振弦傳感器:(vibrating wire sensor)是以拉緊的金屬鋼弦作為敏感元件的諧振式傳感器。當(dāng)弦的長度確定之后,其固有振動頻率的變化量即可表征鋼弦所受拉力的大小。根據(jù)這一特性原理,即可通過一定的物理(機械)結(jié)構(gòu)制作出測量不同種 類物理量的傳感器(如:應(yīng)變傳感器、壓力傳感器、位移傳感器等),從而實現(xiàn)被測物理量與頻率值之間的一一對應(yīng)關(guān)系,通過測量頻率值變化量來計算出被測物理量 的改變量。
( 1) 觀察振弦采集模塊狀態(tài)燈是否正常閃爍,若不正常則應(yīng)基本斷定是模塊問題, 此時應(yīng)嘗試對模塊進行出廠參數(shù)恢復(fù)。 在高速測量時,因模塊“ 忙” 而無暇響應(yīng)串口指令,也會造成通訊不正常,此時可嘗試多次發(fā)送指令或恢復(fù)出廠參數(shù)。
連接傳感器 將振弦傳感器兩根線圈引線分別連接到 VM 模塊模塊的 SEN+和 SEN-兩個管腳。 通常不分正負(fù)極,任意連接即可。
本章演示在計算機上通過 VMTool 工具讀取振弦傳感器數(shù)據(jù)。 假設(shè)您的計算機已經(jīng)有至少一個空閑的 COM 接口。
數(shù)據(jù)存儲 數(shù)據(jù)存儲功能模塊支持自動或手動將實時數(shù)據(jù)寄存器值存儲到數(shù)據(jù)庫, 并支持導(dǎo)出為 Excel文件功能。
指令生成器 ( 1) 指令生成 指令生成器可根據(jù)需要生成符合 MODBUS 和 AABB 通訊協(xié)議的讀取和控制指令。 通過點擊串口調(diào)試工具內(nèi)的【 指令生成器】 按鈕,可打開指令生成器窗口,如下圖示。
( 1) 寄存器查看 此功能模塊提供標(biāo)準(zhǔn)的 MODBUS 協(xié)議寄存器顯示及單個寄存器修改功能,通過點擊擴展功能區(qū)的【 MODBUS】 標(biāo)簽切換到此模塊,如下圖所示。
雙擊主界面右側(cè)擴展工具條可實現(xiàn)擴展功能區(qū)的顯示與隱藏切換。 擴展功能包括串口調(diào)試、MODBUS、實時曲線及數(shù)據(jù)存儲等幾個功能模塊。 擴展功能區(qū)顯示效果如下。
VMXXX 有很多按位使用的寄存器, 使用 VMTool 工具可進行方便的設(shè)置,當(dāng)需要知道寄存器的實際值時,可通過以下兩種方法獲取。 (保持【 自動讀取】 復(fù)選框為非選中狀態(tài))
當(dāng) VMTool 與模塊為連接狀態(tài)時( 4.3.1 模塊的連接與斷開), 勾選實時數(shù)據(jù)區(qū)的【 自動讀取】 復(fù)選框, VMTool 開始自動向模塊發(fā)送實時數(shù)據(jù)讀取指令, 修改【 時間間隔】 文本框內(nèi)的數(shù)值可改變相鄰兩條讀取指令的時間間隔, 單位為毫秒。 自動發(fā)送讀取指令后, VMTool 等待模塊返回實時數(shù)據(jù), 直到模塊返回了正確的實時數(shù)據(jù)后才會啟動下次指令發(fā)送。
固件版本讀取 點擊指令區(qū)【 讀取版本】 按鈕,讀取當(dāng)前連接模塊的固件版本信息,讀取到的版本信息顯示于按鈕右側(cè)。 VMTool 會根據(jù)讀取到的版本不同對功能和界面做出調(diào)整,故此, 在使用 VMTool 時, 應(yīng)首先進行模塊固件版本讀取工作。
在指令區(qū)的【 COM 端口】組合框內(nèi)操作完成?!径丝凇?下拉框:列出了本計算機當(dāng)前已經(jīng)存在的所有 COM 端口名稱,若與模塊連接的端口名稱未在下拉框中列出,還可通過手工輸入端口名的方法自由輸入。
