基于ADXL50加速度傳感器的導(dǎo)彈車載行軍檢測(cè)

0 引言

　　在導(dǎo)彈車載行軍過程中，車上的導(dǎo)彈會(huì)受到各種振動(dòng)的沖擊影響，這種振動(dòng)沖擊如果過大則會(huì)造成導(dǎo)彈的損傷或損壞。在此介紹了一種基于ADXL50單片集成加速度傳感器的加速度測(cè)量方法，用于檢測(cè)導(dǎo)彈在車載行軍過程中受到的振動(dòng)沖擊。單片集成加速度傳感器ADXL50體積小、方向性好、精度高、時(shí)漂與溫漂小;在+5V單電源下工作，使用方便，所需外圍元器件少;可靠性很高，在通電時(shí)可以承受500g的加速度沖擊，不加電時(shí)可以承受2000g的加速度沖擊而不致?lián)p壞。因此可以應(yīng)用于導(dǎo)彈運(yùn)輸車。

　　1 設(shè)計(jì)方案

　　設(shè)計(jì)方案如圖1所示：包括傳感器及外圍電路、信號(hào)處理裝置、顯示報(bào)警電路等3部分。傳感器及外圍電路封裝于小型屏蔽容器內(nèi)，固定于導(dǎo)彈載行車上，ADXL50加速度傳感器采集振動(dòng)加速度信號(hào)，并輸出相應(yīng)的電壓信號(hào);信號(hào)處理部分接收到傳感器采集來的模擬電壓信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，將加速度的值顯示于LED上，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)判斷與處理，當(dāng)超過安全范圍時(shí)給出報(bào)警，提醒司機(jī)注意駕駛。

　　2 傳感器及外圍電路的設(shè)計(jì)

　　方案擬采用美國(guó)AD公司生產(chǎn)的ADXL50加速度計(jì)作為加速度傳感器。該器件集成在單片集成電路上，采用差動(dòng)電容作為敏感元件，直接輸出電壓信號(hào)，便于信號(hào)的采集與處理。

　　2.1 ADXL50的主要技術(shù)指標(biāo)

　　測(cè)量靈敏度為19mV/g;滿刻度測(cè)量范圍為±50g;頻率響應(yīng)范圍為DC～1 kHz;在開關(guān)信號(hào)控制下可進(jìn)行自檢;內(nèi)置緩沖放大器，可用于輸出靈敏度及零加速度輸出電平調(diào)節(jié)。

　　2.2 ADXL50工作原理和基本測(cè)量電路

　　ADXL50是一個(gè)完整的加速度測(cè)量系統(tǒng)，它將一個(gè)傳感器部件和完成加速度測(cè)量有關(guān)的電路，包括振蕩器、解調(diào)器、前置放大器、緩沖放大器、參考電源及溫度補(bǔ)償電路等。全部集成在一片硅晶片上。芯片封裝于10腳T0100管殼內(nèi)，這10腳的定義如圖2所示。

　　圖3為加速度傳感器的原理框圖。其中使用了3個(gè)外接電容和3個(gè)外接電阻。C1用以決定測(cè)量系統(tǒng)的帶寬，C1和C2的容量一般選用O～0.2 2μF，C2一般為0.1μF即可。ADXL50在出廠前，廠家已將其前置放大器的測(cè)量靈敏度調(diào)整為19 mV/g，其Og時(shí)的輸出電壓VPR為1.8 V。因此，若加速度為±50g，則VPR=1.8V±O.95V，若加速度為±20g，則VPR=1.8 V±O.38V。由于在VPR上的信號(hào)不標(biāo)準(zhǔn)，不適于讀取進(jìn)行

　　顯示或進(jìn)行數(shù)字化處理。另外，ADXL50前置放大器的注入電流最大只能有25μA，驅(qū)動(dòng)能力很小，因此，VPR上的信號(hào)要做進(jìn)一步處理，才能滿足要求。一般外接幾個(gè)電阻與緩沖放大器構(gòu)成一個(gè)放大環(huán)節(jié)，以調(diào)整傳感器的VPR的Og電位，并提高輸出信號(hào)的靈敏度。