設計方案

設計方案如圖1所示：包括傳感器及外圍電路、信號處理裝置、顯示報警電路等3部分。傳感器及外圍電路封裝於小型屏蔽容器內
，固定於導彈載行車上
，ADXL50加速度傳感器采集振動加速度信號，並輸出相應的電壓信號；信號處理部分接收到傳感器采集來的模擬電壓信號，對其進行模／數轉換，將加速度的值顯示於LED上，然後進行數據判斷與處理，當超過安全範圍時給出報警，提醒司機注意駕駛。

 
圖1：加速度檢測方案設計圖

傳感器及外圍電路的設計

方案擬采用美國AD公司生產的ADXL50加(jia)速(su)度(du)計(ji)作(zuo)為(wei)加(jia)速(su)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)。該(gai)器(qi)件(jian)集(ji)成(cheng)在(zai)單(dan)片(pian)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)上(shang)，采(cai)用(yong)差(cha)動(dong)電(dian)容(rong)作(zuo)為(wei)敏(min)感(gan)元(yuan)件(jian)，直(zhi)接(jie)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)信(xin)號(hao)，便(bian)於(yu)信(xin)號(hao)的(de)采(cai)集(ji)與(yu)處(chu)理(li)。

ADXL50的主要技術指標

測量靈敏度為19mV／g；滿刻度測量範圍為±50g；頻率響應範圍為DC～1 kHz
；在開關信號控製下可進行自檢；內置緩衝放大器，可用於輸出靈敏度及零加速度輸出電平調節。

ADXL50工作原理和基本測量電路

ADXL50是一個完整的加速度測量係統
，它將一個傳感器部件和完成加速度測量有關的電路
，包括振蕩器
、解調器、前置放大器、緩衝放大器、參考電源及溫度補償電路等。全部集成在一片矽晶片上。芯片封裝於10腳T0100管殼內，這10腳的定義如圖2所示。

 
圖2：ADXL50加速度傳感器引腳說明

圖3為加速度傳感器的原理框圖。其中使用了3個外接電容和3個外接電阻。C1用以決定測量係統的帶寬，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量靈敏度調整為19 mV／g
，其Og時的輸出電壓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。由於在VPR上的信號不標準
，不適於讀取進行顯示或進行數字化處理。另外，ADXL50前置放大器的注入電流最大隻能有25μA
，驅動能力很小，因此，VPR上的信號要做進一步處理，才能滿足要求。一般外接幾個電阻與緩衝放大器構成一個放大環節，以調整傳感器的VPR的Og電位，並提高輸出信號的靈敏度。

 
圖3：加速度傳感器原理圖

經緩衝放大後的加速度信號
，其變化範圍最好處於0．5～4．5V之間
，使之距電源的高低兩端都有一定的餘量。若加速度正、負兩方向的變化幅度相近，就可將Og電位調在2．5V左右。這樣，正

、負加速度信號在傳感器輸出口Vout上就有±2V的變化範圍。設待測加速度的範圍為±50g，則VPR=1．8 V±O，95 V
，欲使Vout=2．5V±2．OV，就需將信號中的交流分量放大。緩衝放大器的放大係數為-R3／R1
，所以
，若取R1=50kΩ，即可確定R3=105 kΩ。

在圖3中，R2的一端接地
，為使0g時Vout=2．5V
，R2應滿足條件：R2=(1．8×R3)／(Vout-1．8)=270 kΩ。

ADXL50在使用時應注意的事項

(1)ADXL50有一個靈敏軸，其方向是從第5腳指向第10腳(即指向管殼定位片)，如圖2所示。傳感器測量的就是沿此軸的加速度。設此軸為x軸，又設在傳感器管殼底部平麵內與x軸垂直的方向為y軸。若加速度g的方向與傳感器底部xy平麵之間的夾角為α，則加速度g在xy平麵上的分量為gxy=gcosα。又設加速度分量gxy與傳感器靈敏軸之間的夾腳為β，則gxy在靈敏軸上的分量為gx=gxycosβ=gcosαcosβ。因此
，在安裝加速度傳感器時，要盡量使其靈敏軸與加速度的方向一致，否則就得對測量結果做必要的修改，以免造成過大的誤差。

(2)ADXL50要yao安an裝zhuang在zai電dian路lu板ban上shang使shi用yong。在zai電dian路lu板ban的de共gong振zhen頻pin率lv與yu待dai測ce加jia速su度du的de頻pin率lv相xiang近jin時shi，若ruo電dian路lu板ban稍shao有you鬆song動dong，就jiu會hui產chan生sheng共gong振zhen，使shi測ce量liang結jie果guo偏pian大da，造zao成cheng誤wu差cha。因yin此ci，在zai安an裝zhuang電dian路lu板ban時shi，要yao選xuan擇ze合he適shi的de位wei置zhi
，固gu定ding牢lao靠kao。在zai對dui係xi統tong進jin行xing試shi驗yan時shi，最zui好hao在zai不bu同tong的de頻pin率lv下xia測ce試shi，以yi便bian發fa現xian可ke能neng的de共gong振zhen問wen題ti。

(3)解調器濾波電容C1的作用：決定ADXL50的帶寬；對解調器信號進行濾波。

信號處理裝置

ADC0809

ADC0809是一種由單一+5 V電源供電
，采用逐次逼近轉換原理
，能夠對8路O～+5 V輸入模擬電壓進行分時轉換的通用型可編程A／D轉換器。ADC0809模／數轉換器的工作時鍾具有寬廣的適用頻率範圍。該模／數轉換器適用的最高有效工作時鍾頻率約為3MHz，最小模／數轉換的周期可達24μs，所以其采樣頻率最高達到41 kHz。而導彈載行車在行軍和起豎過程中振動頻率一般不超過200 Hz，根據采樣定理
，完全可以滿足測量需要。

單片機及其編程

方案擬采用MCS51係列單片機
，它可以直接與ADC0809模／數轉換器相接。3個加速度傳感器采集3個方向的振動信號(左右方向、上下方向、前後方向)，經ADC0809轉換器的3個輸入端轉換成數字信號，然後由單片機采集。單片機主程序首先開辟3個內存區，每個內存區為10個字節單位，分別用於存儲3個輸入端的采集數據，然後依次循環讀取ADC0809的3個輸入端(INO，INl
，IN2)的轉換結果，顯示在LED顯示屏上，同時與預先設定的固定數據進行比較：如果處在合格範圍內

，則繼續依次循環讀取下一個輸入端的數據，並且存儲每個輸入端最近10次的值；如果讀取的某一個輸入端數據超出合格範圍

，則先將本數據存儲
，然後繼續讀取該輸入端數據N(N<9)次，每次讀數據後及時存儲
，讀完N次後求該輸入端所存儲的10次數據的平均值，如果仍然超出合格範圍，則迅速報警，即通過驅動電路使喇叭嗚叫、警示燈閃亮。通過這種對數據求平均方法，可以濾除一些奇異值等隨機幹擾。

結語

通過對導彈載行車載彈運輸過程的分析，提出了利用單片集成式加速度傳感器ADXL50和單片機電路來測量振動加速度的一套方案。主要介紹ADXL50單片集成加速度傳感器、danpianjiceshixitongdezucheng。bingcaiyongpinghualvbodefangfalvchuyixiesuijiganrao。gaifangandianlujianjie，shejidekekaorongyuxingjiaogao，duiyuceshichezaixitongjiasuduyoujiaohaodejiejianzuoyong。