準(zhǔn)備工作 ( 1) 將 VMXXX 模塊的 UART_TTL、 RS232( 或 RS485) 接口與計算機的 COM 端口連接; ( 2) 連接振弦傳感器及溫度傳感器到 VMXXX 的對應(yīng)接口(非必須); ( 3) 連接模塊電源( 3.3V 或者 DC5~12V),連接 VSEN 電源(非必須); VMTool 基本功能 在進行以下操作或任何點擊按鈕發(fā)送指令的操作前,請保持【自動讀取】 復(fù)選框為非選中狀態(tài)。
通常情況下,在計算機端對模塊進行測試、讀寫時,可使用一些通用的免費工具完成,如基于 MODBUS 通訊協(xié)議的調(diào)試工具 MODSCAN、通用串口調(diào)試助手等, 這些工具可以通過網(wǎng)絡(luò)搜索下載使用,在此不再一一列舉。
寄存器 81~88 為 8 個通道的信號質(zhì)量數(shù)據(jù),每個寄存器的高 8 位為優(yōu)質(zhì)樣本百分比,低 8位為信號評估質(zhì)量。例如:寄存器 81 的值為 0x645E 時,高 8 位和低 8 位分別為 100 和 94,則表示通道 1 的優(yōu)質(zhì)樣本數(shù)為 100%、信號評估質(zhì)量為 94%。寄存器 82 表示通道 2,以此類推。
在收到休眠指令后,完成當(dāng)次測量后立即進入低功耗的休眠模式,休眠模式下, VDD 電流可降至 1mA 左右,當(dāng)收到數(shù)字接口任意數(shù)據(jù)后自動喚醒。此功能會使硬件看門狗失效,存在模塊意外死機(受到強電磁干擾或者電壓不穩(wěn)定、參數(shù)設(shè)置錯誤等)而無法自動復(fù)位恢復(fù)的隱患。 設(shè)置 AUX.[4]為 1 啟用此功能,設(shè)置為 0 關(guān)閉此功能, 開啟此功能后必須重新啟動方可生效。
VMXXX(僅 VM501、 VM511) 模塊支持將當(dāng)前實時頻率值以模擬量形式從管腳輸出,模擬量有電流和電壓兩種輸出形式。為了使用此功能,需要將輔助功能寄存器 AUX.[0]設(shè)置為 1, 并且設(shè)置模擬量所代表的頻率值范圍, DAO_TH.[15:8]為頻率上限, DAO_TH.[7:0]為頻率下限,此寄存器默認(rèn)值為 0x2100,即模擬量的最大值和最小值分別代表 3300Hz 和 0Hz(不同版本的固件此默認(rèn)值可能不同,請根據(jù)需要自行修改這兩個參數(shù))。
VMXXX 模塊支持外接溫度傳感器,通過設(shè)置寄存器 TEMP_EX 的值來選擇外接溫度傳感器的類型, 通過讀取寄存器 TEMP 來獲取實時的溫度傳感器測量值, 溫度計算參數(shù)寄存器 TEMP_PAR1和 TEMP_PAR2 是溫度計算參數(shù)。 TEMP_EX.[6:0]定義了外接溫度傳感器類型, 當(dāng)傳感器類型為熱敏電阻時, TEMP_EX.[15:8]用于定義熱敏電阻的標(biāo)稱阻值,單位為 KΩ, TEMP_PAR1.[12:0]是熱敏電阻的關(guān)鍵參數(shù) B 值( 此值請向熱敏電阻廠索要)。
快速測量是上一節(jié)“ 測量時長與優(yōu)化” 的一種具體應(yīng)用, 通過時間參數(shù)合理設(shè)置,可以實現(xiàn)快速頻率激勵、 讀取,最高可達(dá)每秒 10 次或更高。
不同的激勵方法、延時參數(shù)值設(shè)置會導(dǎo)致傳感器測量時長不同,下面僅以三種基本激勵方法進行時長分析,另外三種組合激勵方法均可通過這三種基本激勵方法推導(dǎo)得出。