基于加速度传感器的跳伞安全装置设计研究.pdf

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1、6o传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2013年第32卷第5期基于加速度传感器的跳伞安全装置设计研究赵炯，屈剑平，朱海涛，张根雷(同济大学机械工程学院机械电子研究所。上海201804)摘要：介绍一种基于加速度传感器的跳伞安全开启装置。该装置利用加速度传感器测量跳伞者加速度的变化，当跳伞者在飞机上开始跳伞时，跳出机舱瞬间人体竖直加速度发生变化，此时该装置开始计时，并利用下落的时间计算出下落高度；当降落到设定高度时，启动降落伞弹出装置，自动打开降落伞，使跳伞者减速下落，保证跳伞安全。关键词：加速

2、度；跳伞；安全中图分类号：TH822文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)05-0060-041Kesearc’hOnd·es-ignor^Darac·huU■ngsat^et·yd-evi●ce’DaSen10naccelerationsens0rZHAOJiong，QUJian-ping，ZHUHai—tao，ZHANGGen-leiInstitute，SchoolofMechanicalEngineering，TongjiUniversity，Shanghai201804，China)Abstract：Aparachutin

3、gsafetydevicebasedonaccelerationsensori8introduced．Thedeviceusesaccelerationsensortomeasurethechangesofparachute’Sacceleration，whiletheparachuterisjumpingoutoftheplane，hisverticalaccelerationchangesimmediately，thetimerofthedevicestarts，andthetimeofthetimeriscomputedforthefall

4、ingheight．Whenthefallingheightreachesappropriateheight，theejectiondeviceistriggeredto~jecttheparachuteandopenit，thentheparachuterbeginstoslowdownandlandssafely．Keywords：acceleration；parachute；safety0引言构成高度检测的核心控制系统。机械系统是自行设计的弹安全性一直是跳伞运动中最令人关注的问题，由于跳簧插销弹出系统。伞过程中会受到风速气流等各种天气因素影

5、响，再加上跳弹出系统是一种轻便简单的机械装置，如图1所示，包伞运动员当时的身体状况，心理素质u以及跳伞经验等非括直流电机、弹簧插销和滑轮。其中，质量块和弹簧固连在自然因素，就可能导致降落伞无法顺利打开，引起跳伞事一起；插销通过软绳连接在电机主轴上，软绳1经过定滑故。故而，如何保证降落伞及时打开就成了安全跳伞的关轮；直流电机固连在外壳上；钩环固连在压紧弹簧的质量块键所在。上，钩环栓结软绳2，软绳2另一端和阻力伞相栓连，阻力考虑到跳伞过程中随着降落高度的变化所引起的人体伞位于伞包底部，如图2所示，只要拉出阻力伞，就可以弹加速度的变化，可以利用加速度传

6、感器设计出一种新颖的出降落伞。跳伞安全装置，间接测量出跳出飞机后人体的下落高度，当检测到下降高度达到了危险设定值时，如果发现仍没有打开降落伞，则自动弹出伞包打开降落伞，达到减速下落的目的，保证人身安全。本文主要介绍了该装置的设计原理和结构。1跳伞安全装置的结构和原理1．1跳伞安全装置的结构圈1弹出装置跳伞安全装置包括电控和机械2个子系统。电控系统Fig1Ejectiondevice包括0g加速度传感器、微处理器、电机驱动和外围电路，当电机收到信号开始转动，电机主轴转动，绕紧绳索将收稿日期：2012-11—15第5期赵炯，等：基于加速度传感器的跳伞

7、安全装置设计研究61●阻伞＼

8、图2阻力伞Fig2Resistanceparachute插销拉出，弹簧将物块弹出，从而拉出阻力伞，阻力伞鼓风膨胀展开，达到弹出降落伞的目的。1．2跳伞的物理运动过程图4检测原理框图运动员从飞机机舱跳出到完成着陆，从物理上可以分Fig4Blockdiagramofmeasurementtheory为4个阶段，如图3所示，图3(a)运动员跳出机舱，竖直初1．3物理运动过程的分析速度为0，以重力加速度g=9．8m／s下落；图3(b)随着在实际跳伞运动中，由于空气阻力，跳伞运动员在打开下落速度增加，空气阻力增加，速度逐渐减小

9、；图3(C)当重降落伞之前并不是做自由落体运动。在运动员不断下落的力和空气阻力达到二力平衡，运动员达到“终点速度”，约过程中，其下落速度