基于CC1101射频技术的磨损检测系统-论文.pdf

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1、第36卷第2期中国农机化学报V01．36No．22015年3月JournalofChineseAgriculturalMechanizationMat．2015DOh10．13733~．jcarn．issn．2095—5553．2015．02．079基于CC1101射频技术的磨损检测系统任德志，赵晓云，孙志洪(河南科技大学机电工程学院，河南洛阳，471023)摘要：针对工程机械工作环境恶劣，刀具的人工检测更换不易，且无法通过有线进行刀具磨损检测这一难题，提出基于CC1101射频技术的刀具磨损检测方案：利用MSP430控制器、CC1101无线收发芯片和电涡流

2、传感器构建系统中节点的硬件平台和软件平台。通过Labview编写的监控软件进行实时监测。测试表明：该检测系统功耗低、测量准确、操作简便、成本低。有较好的推广价值关键词：刀具磨损检测：无线数据传输；电涡流传感技术中图分类号：TN98文献标识码：A文章编号：2095—5553(2o15)02～0297-03任德志，赵晓云，孙志洪．基于CC1101射频技术的磨损检测系统．中国农机化学报，2015，36(2)：297～299RenDezhi，ZhaoXiaoyun，SunZhihong．Designoftoolweal"detectingsystembasedon

3、CC1101叨．JoumalofChineseAculturalMechanization，2015，36(2)：297-299据后以有线的方式传输给上位机监控系统．上位机监0引言控系统则实现数据的实时显示、分析以及存储．从而近年来．由于我国经济走上快车道，为了全方位实现数据的上传：当需要切换终端节点的工作模式或地满足不同用户要求．尽可能地用机器作业替代人力工作状态时，上位机通过有线向中继路由发送命令．劳动，提高生产效率。一些工程机械在地下、水下等中继路由通过无线的方式将命令下发给终端节点．从恶劣的工作环境下工作．刀具的人工检测更换十分不而实现数据的下传易

4、．并且无法通过有线进行磨损检测。由于刀具磨损2系统关键技术的实现到一定程度后．必须立即进行更换，因此能否及时的发现刀具的磨损．对工程的进度以及成本都有重大的2．1数据采集的实现影响。本文给出一种基于CC1101的磨损检测方案，由于检测环境十恶劣．充满泥水等非金属杂质，能够适应恶劣的工作环境。替代人工检测．具有较好因此必须采用非接触测量．且传感器工作时不能受到的推广价值非金属杂质的影响。基于此种环境．刀具的磨损检测选择利用电涡流式传感器实现。电涡流式传感器就是1系统结构利用涡流效应，将非电量转换为线圈阻抗变化来进行整个检测系统由终端节点、中继路由和上位机监测

5、量的。接通电源后，线圈通电后在其周围产生交控系统三个部分组成。其结构如图1所示。变磁场日．，在被测金属上感应出电涡流i，而此电涡流同时也会产生一个新的磁场日，使得线圈的阻抗、品质因数以及电感量发生改变。电涡流传感器工作原理如图2所示。能量损耗使传感器的p值和等效阻抗Z降低，因此当被测体与传感器间的距离改变时．传感器的Q值和等效阻抗Z、电感均发生变化．于是把位移量转换成电量图1系统结构图传感器采集到的数据通过放大、检波、滤波后．Fig．1Systemstructure传送给处理器MSP430进行AD转换．将电压信号转化终端节点将磨损传感器检测到的磨损数据进行

6、处为数字信号：同时因为电涡流传感器受温度影响较理并通过CC1101发送给中继路由．中继路由收到数大，因此需要通过结合MSP430单片机内部的温度传收稿日期：2014年1月15日修回日期：2014年3月17日第一作者：任德志，男，1955年生，硕士，副教授，硕导；研究方向为机电控制技术等。E—mail：renthree2000@163．com中国农机化学报感器所测得温度．对测量值进行分段的温度补偿处SPI初始化理．处理完成后的数值通过单片机的SPI接口传送给CC1101，完成终端节点数据的采集以及发送．其工CO101初始化作原理如图3所示。数据传输到上位机后

7、．根据已标l定的初始值经过一系列计算即可得出所需的磨损值。进ARX状态进入TX状态进入接收中断图2电涡流检测原理图完成发送完成接收Fig．2Principlegraphofeddycurrenttesting图4CC11O1工作模式Fig．4OperatingmodeofCC1101填充TXFIFO图3终端节点工作原理Fig．3Principlegraphofterminalnode2．2无线通信的实现＼＼／本系统的无线通信是基于无线收发芯片CC1101设计的。CC1101是一种低成本、低功耗、无需申请书进入Tx发模送式启动l频点、传输可靠、支持无线传感器

8、网络技术的单片可编程收发芯片。其工作频段灵活．可设定在315MHz