高壓脈沖激勵法 HPM( High Voltage Pulse Excitation Method)。 向振弦傳感器發(fā)送單個瞬時高壓脈沖信號,使鋼弦產(chǎn)生自主振動的方法。在高壓脈沖激勵法中, 以 VSEN 為電壓源, 將低電壓抬升至高壓( 一般 100V~200V 之間), 泵壓后的高壓值及向傳感器釋放的電量與泵壓持續(xù)時長、泵壓源電壓等參數(shù)有關(guān)。
VMXXX 的測量過程分為激勵、采樣、計算三個大的步驟。在連續(xù)測量模式, 計算完成后立即重新開始一次新的測量過程,而在單次測量模式時,僅會在收到單次測量指令后才會觸發(fā)指定次數(shù)的測量過程,測量完成后進入待機等待狀態(tài),等待指令。
模塊有連續(xù)測量和單次測量兩種測量模式, 通過向測量模式寄存器 WKMOD.[0]寫入 1 使模塊工作于連續(xù)測量工作模式, 寫入 0 使模塊工作于單次測量工作模式。 WKMOD.[15]用來設(shè)置是否在模塊“ 忙” 時禁用數(shù)字接口,當數(shù)字接口被禁用期間,模塊不會收到任何經(jīng)由數(shù)字接口傳輸?shù)臄?shù)據(jù)或指令, 當數(shù)字接口不被禁用時,模塊內(nèi)部維持傳感器測量優(yōu)先的邏輯,收到的指令會在模塊完成當次測量后得到響應(yīng)。
VMXXX 模塊有 3 種工作狀態(tài),分別為空閑狀態(tài)、忙狀態(tài)、休眠狀態(tài), 模塊自動完成空閑和忙兩種狀態(tài)的切換,當需要使模塊進入休眠模式時,需要向系統(tǒng)寄存器 SYS_FUN 發(fā)送指令碼 0x0006或者字符串指令$SLEP\r\n(詳見“3.21.6 低功耗休眠” )。
模塊開始一次測量時,從 UART 接口主動發(fā)送 XOFF 信號( 0x13), 表示模塊開始忙于測量數(shù)據(jù), 當測量完成時主動發(fā)送 XON 信號( 0x11), 表示模塊本次測量完成,正處于空閑狀態(tài)。在開啟模塊的軟件握手功能后, 若需要向模塊發(fā)送指令,建議 UART 的通訊流程為: 首先等待模塊返回 XON 信號( 0x11),當收到 XON 信號或等待超時后立即向模塊發(fā)送指令。 注: 在一主多從的總線應(yīng)用中, 嚴禁開啟模塊的軟件握手功能。
本章主要內(nèi)容為 VM 模塊基本工作原理以及工作參數(shù)、實時數(shù)據(jù)解釋說明。 模塊出廠時的默認參數(shù)值能夠滿足大部分振弦傳感器的數(shù)據(jù)讀取, 無特殊情況不需要修改參數(shù)。若需要修改某些參數(shù)時, 務(wù)必詳細閱讀本章內(nèi)容以便參數(shù)含義。 錯誤的參數(shù)值可能導(dǎo)致模塊無法正常工作,必要時請使用參數(shù)復(fù)位功能將參數(shù)恢復(fù)為出廠值。
IIC 通訊協(xié)議本身即是基于設(shè)備地址和寄存器的物理層通訊協(xié)議, VMXXX 使用 IIC 接口對傳感器的訪問,請遵循前述硬件接口時序及協(xié)議說明即可。
默認情況下 VMXXX 模塊總是以從機身份與主機完成數(shù)據(jù)交互, 在這種主從結(jié)構(gòu)中, VMXXX 從不主動上傳數(shù)據(jù), 可通過修改自動上傳寄存器( ATSD_SEL)來實現(xiàn)模塊主動輸出測量數(shù)據(jù)功能,ATSD_SEL 寄存器的每 1 位對應(yīng)了一種數(shù)據(jù)類型
AABB 通訊協(xié)議是一種非標準自定義協(xié)議, 相較于 MODBUS 通訊協(xié)議,結(jié)構(gòu)更簡單,指令生成方法更容易,便于進行快速測試。 AABB 通訊協(xié)議支持單寄存器讀寫兩種指令。
通訊協(xié)議是上位機通過 VMXXX 模塊支持的數(shù)字接口完成信息交互的數(shù)據(jù)格式、 傳輸步驟、通訊速率等的一系列預(yù)先約定。 上位機必須按照本章描述的通訊協(xié)議規(guī)則來完成與 VMXXX 的數(shù)據(jù)交互工作。
UART 接口支持標準的工業(yè) MODBUS 通訊協(xié)議( 03、 04、 06、 16 指令碼)和自定義的簡單 AABB協(xié)議以及$字符串指令集。 前兩種協(xié)議均支持基于模塊地址和總線連接的一主多從應(yīng)用結(jié)構(gòu), 在總線中, VMXXX 模塊始終作為從機使用( 被動等待指令, 不主動上傳數(shù)據(jù),但“ 自動上傳數(shù)據(jù)”和“ 軟件握手” 除外, 詳見后續(xù)對應(yīng)章節(jié)說明)。 建議使用專用的 VMTool 工具進行寄存器指令的生成和測試,關(guān)于 VMTool 的基本用法,請詳見“ 第四章:參數(shù)配置工具的使用” 。根據(jù)下述通訊協(xié)議規(guī)則,讀寫寄存器。在使用 MODBUS 或 AABB 通訊協(xié)議時, 請確認模塊的軟件握手參數(shù)處于關(guān)閉狀態(tài)(默認)。
