專利名稱：智能三維加速度測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬包裝動力學(xué)特性測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能型的三維加速度測試儀。
背景技術(shù)：
目前在包裝技術(shù)中，對包裝件脆值的測定裝置主要是碰撞機(jī)和自由跌落機(jī)。碰撞機(jī)和跌落機(jī)只能進(jìn)行單向加速度的測試，且設(shè)備笨重，限制較多，并不能完全模擬產(chǎn)品受沖擊的情況，具有局限性。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的脆值測定裝置只能進(jìn)行單向加速度測試的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的是提供一種智能三維加速度測試儀，不受包裝件跌落姿態(tài)的限制，可進(jìn)行X、Y、Z三個方向的加速度測試。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，智能三維加速度測試儀，包括單片機(jī)及內(nèi)存模塊、電源管理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊、USB通訊模塊和加速度傳感器，加速度傳感器采用三軸加速度傳感器，電源管理模塊分別與模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊的VREF引腳和單片機(jī)及內(nèi)存模塊的VCC引腳連接，模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊的CH0引腳、CH1引腳、CH2引腳分別接收加速度傳感器X軸、Y軸、Z軸的數(shù)據(jù)信息，模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊的DOUT引腳、DIN引腳、DCLK引腳分別與單片機(jī)及內(nèi)存模塊的P1.0引腳、P1.1引腳和P1.2引腳連接，單片機(jī)及內(nèi)存模塊的P0引腳、A0引腳與USB通訊模塊的D0～D7引腳連接。
單片機(jī)及內(nèi)存模塊包括單片機(jī)和內(nèi)存，單片機(jī)采用W78E52B，內(nèi)存采用32K的EEPROM存儲器28C256。
模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊采用16位串行AD芯片ADS8341。
加速度傳感器是采用X軸Z軸加速度傳感器和Y軸Z軸加速度傳感器組成的三軸加速度傳感器。
X軸Z軸加速度傳感器和Y軸Z軸加速度傳感器采用ADXL250。
本實(shí)用新型的智能三維加速度測試儀采用基于MEMS技術(shù)加速度傳感器，構(gòu)成三維加速度傳感器，能進(jìn)行三維加速度的測試。將儀器安裝在包裝件上便可自動記錄包裝件受沖擊時的加速度值，可進(jìn)行包裝件脆值的測定，該儀器對沖擊方向和包裝件跌落姿態(tài)無特殊要求，從而彌補(bǔ)了傳統(tǒng)碰撞機(jī)和跌落機(jī)的不足，還可以進(jìn)行包裝材料緩沖性能的測試，為包裝件的破損機(jī)理研究和包裝材料緩沖特性的研究提供了新的實(shí)驗方法和手段。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖1是本實(shí)用新型的模塊連接示意圖；圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)連接示意圖；圖3是本實(shí)用新型的三維加速度傳感器的組成示意圖；圖4是x軸跌落加速度曲線圖，橫坐標(biāo)為采樣時間間隔，縱坐標(biāo)為x軸加速度值；圖5是y軸跌落加速度曲線圖，橫坐標(biāo)為采樣時間間隔，縱坐標(biāo)為y軸加速度值；圖6是z軸跌落加速度曲線圖，橫坐標(biāo)為采樣時間間隔，縱坐標(biāo)為z軸加速度值。
具體實(shí)施方式
參見圖1、圖2，智能三維加速度測試儀包括單片機(jī)及內(nèi)存模塊1、電源管理模塊2、模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊3、USB通訊模塊4和加速度傳感器5，加速度傳感器5采用三軸加速度傳感器。
其中，電源管理模塊2使用9V干電池作為系統(tǒng)的電源，電源管理要完成電平轉(zhuǎn)換，以及給16位4通道串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADS8341)提供基準(zhǔn)參考。
單片機(jī)及內(nèi)存模塊1包括單片機(jī)和內(nèi)存，單片機(jī)采用華邦(Winbond)的W78E52B，該芯片兼容52系列，內(nèi)部資源完全可以滿足我們系統(tǒng)的要求，通過開放的總線接口，可以外擴(kuò)展一片32K的EEPROM存儲器AT28C256，作為采集數(shù)據(jù)的存儲區(qū)。
加速度傳感器5的輸出量為模擬信號，需要經(jīng)過A/D量化成數(shù)字量，系統(tǒng)才能夠存儲，由于加速度傳感器5的靈敏度比較高(38mV/g)，分辨力為0.01g，普通的A/D無法滿足此精度要求，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3采用BB(Burr-brown)公司的16位串行A/D芯片ADS8341，可滿足系統(tǒng)要求。
USB作為目前微機(jī)的常用串行總線，已經(jīng)在許多智能儀器中得到應(yīng)用，其傳輸速度快，支持即插即用等特點(diǎn)是傳統(tǒng)RS232總線無法比擬的，本系統(tǒng)通過USB接口把采集到的數(shù)據(jù)，從存儲器EEPROM中傳輸?shù)轿⑿陀嬎銠C(jī)中，并做出曲線輸出。USB通訊模塊4的接口的實(shí)現(xiàn)部分使用的是Philips公司的PDIUSBD12芯片，工作在USB1.1協(xié)議下，傳輸速度最大可以達(dá)到12Mbps。在通訊的過程中，有LED指示，人機(jī)界面友好。
加速度傳感器5是采用X軸Z軸加速度傳感器6和Y軸Z軸加速度傳感器7組成的三軸加速度傳感器，如圖3所示，X軸Z軸加速度傳感器6和Y軸Z軸加速度傳感器7采用ADXL250。
