一种高精度倾斜测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种高精度倾斜测量装置，设备采用具有16位分辨率的高精度双路∑‑ΔADC型ARM单片机和双轴MEMS倾斜传感器芯片，ARM单片机对双轴MEMS倾斜传感器芯片的模拟量输出信号进行转换，双轴MEMS倾斜传感器芯片通过数字通道将双轴MEMS倾斜传感器芯片内置的温度传感器数据输送至ARM单片机，ARM单片机电源直接由+5V模拟电源电路分压获得，ARM单片机通过RS485电路与外部设备连接，本实用新型专利技术设计的一种高精度倾斜测量装置控制精确，性能优良，安全可靠。

A High Precision Tilt Measuring Device

【技术实现步骤摘要】
一种高精度倾斜测量装置
本技术涉及测量设备领域，尤其涉及一种高精度倾斜测量装置。
技术介绍
桥塔在受到桥梁载荷、风力载荷、地震和桥梁老化等状态变化时其倾角会发生变化，检测桥塔倾角变化是监测桥梁健康状态的一个关键参数。由于桥塔的倾角变化非常微小，普通的倾角传感器由于量程范围大，不适合用于桥塔的倾角测量。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种高精度倾斜测量装置，以解决上述技术问题，为实现上述目的本技术采用以下技术方案：一种高精度倾斜测量装置，设备采用具有16位分辨率的高精度双路∑-ΔADC型ARM单片机和双轴MEMS倾斜传感器芯片，ARM单片机对双轴MEMS倾斜传感器芯片的模拟量输出信号进行转换，双轴MEMS倾斜传感器芯片通过数字通道将双轴MEMS倾斜传感器芯片内置的温度传感器数据输送至ARM单片机，ARM单片机电源直接由+5V模拟电源电路分压获得，ARM单片机通过RS485电路与外部设备连接。在上述技术方案基础上，所述电源电路中电源分别经电容C28和C29接地，电源接芯片U7的VIN端口，同时电源经电阻R20接芯片U7的SHDN端口，芯片U7的CB端口经电容C27接二极管D4，二极管D4接地，芯片U7的SW端口接电感L1，电感L1经电阻R21接电阻R22，电阻R22接地，同时电感L1分别经电容C30、C31、C32及C33接地，芯片U7的FB端口经电阻R22。在上述技术方案基础上，所述RS485电路中+5V电源接芯片U9的VCC端口，同时芯片U9的VCC端口经电容C37接地，芯片U9的A端口经电阻R30接电阻RT1，电阻RT1接插口J5的4端口，芯片U9的B端口经电阻R29接电阻RT2，电阻RT2接插口J5的3端口，电阻R29、R30同时经TVS保护二极管接地。在上述技术方案基础上，所述芯片U7采用LMR14006Y，芯片U9采用TD321S485。本技术设计的一种高精度倾斜测量装置采用双轴MEMS倾斜传感器芯片，双轴MEMS倾斜传感器芯片成本低、体积小、抗冲击力强，从而提高设备的整体性能，设备电路设计简单，可靠性高，功耗低，从而降低设备的运行成本。附图说明图1为本技术的结构框图。图2为电源电路图。图3为RS485电路图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细阐述。一种高精度倾斜测量装置，设备采用具有16位分辨率的高精度双路∑-ΔADC型ARM单片机和双轴MEMS倾斜传感器芯片，ARM单片机对双轴MEMS倾斜传感器芯片的模拟量输出信号进行转换，双轴MEMS倾斜传感器芯片通过数字通道将双轴MEMS倾斜传感器芯片内置的温度传感器数据输送至ARM单片机，ARM单片机电源直接由+5V模拟电源电路分压获得，ARM单片机通过RS485电路与外部设备连接。所述电源电路中电源分别经电容C28和C29接地，电源接芯片U7的VIN端口，同时电源经电阻R20接芯片U7的SHDN端口，芯片U7的CB端口经电容C27接二极管D4，二极管D4接地，芯片U7的SW端口接电感L1，电感L1经电阻R21接电阻R22，电阻R22接地，同时电感L1分别经电容C30、C31、C32及C33接地，芯片U7的FB端口经电阻R22。