高精度数字角速率测量装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种高精度数字角速率测量装置，包括：电压转换模块将接入的初始电压转换为工作电压，电压转换模块的输出端分别与角速率测量模块、控制模块和串口通信模块相连，以向角速率测量模块、控制模块和串口通信模块提供工作电压；控制模块的输入端与角速率测量模块相连以接收来自角速率测量模块的角速率输出量并进行分析处理；串口通信模块与控制模块的输出端和后台管理系统相连，以将分析处理结果发送至后台管理系统。本实用新型具有体积小、功耗低、精度更高，温度范围大，稳定性好的特点。
【专利说明】
高精度数字角速率测量装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及角速率测量技术领域，特别涉及一种高精度数字角速率测量装置。
【背景技术】
[0002]现有的数字角速率测量装置存在以下问题:
[0003](I)精度不高，敏感元件传感器的选型是决定测量装置精度的关键因素；
[0004](2)体积大，这与装置芯片及外围电路设计和布线有关；
[0005](3)可靠性不高，CPU与传感器模块之间的数据传输方式决定装置的可靠性。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
[0007]为此，本实用新型的目的在于提出一种高精度数字角速率测量装置，具有体积小、功耗低、精度更高，温度范围大，稳定性好的特点。
[0008]为了实现上述目的，本实用新型的实施例提供一种高精度数字角速率测量装置，包括:电压转换模块、角速率测量模块、控制模块和串口通信模块，所述电压转换模块用于将接入的初始电压转换为工作电压，所述电压转换模块的输出端分别与所述角速率测量模块、控制模块和串口通信模块相连，以向所述角速率测量模块、控制模块和串口通信模块提供所述工作电压;所述控制模块的输入端与所述角速率测量模块相连以接收来自所述角速率测量模块的角速率输出量并进行分析处理;所述串口通信模块与所述控制模块的输出端和后台管理系统相连，以将分析处理结果发送至所述后台管理系统。
[0009]进一步，所述电压转换模块采用稳压器，所述稳压器的输入端和输出端分别接滤波电容，以滤除初始电压和工作电压中的噪声。
[0010]进一步，所述角速率测量模块采用角速率陀螺仪芯片，其中所述角速率陀螺仪芯片的输出量具有模拟量和数字量两种形式。
[0011]进一步，所述角速率陀螺仪芯片采用型号为CRM100的芯片。
[0012]进一步，所述控制模块采用单片机芯片，通过SPI总线与所述角速率测量模块相连。
[0013]进一步，所述单片机芯片采用型号为STM32F103C8T6的微处理器芯片。
[0014]进一步，所述串口通信模块采用提供RS232、RS485和RS422模式输出的多协议收发芯片。
[0015]根据本实用新型实施例的高精度数字角速率测量装置，采体积小、功耗低的芯片作为电压转换模块、角速率测量模块、控制模块和串口通信模块，具有体积小、功耗低、温度范围广等优点，适合于更多工作环境，特别适用于更宽的温度环境并降低了功耗。本发明的控制模块和角速率测量模块之间采用SPI串口数据传输方式，只需4个I/O端口，即可实现发送和接收数据，实现控制模块和角速率测量模块之间的数据通信，方便电路设计，其数字输出模式，可以提高整个装置的测量精度。本发明具有精度更高，温度范围大，稳定性好的特点。
[0016]本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【附图说明】
[0017]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0018]图1为根据本发明实施例的高精度数字角速率测量装置的结构图；
[0019]图2为根据本发明实施例的电压转换模块的电路图；
[0020]图3为根据本发明实施例的角速率测量模块的电路图；
[0021]图4为根据本发明实施例的串口通信模块的电路图。
【具体实施方式】
[0022]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0023]本发明实施例提出一种高精度数字角速率测量装置，具有高精度、低功耗和高可靠性的特点。
[0024]如图1所示，本实用新型实施例的高精度角速率测量装置，包括:电压转换模块1、角速率测量模块2、控制模块3和串口通信模块4。
[0025]具体地，电压转换模块将接入的初始电压转换为工作电压。其中，电压转换模块的输出端分别与角速率测量模块、控制模块和串口通信模块相连，以向角速率测量模块、控制模块和串口通信模块提供工作电压。
[0026]在本发明的一个实施例中，初始电压为12V，工作电压为3V。即，电压转换模块可以将12V电压转换为3V电压，提供至后续的功能模块供电。
[0027]在本发明的一个实施例中，电压转换模块米用稳压器。其中，稳压器的输入端和输出端分别接滤波电容，滤除输入的初始电压和输出的工作电压中的噪声，提高供电电压的精度。
[0028]优选的，如图2所示，稳压器可以采用型号为MC33269的稳压器芯片。该款芯片精度高，功耗低，体积小的特点，并且提供热保护和短路保护功能。同时此款芯片集成度高，外围电路设计简单，有效的减小整个装置的体积。