參見圖2，電源管理模塊2分別與模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊3的VREF引腳和單片機(jī)及內(nèi)存模塊1的VCC引腳連接；模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊3的CH0引腳、CH1引腳、CH2引腳分別接收加速度傳感器5的X軸、Y軸、Z軸的數(shù)據(jù)信息；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3的DOUT引腳、DIN引腳、DCLK引腳分別與單片機(jī)及內(nèi)存模塊1的P1.0引腳、P1.1引腳和P1.2引腳連接；單片機(jī)及內(nèi)模塊1的數(shù)據(jù)總線P0端與USB通訊模塊4的D0～D7引腳連接。
工作時，將智能三維加速度儀安裝在包裝件上，隨包裝件一起運(yùn)動，電源管理模塊2為系統(tǒng)供電并提供A/D的參考電壓；三軸加速度傳感器5可以接收到X、Y、Z三個方向的加速度值，并通過模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊3實(shí)現(xiàn)對加速度數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)換，并將數(shù)據(jù)保存在單片機(jī)及內(nèi)存模塊1內(nèi)的存儲器EEPROM中；USB通訊模塊4連接到外部的微型計算機(jī)，通過USB接口把采集到的數(shù)據(jù)從存儲器EEPROM中傳輸?shù)轿⑿陀嬎銠C(jī)中并接受微機(jī)傳送的參數(shù)和命令；在輸入跌落高度和延時工作時間的情況，由儀器自身判斷采集和記錄數(shù)據(jù)的時刻；通過微機(jī)應(yīng)用程序，完成對數(shù)據(jù)的提取和分析。
圖4、圖5、圖6分別顯示跌落時x軸、y軸、z軸的加速度曲線圖，用本實(shí)用新型的智能三維加速度儀從10cm高處自由跌落到放置在地面的5cm厚的紙上，得到x、y、z三個方向加速度的曲線。曲線是根據(jù)單片機(jī)記錄的跌落過程中x、y、z三個方向加速度繪制的，橫坐標(biāo)為采樣時間間隔，采樣間隔時間為30μs；采樣的起始時間是單片機(jī)根據(jù)跌落高度自動計算出來的，單片機(jī)在每個瞬間同時記錄三個方向的加速度值。智能三維加速度儀在跌落的瞬間受到了三個方向的加速度在儀器沒有接觸到紙張時x軸的加速度為1g(重力加速度)，y、z軸為0g；而在儀器接觸到紙張的瞬間，x軸的加速度逐漸變?yōu)?g(重力加速度)，y、z軸仍為0g；當(dāng)儀器接觸到地面的瞬間，x軸的加速度迅速變?yōu)?4g，y軸的加速度迅速變?yōu)?.5g，z軸的加速度迅速變?yōu)?3g。
可以得出，本實(shí)用新型的智能三維加速度測試儀不受包裝件跌落姿態(tài)的限制，可以進(jìn)行X、Y、Z三個方向的加速度測試。
權(quán)利要求1.一種智能三維加速度測試儀，其特征在于包括單片機(jī)及內(nèi)存模塊(1)、電源管理模塊(2)、模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊(3)、USB通訊模塊(4)和加速度傳感器(5)，所述加速度傳感器(5)采用三軸加速度傳感器，所述電源管理模塊(2)分別與模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊(3)的VREF引腳和單片機(jī)及內(nèi)存模塊(1)的VCC引腳連接，模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊(3)的CH0引腳、CH1引腳、CH2引腳分別接收加速度傳感器(5)X軸、Y軸、Z軸的數(shù)據(jù)信息，模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊(3)的DOUT引腳、DIN引腳、DCLK引腳分別與單片機(jī)及內(nèi)存模塊(1)的P1.0引腳、P1.1引腳和P1.2引腳連接，單片機(jī)及內(nèi)存模塊(1)的P0引腳、A0引腳與USB通訊模塊(4)的D0～D7引腳連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的測試儀，其特征在于所述單片機(jī)及內(nèi)存模塊(1)包括單片機(jī)和內(nèi)存，單片機(jī)采用W78E52B，內(nèi)存采用32K的EEPROM存儲器28C256。
3.按照權(quán)利要求1所述的測試儀，其特征在于所述模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊(3)采用16位串行AD芯片ADS8341。
4.按照權(quán)利要求1所述的測試儀，其特征在于所述加速度傳感器(5)是采用X軸Z軸加速度傳感器(6)和Y軸Z軸加速度傳感器(7)組成的三軸加速度傳感器。
5.按照權(quán)利要求4所述的測試儀，其特征在于所述X軸Z軸加速度傳感器(6)和Y軸Z軸加速度傳感器(7)采用ADXL250。
專利摘要本實(shí)用新型公開的智能三維加速度測試儀，包括單片機(jī)及內(nèi)存模塊、電源管理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊、USB通訊模塊和加速度傳感器，加速度傳感器采用三軸加速度傳感器，電源管理模塊分別與模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊的VREF引腳和單片機(jī)及內(nèi)存模塊的VCC引腳連接，模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊的CHO引腳、CH1引腳、CH2引腳分別接收加速度傳感器X軸、Y軸、Z軸的數(shù)據(jù)信息，模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊的DOUT引腳、DIN引腳、DCLK引腳分別與單片機(jī)及內(nèi)存模塊的P1.0引腳、P1.1引腳和P1.2引腳連接，單片機(jī)及內(nèi)存模塊的P0引腳、A0引腳與USB通訊模塊的D0～D7引腳連接。本實(shí)用新型的智能三維加速度測試儀，不受包裝件跌落姿態(tài)的限制，可進(jìn)行X、Y、Z三個方向的加速度測試。
文檔編號G01M7/00GK2804872SQ20052007882
公開日2006年8月9日 申請日期2005年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月26日
發(fā)明者趙慶海, 孫中勝, 王偉, 顧桓, 黃穎為 申請人:西安理工大學(xué)