以下幾種情況(或操作)可使模塊產(chǎn)生復(fù)位動作,重新啟動。 ( 1) 在模塊正常工作期間,向寄存器 SYS_FUN 發(fā)送軟復(fù)位指令 0x01; ( 2) 內(nèi)核電壓過低或受到強電磁干擾; ( 3) 未知的非法參數(shù)設(shè)置,導(dǎo)致的工作異常;
振弦傳感器采集讀數(shù)模塊:專指針對振弦傳感器的特性而設(shè)計的傳感器激勵、讀數(shù)模塊。具有集成度高、 功能模塊化、數(shù)字接口的一系列特性, 能完成振弦傳感器的激勵、 信號檢測、數(shù)據(jù)處理、 質(zhì)量評估等專用針對性功能, 進行傳感器頻率和溫度物理量模數(shù)轉(zhuǎn)換,進而通過數(shù)字接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。 振弦傳感器讀數(shù)模塊是振弦傳感器與數(shù)字化、 信息化之間的核心轉(zhuǎn)換單元。
VM 系列模塊提供全雙工串行 TTL 電平的 UART 接口以及基于 TTL 擴展的 RS232 或 RS485 接口,默認端口設(shè)置為“ 9600,N,8,1” , 并支持由軟件修改為 9600~460800bps 通訊速率。
振弦采集模塊在最新固件增加的電子標簽,就是智能振弦傳感器識別模塊,有了這個電子標簽,所有的振弦采集儀都直接可以讀取智能振弦傳感器的所有信息(傳感器型號、量程、K值、編號等,如廠商 品牌: 型號: 類別:應(yīng)變計 量程:0.000-1500.000uE 編號:206012 線長:2M 線圈:1 初始頻率:2102Hz 傳感器實時數(shù)據(jù):信號幅值00%信號質(zhì)值00% 數(shù)值-18.19uE物理量直接算出, 頻率2092.1 頻模4376.93 實時 溫度 25.2'C 等),再也不用擔心傳感器上面的紙質(zhì)標簽丟失損毀等,再多的傳感器,直接就可以讀取出來。用上了就再也回不去了,實在是太方便了。
最新固件增加的電子標簽,就是智能振弦傳感器識別模塊,有了這個電子標簽?zāi)K,所有的振弦采集儀都直接可以讀取傳感器的所有信息(傳感器型號、量程、K值、編號等,如廠商 品牌: 型號: 類別:應(yīng)變計 量程:0.000-1500.000uE 編號:206012 線長:2M 線圈:1 初始頻率:2102Hz 傳感器實時數(shù)據(jù):信號幅值00%信號質(zhì)值00% 數(shù)值-18.19uE物理量直接算出, 頻率2092.1 頻模4376.93 實時 溫度 25.2'C 等),再也不用擔心傳感器上面的紙質(zhì)標簽丟失損毀等,再多的傳感器,直接就可以讀取出來編碼分類。用上了就再也回不去了,實在是太方便了。
振弦傳感器中鋼弦的振動頻率與鋼弦的振動幅度有關(guān),振動幅度越大時頻率越高(可能會偏差1~2Hz),所以在傳感器使用過程中,應(yīng)使用相同的激勵方法、激勵電壓才能保證不同時間測讀數(shù)據(jù)的可比性。
最新固件增加的電子標簽,就是智能傳感器識別模塊,有了這個電子標簽,所有的振弦采集儀都直接可以讀取傳感器的所有信息(傳感器型號、量程、K值、編號等,如廠商 品牌: 型號: 類別:應(yīng)變計 量程:0.000-1500.000uE 編號:206012 線長:2M 線圈:1 初始頻率:2102Hz 傳感器實時數(shù)據(jù):信號幅值00%信號質(zhì)值00% 數(shù)值-18.19uE物理量直接算出, 頻率2092.1 頻模4376.93 實時 溫度 25.2'C 等),再也不用擔心傳感器上面的紙質(zhì)標簽丟失損毀等,再多的傳感器,直接就可以讀取出來。用上了就再也回不去了,實在是太方便了。
在模塊正常運行時 RTS 管腳輸出邏輯 1 表示模塊“ 正忙”, 輸出邏輯 0 表示模塊“ 空閑” ,詳見“3.10 振弦傳感器測量流程” 。模塊“ 正忙” 是指模塊正在對振弦傳感器進行讀數(shù)操作,特別的,本模塊具有傳感器是否連接的檢測功能, 默認情況下僅當檢測到有效的傳感器接入時才會發(fā)起一次讀數(shù)過程,而未檢測到傳感器連接時, 模塊會繼續(xù)不斷檢測,此時 RTS 管腳持續(xù)輸出 10Hz 的脈沖方波, 這種快速的“忙” 與“ 不忙” 兩個狀態(tài)間切換可以理解為“ 正在搜索傳感器” 。
建議靠近電源管腳( VDD 尤其重要) 使用一個 10μF 鉭電容(低 ESR)和一個 0.1μF 的陶瓷電容并聯(lián)。增加并聯(lián)的電容可以有效去除高頻干擾。同時為防止浪涌對芯片的損壞,建議在模塊電源輸入管腳使用一個適合電壓的 500mW 的齊納二極管防止模塊的超壓損壞。 PCB 布局時,電容和二極管應(yīng)盡可能靠近模塊的電源輸入管腳。