[0029]角速率测量模块采用角速率陀螺仪芯片，能实现对角速度高精度、高可靠性测量。角速率测量模块可以将测试得到的角速率数字量发送至控制模块，由控制模块进行计算处理。并且，角速率陀螺仪芯片的输出量具有模拟量和数字量两种形式。
[0030]在本发明的一个实施例中，如图3所示，角速率陀螺仪芯片采用型号为CRM100的芯片。该芯片具有精度高、功耗低、体积小、输出稳定等特点，其封装采用陶瓷LCC贴片式，可以起到更好的抗冲击抗振动的作用，适用于恶劣环境，易于集成。
[0031]此外，该角速率陀螺仪芯片既可以输出与角速率呈线性关系的模拟量，也可以通过SPI协议直接输出数字量，通过控制M0DE_SEL端口的高低电平即可实现模拟和数字输出的转换。SPI只需/SS(从机选通信号)，SCK(串行时钟信号)，MIS0(输出信号)和MOSK输入信号)四根I/O接口线即可实现发送和接收数据，就可以完成控制模块与角速率传感器之间的数据通信，方便电路设计。
[0032]控制模块的输入端与角速率测量模块相连以接收来自角速率测量模块的角速率输出量并进行分析处理。
[0033]在本发明的一个实施例中，控制模块可以采用单片机芯片，通过SPI总线与角速率测量模块相连，接收来自角速率测量模块输出的数字量，并对数字量形式的角速率输出量进行分析处理，生成相应的分析处理结果，通过串口通信模块发送至后台管理系统。
[0034]优选的，单片机芯片可以采用型号为32位Cortex-M3内核的STM32F103C8T6的微处理器芯片。该芯片体积小、功耗低，工作频率高达72MHz，内置64KB的Flash和20KB的SRAM,具有丰富的外设，完全满足设计要求。并且该单片机芯片的电源分为模拟电源和数字电源，为保证其更安全可靠的工作，电路设计将两路电源进行隔离设计。
[0035]串口通信模块与控制模块的输出端和后台管理系统相连，以将分析处理结果发送至后台管理系统，由后台管理系统接收该分析处理结果，并提供给管理员进行实时监控。
[0036]在本发明的一个实施例中，如图4所示，串口通信模块采用RS232串口通信单元，完成了测试量的数字输出。
[0037]优选的，RS232串口通信单元可以采用型号为MAX3160EAP的多协议收发芯片，具有体积小，功耗低，温度范围大，传输信号转变速率快，电磁干扰小等优点。同时该芯片可以以RS232及RS485/RS422模式输出，输出更灵活，可以适应更多的工作环境和数据处理模式。
[0038]根据本实用新型实施例的高精度数字角速率测量装置，采体积小、功耗低的芯片作为电压转换模块、角速率测量模块、控制模块和串口通信模块，具有体积小、功耗低、温度范围广等优点，适合于更多工作环境，特别适用于更宽的温度环境并降低了功耗。本发明的控制模块和角速率测量模块之间采用SPI串口数据传输方式，只需4个I/O端口，即可实现发送和接收数据，实现控制模块和角速率测量模块之间的数据通信，方便电路设计，其数字输出模式，可以提高整个装置的测量精度。本发明具有精度更高，温度范围大，稳定性好的特点。
[0039]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0040]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求极其等同限定。
【主权项】
1.一种高精度数字角速率测量装置，其特征在于，包括:电压转换模块、角速率测量模块、控制模块和串口通信模块， 所述电压转换模块用于将接入的初始电压转换为工作电压，所述电压转换模块的输出端分别与所述角速率测量模块、控制模块和串口通信模块相连，以向所述角速率测量模块、控制模块和串口通信模块提供所述工作电压； 所述控制模块的输入端与所述角速率测量模块相连以接收来自所述角速率测量模块的角速率输出量并进行分析处理； 所述串口通信模块与所述控制模块的输出端和后台管理系统相连，以将分析处理结果发送至所述后台管理系统。2.如权利要求1所述的高精度数字角速率测量装置，其特征在于，所述电压转换模块采用稳压器，所述稳压器的输入端和输出端分别接滤波电容，以滤除初始电压和工作电压中的噪声。3.如权利要求1所述的高精度数字角速率测量装置，其特征在于，所述角速率测量模块采用角速率陀螺仪芯片，其中所述角速率陀螺仪芯片的输出量具有模拟量和数字量两种形式。4.如权利要求3所述的高精度数字角速率测量装置，其特征在于，所述角速率陀螺仪芯片采用型号为CRMlOO的芯片。5.如权利要求1所述的高精度数字角速率测量装置，其特征在于，所述控制模块采用单片机芯片，通过SPI总线与所述角速率测量模块相连。6.如权利要求5所述的高精度数字角速率测量装置，其特征在于，所述单片机芯片采用型号为STM32F103C8T6的微处理器芯片。7.如权利要求1所述的高精度数字角速率测量装置，其特征在于，所述串口通信模块采用提供RS232、RS485和RS422模式输出的多协议收发芯片。
【文档编号】G01C19/00GK205619935SQ201620353579
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】田世斌
【申请人】北京七维航测科技股份有限公司