无线传输应变型扭矩仪

摘要

根据电阻应变性原理，把弹性体受扭矩产生的变形转换成与其成线性关系的电信号，从而来完成扭矩测量的特点。研制了一种由NRF2401无线传输芯片和AT89LV51单片机构成的无线传输应变型扭矩仪。系统包括采集模块和接收模块。采集模块是整个扭矩仪的核心，由应变电桥、信号调理单元、数据采集单元、无线传输单元四部分组成。通过采用SOC技术将数据采集与敏感弹性元件置于一体，在旋转轴上完成了扭矩信号的智能采集，采用无线数字传输技术实现了对测量数据的非接触传输，从而提高了测量精度。在接收模块端实现LED显示；使用一4×4小键盘，完成对采样间隔、输出信号模式以及报警阀值的设定；同时提供频率信号、4～20mA电流环、脉宽调制和RS485直接数字码4种形式输出信号，提供了用户系统多样化的接口。

试验表明:该扭矩仪工作可靠，测试精度高，具有广泛的应用前景。

关键词:扭矩测量;SOC;无线传输;nRF2401；AT89LV51

目录

第1章  设计任务和目标 4

1、１ 引言 4

1、2  设计背景 4

1、3  设计的原始资料 4

1、4  设计的任务 6

1、5  设计主要技术指标 7

第2章    工作原理和总体方案 8

2、1引言 8

2、2应变式扭矩传感器的设计背景 8

2、3变式扭矩传感器的基本原理 9

2、3、1  概述 9

2、3、2  应变效应和压阻效应 9

2、3、3  扭矩测量原理 11

2、4  方案确定 14

2、4、1  单片机的选择 14

2、4、2 信号调理电路的设计 15

2、4、3  数据传送、接收模块的设计 15

2、4、4  外围接口模块的设计 15

2、5  设计的关键问题 15

2、6方案论证 15

第3章    硬件的设计 16

3、1  引言 16

3、2电桥电路的设计 16

3、2、1电桥电路的选用 16

3、2、2 应变片的选用 18

3、2、3 误差计算 20

3、3硬件的设计 21

3、3 、1放大器INA122芯片介绍 21

3、3、2  MAX 1237  芯片介绍 23

3.、3、3   AT89LV51芯片介绍 25

3、3、4  无线传输NRF2401芯片介绍 30

3、3、5  5822 芯片介绍 33

3、3、6电压/频率转换电路设计 34

3、3、7  电压/电流变换器XTR110及应用 36

3、3、8   ICM7218B 40

3、4电源电路设计 42

第4章   计算 44

4、1   有关电源电路的计算 44

4、2   AD652的计算 45

4、3有关技术指标的计算 47

第5章   软件设计 49

5、1   引言 49

5、2  采集模块程序设计 49

5、2、1 地址单元的分配 49

5、2、2  A/D转换子程序的设计 49

5、3  接收模块程序设计 50

5、3、1   地址单元的分配 50

5、3、2  键盘程序的设计 50

5、3、3  显示及报警程序设计 51

5、3、3  外围模块程序设计 52

5、4 程序流程图 52

5、4、1  采集模块程序流程 52

5、4、2接收模块程序流程图 55

第6章      总结 59

第7章 致谢 60

第8章  参考文献 61

附录 62

附录一  程序清单 62

1、 采集模块程序 62

2、接收模块程序 64

附录二   元器件清单 73