所述RS485电路中+5V电源接芯片U9的VCC端口，同时芯片U9的VCC端口经电容C37接地，芯片U9的A端口经电阻R30接电阻RT1，电阻RT1接插口J5的4端口，芯片U9的B端口经电阻R29接电阻RT2，电阻RT2接插口J5的3端口，电阻R29、R30同时经TVS保护二极管接地。所述芯片U7采用LMR14006Y，芯片U9采用TD321S485。本技术设计的一种高精度倾斜测量装置电源电路采用低压降、低静态电流的线性稳压集成电路，具有输入电压范围宽，静态功耗低的特点，ARM单片机采用整数算法，该算法实时性很强，占用存储器少，滤波参数调整简单。一阶的基本计算式为：u(n)＝u(n-1)+(v(n)-u(n-1))/M。其中：u(n)为滤波器输，v(n)为滤波器输入(即ADC的输出)，M为滤波器参数取值为大于1的整数，取值越大滤波器的截止频率越低。为了提高系统的分辨率，将上述基本公式变形为：u(n)M＝u(n-1)M+v(n)-u(n-1)/M。根据过采样理论，每4倍的过采样可提高1位分辨率，在本专利技术中M的取值为1600-80000，可将分辨率提高5-8位。4阶滤波器是由上述的一阶滤波器4个级连而成。该算法相当于滑膜平均算法，但滤波效果优于滑膜平均算法。双轴MEMS倾斜传感器芯片采用温度补偿算法，温度补偿的温度值是MEMS传感器内置的温度传感器，直接反映的是芯片的温度。通过串行接口读取该温度值，并代入下式计算：D(t)＝(d+b1t+b2t2)(1+a1t+a2t2)，式中D(t)为补偿后的角度输出，a2为增益温度补偿的二次项系数，b1为零点温度补偿的一次项系数，b2为零点温度补偿的二次项系数。a1、a2、b1、b2通过对传感器的温度实验获得。RS485串行通讯接口的信号线加装TVS保护二极管，防止浪涌干扰、接错线等造成的器件损坏。以上所述为本技术较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本技术的教导，在不脱离本技术的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度倾斜测量装置，其特征在于，设备采用具有16位分辨率的高精度双路∑‑ΔADC型ARM单片机和双轴MEMS倾斜传感器芯片，ARM单片机对双轴MEMS倾斜传感器芯片的模拟量输出信号进行转换，双轴MEMS倾斜传感器芯片通过数字通道将双轴MEMS倾斜传感器芯片内置的温度传感器数据输送至ARM单片机，ARM单片机电源直接由+5V模拟电源电路分压获得，ARM单片机通过RS485电路与外部设备连接。

【技术特征摘要】
1.一种高精度倾斜测量装置，其特征在于，设备采用具有16位分辨率的高精度双路∑-ΔADC型ARM单片机和双轴MEMS倾斜传感器芯片，ARM单片机对双轴MEMS倾斜传感器芯片的模拟量输出信号进行转换，双轴MEMS倾斜传感器芯片通过数字通道将双轴MEMS倾斜传感器芯片内置的温度传感器数据输送至ARM单片机，ARM单片机电源直接由+5V模拟电源电路分压获得，ARM单片机通过RS485电路与外部设备连接。2.根据权利要求1所述的一种高精度倾斜测量装置，其特征在于，所述电源电路中电源分别经电容C28和C29接地，电源接芯片U7的VIN端口，同时电源经电阻R20接芯片U7的SHDN端口，芯片U7的CB端口经电容C27接二极管D4，二极管D4接地，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚欣，金铭，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院资源信息研究所，
类型：新型
国别省市：北京,11