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加速度、电场传感器在航模中的应用重点 加速度、电场传感器在航模中的应用重点 PAGE / NUMPAGES 加速度、电场传感器在航模中的应用重点 加速度、电场传感器在航模中的应用 比赛编号 :_O10520___________日期 :2004/7/7 首名设计者为联络代表人。 姓名 : 钱近和 (中文 George Qian (英文职业 :软件设计工程师 姓名 : 郭 静 (中文 Guo Jing (英文职业 :硬件设计工程师 通讯地址 :深圳市源昱电子公司技术中心 邮 编 :518038 电子邮箱 :qjh717@, 电话 :0755传真 :0755手机 单位名称 :深圳市源昱电子公司技术中心 图 1: 航模实体 加速度、电场传感器在航模中的应用一、引 言 航模可以像真飞机一样飞上天空 , 深受人们的喜爱。 同时航模运动是一项 “实践性 , 探索性 , 开放性 ”极强的运动。所谓的 “实践性 ”即以航模运动为切入点 ,进行针对的实践训练 ; “探索性 ”即保 持创新意识 ,锐意进取 ,探索全新的发展模式 ; “开放性 ”即坚持兼容并蓄的原则 ,鼓励个性发展。 随着航模运动的发展 ,一些高新的科技也开始在航模上有着广泛的应用前景。 基于对航模的现状的深入研究 ,结合 Freescale的先进的传感器技术 ,采用Freecale的加速度、电场、压力传感器 ,以便更好、更方便控制航模的飞行。 二 、 设计概述 选 用到的 Freescale半导传感器 : a. MMA6260Q ( Low-G 加速度传感器 b. MMA1260 ( Low-G 加速度传感器 c. MPXM2102A ( 压力传感器 d. MC33794 ( 电场传感器 所 选传感器特性指标 : 表 1: Low-G 加速度传感器型号 轴向 范围 输出信号 MMA1260D Z 轴 MMA6260Q XY 轴 ±1.5g 800mV/g MC33794 特点如下 : 最多可接 9 个电极 , 2 个参考电极 ; 用屏蔽同轴电缆可远距离驱动电极 ; +5V 调节器为外部电路供电 ISO-9141 物理层接口 灯驱动输出 看门狗和电源复位定时器 测量时临界内部接点比例缩放和选择 由外部电阻产生无谐波的正弦波 封装形式 :44HSOP, 54SOICW 表 2:MPXM2102 特性如下 : 设 计特点 a. 利用 MMA6260Q 的 X 、 Y 两轴加速度传感器 , 测量航模垂直地面方向及两 翼方 向的加速度 b. 利用 MMA1260 测量航模飞行向的加速度 c. 利用压力传感器 MPXM2102A 测量模的飞行高度 (根据高度与大气压的算术 关 系。 d. 利用 MMA6260Q 及 MMA1260 测量模在飞行中的平衡 (水平及垂直角度 、颠簸、 及降落着地瞬间的检测 (利用加速度传感器的测碰撞功能。 e. 在无线遥控器上利用 MC33794 电场检测功能 , 分配电场检测输入到相应的运 行控制指示按钮进行航模运行状态的控制。 功 能框图 a. 图 2:遥控器外形图 图 3:遥控器功能框图 航模主机体 图 4:航模系统总体框图 工 作原理 遥控器 图 5:MC33794 与微控制器连接 本设计中分配 MC33794 的 E1、 E2、 E3、 E4、四个电极作为航模上下升降的控 制检测单元 , E6、 E7、 E8、 E9 四个电极作为航模左右转向控制检测单元 , E5 作为开 启 /停止飞行的检测单元 。 微控单元检测到开启 /停止按钮 (E5 上的电场发生跳变时 , 则表明有控制航模飞行启动 /停止的指令。 微控单元检实时测到电极 E1、 E2、 E3、 E4 上的电场有顺序变化时 ,则表明有上 升指令产生 ,反之 ,则表明有下降指令产生。 微控单元检实时测到电极 E6、 E7、 E8、 E9 上的电场有顺序变化时 ,则表明有 左 加速度传感器 通过微控单元实时检测 X 、 Y 、 Z 三轴上的加速度值 ,再进行矢量运算 ,分析 出航模的倾斜情况。参考图 6、图 7。 通过微控单元实时检测 X 、 Y 、 Z 三轴上的加速度值 ,如果加速度值有较大幅 度的波动 ,进行矢量运算 ,可分析出航模是否处于颠簸、震动状态。其中震动情况 还可以用来判断航模着陆状态。参考图 8。 图 7:三维加加速度数据显 图 6:三维加度速矢量图 图 8:振动对应的加速度变化曲线 图 9:加速度传感器与单片机接口 压力传感器 压力对压力传感器的输出电压关系如下 : VOUT = (Applied Pressure * Sensitivity Offset ± 公式 1 由 Vout 我 们可以得到航模在空中某点的大气压力值 ,再经