采集的数据信息进行运算处理；与所述主控芯片电连接用于采集参数信息的数据信息采集电路；与所述主控芯片电连接用于实现数据通讯的数据通讯电路；所述数据通讯电路包括：通讯驱动电路和双路隔离电路；所述通讯驱动电路与所述主控芯片电连接；所述双路隔离电路与所述通讯驱动电路电连接，将通过通讯驱动电路接收的来自于主控芯片的数据信息通过所述双路隔离电路的网口至实时系统。本实用新型专利技术的提供了一种集成式传感器系统，其目的通过对现有技术的改进主控芯片可以直接从采集电路中直接采集数据信息，根据采集到的数据信息进行融合算法，使数据的采集与发送达到同步进行，提高了机器人工作的可靠性和稳定性。

Integrated sensor system

The utility model discloses an integrated sensor system includes a main control chip, used for collecting data and information processing; connected with the main control chip circuit for data acquisition circuit information acquisition parameters; connected with the main control chip circuit for data communication circuit to realize data communication; the data communication circuit includes: the communication driver circuit and dual isolation circuit; the communication circuit and the main control chip is electrically connected; the dual isolation circuit and the communication circuit is connected with the driving power, the drive circuit through the communication received from the master chip data information through the network port the dual isolation circuit to real-time system. The utility model provides an integrated sensor system can directly collect the data information from the acquisition circuit in the objective by improving the main control chip of the existing technology, the fusion algorithm according to the collected data, the data collection and send to the same time, improve the reliability and stability of robot.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及自动控制领域，特别是涉及一种集成式传感器系统。
技术介绍
EtherCAT(以太网控制自动化技术)是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统。EtherCAT主要应用在实时控制系统和高精度设备同步，伺服驱动器，机器人并联机构。在机器人的控制领域上，行业里主流的IMU惯性传感器单元数据通信无非是RS485，RS422，RS232，CAN，USB等常规通讯方式，受限于通讯协议，接口方式，传输距离，抗干扰能力等原因最终传感器单元通讯周期远低于惯性模块的采样周期，通讯周期200～400Hz采样周期2～8KHz根本无法发挥惯性模块的原有性能；而且在一个系统中要实现多IMU惯性传感器单元数据同步还需要另外增加IO同步信号。
技术实现思路
本技术的提供了一种集成式传感器系统，其目的通过对现有技术的改进主控芯片可以直接从采集电路中直接采集数据信息，根据采集到的数据信息进行融合算法，使数据的采集与发送达到同步进行，提高了机器人工作的可靠性和稳定性。本技术提供的技术方案如下：一种集成式传感器系统，包括：主控芯片，用于将采集的数据信息进行运算处理；与所述主控芯片电连接用于采集参数信息的数据信息采集电路；与所述主控芯片电连接用于实现数据通讯的数据通讯电路。在本技术中，通过对现有技术的改进主控芯片可以直接从采集电路中直接采集数据信息，根据采集到的数据信息进行融合算法，使数据的采集与发送达到同步进行，提高了机器人工作的可靠性和稳定性。优选的，所述数据通讯电路包括：通讯驱动电路和双路隔离电路；所述通讯驱动电路与所述主控芯片电连接；所述双路隔离电路与所述通讯驱动电路电连接，将通过通讯驱动电路接收的来自于主控芯片的数据信息通过所述双路隔离电路的网口至实时系统。优选的，所述通讯驱动电路包括EtheerCAT通讯驱动芯片；所述EtheerCAT通讯驱动芯片的时钟端与所述主控芯片的第一SPI端口的时钟接收端电连接；所述EtheerCAT通讯驱动芯片的片选控制端与所述主控芯片的第一SPI端口的片选控制端电连接；所述EtheerCAT通讯驱动芯片的信息输入端与所述主控芯片的第一SPI端口的信息输出端电连接；所述EtheerCAT通讯驱动芯片的信息输出端与所述主控芯片的第一SPI端口的信息接收端电连接。在本技术中，基于EtherCAT工业总线实现了对采集的数据信息的传输，由于EtherCAT总线的传输方式为实时总线所以无需另外增加IO同步信号，采样周期和通讯周期基本相同，EtherCAT的通讯传输实现了实时控制系统和高精度设备同步。优选的，所述双路隔离电路包括信号输入端口驱动电路和信号输出端口驱动电路。在本技术中，设置的通讯的输入接口和输出接口设置隔离电路把干扰源和易干扰的部分隔离开来，把噪声干扰的路径切断，从而达到抑制噪声干扰的效果。优选的，所述数据信息采集电路包括：惯性传感器、地磁传感器、定位电路。优选的，所述惯性传感器的串行时钟端与所述主控芯片的第二SPI端口的时钟接收端电连接；所述惯性传感器的数据输出端与所述主控芯片的第二SPI端口的数据接收端电连接；所述惯性传感器的数据输入端与所述主控芯片的第二SPI端口的数据发送端电连接；所述惯性传感器的片选端与所述主控芯片的第二SPI端口的片选控制端电连接。优选的，所述地磁传感器的串行时钟端与所述主控芯片的I2C端口的接收时钟端电连接；所述地磁传感器的串行数据端与所述主控芯片的I2C端口的接收数据端电连接；所述地磁传感器的数据准备端与所述主控芯片的I2C端口的信号捕捉端电连接。在本实施例中，主控芯片与数据信息采集芯片之间进行通讯传输时，直接通过SPI总线、I2C总线、以及异步数据通讯总线等方式既可以实施完成，解决了现有技术中受限于通讯协议，接口方式，传输距离，抗干扰能力等原因最终传感器单元通讯周期远低于惯性模块的采样周期，导致数据信息传输通讯不同步的问题。优选的，与所述主控芯片电连接的用于实现参数信息更新数据更新模块。优选的，所述数据更新模块包括数据转换芯片；所述数据转换芯片的数据发送端与所述主控芯片的通用异步收发传输模块数据接收端的电连接；所述数据转换芯片的数据接收端与所述主控芯片的通用异步收发传输模块数据发送端的电连接。优选的，与所述主控芯片电连接的用于实现多类数据信息采集的扩展电路接口。在本实施例中，设置了数据更新模块，方便用户对系统的维护与更新升级；同时通过转换芯片进行通讯串口的转换为用户在对系统进行维护时提供基础保障；还设置了扩展接口，丰富对未来机器人的新功能的设计模块打下良好的基础。与现有技术相比，本技术提供一种集成式传感器系统，至少带来以下一种技术效果：1、主控芯片接口电路使主控芯片可以直接从惯性模块采集数据。2、在机器人的控制系统中添加数据采集程序并在主控芯片完成融合算法，获取机器人的相关数据信息。3、能够实现各类通信协议如COE、AOE、EOE、FOE等，支持各种同步模式。4、增加各模块接口去除常规通讯接口，并加入防静电和隔离电路，使系统数据通讯可靠性进一步提高。5、使用金属外壳和选用防水接插件提升传感器信息采集电路整体抗干扰能力。传感器信息采集电路是根据机器人发展的趋势，整合现有技术提高发挥传感器最好性能，将传感器数据实时的传输到控制系统。并在大功率电机的强干扰环境中减少外部连线改为电路板连接提升设备可靠性和稳定性。附图说明下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种集成式传感器系统特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。图1是本技术一种集成式传感器系统的一个实施例的结构图；图2是本技术一种集成式传感器系统的另一个实施例的结构图；图3是本技术主控芯片实施例的电路图；图4是本技术通讯驱动电路的实施例的电路图；图5是本技术信号输出端口驱动电路的实施例的电路图；图6是本技术信号输入端口驱动电路的实施例的电路图；图7是本技术惯性传感器的电路图；图8是本技术地磁传感器的电路图；图9是本技术通讯串口的转换的电路图。具体实施方式为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本技术相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。本技术提供了一种集成式传感器系统的一个实施例，包括：主控芯片10，用于将采集的数据信息进行运算处理；与所述主控芯片电连接用于采集参数信息的数据信息采集电路30；与所述主控芯片电连接用于实现数据通讯的数据通讯电路20。具体的，参考图1所示；在本实施例中主控芯片10型号为DSPTMS320F28069PZ；在参数性能不变的情况下，可以适应性的调整为其他的芯片；通过主控芯片接收数据采集电路30采集的数据信息，主控芯片10将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成式传感器系统，其特征在于，包括：主控芯片，用于将采集的数据信息进行运算处理；与所述主控芯片电连接的用于采集参数信息的数据信息采集电路；与所述主控芯片电连接的用于实现数据通讯的数据通讯电路。

【技术特征摘要】
1.一种集成式传感器系统，其特征在于，包括：主控芯片，用于将采集的数据信息进行运算处理；与所述主控芯片电连接的用于采集参数信息的数据信息采集电路；与所述主控芯片电连接的用于实现数据通讯的数据通讯电路。2.根据权利要求1所述的集成式传感器系统，其特征在于，所述数据通讯电路包括：通讯驱动电路和双路隔离电路；所述通讯驱动电路与所述主控芯片电连接；所述双路隔离电路与所述通讯驱动电路电连接，将通过通讯驱动电路接收的来自于所述主控芯片的数据信息通过所述双路隔离电路的网口传输至实时系统。3.根据权利要求2所述的集成式传感器系统，其特征在于，所述通讯驱动电路包括EtheerCAT通讯驱动芯片；所述EtheerCAT通讯驱动芯片的时钟端与所述主控芯片的第一SPI端口的时钟接收端电连接；所述EtheerCAT通讯驱动芯片的片选控制端与所述主控芯片的第一SPI端口的片选控制端电连接；所述EtheerCAT通讯驱动芯片的信息输入端与所述主控芯片的第一SPI端口的信息输出端电连接；所述EtheerCAT通讯驱动芯片的信息输出端与所述主控芯片的第一SPI端口的信息接收端电连接。4.根据权利要求2所述的集成式传感器系统，其特征在于，还包括：所述双路隔离电路包括信号输入端口驱动电路和信号输出端口驱动电路。5.根据权利要求1所述集成式传感器系统，其特征在于，所述数据信息采集电路包括：惯性...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈怡成，殷汇乐，潘阳，陈养彬，
申请(专利权)人：上海新纪元机器人有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31