专利名称：智能三维加速度测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属包装动力学特性测试技术领域，具体涉及一种智能型的三维加速度测试仪。
背景技术：
目前在包装技术中，对包装件脆值的测定装置主要是碰撞机和自由跌落机。碰撞机和跌落机只能进行单向加速度的测试，且设备笨重，限制较多，并不能完全模拟产品受冲击的情况，具有局限性。
发明内容
为了解决现有的脆值测定装置只能进行单向加速度测试的缺点，本实用新型的目的是提供一种智能三维加速度测试仪，不受包装件跌落姿态的限制，可进行X、Y、Z三个方向的加速度测试。
本实用新型所采用的技术方案是，智能三维加速度测试仪，包括单片机及内存模块、电源管理模块、模数转化模块、USB通讯模块和加速度传感器，加速度传感器采用三轴加速度传感器，电源管理模块分别与模数转化模块的VREF引脚和单片机及内存模块的VCC引脚连接，模数转化模块的CH0引脚、CH1引脚、CH2引脚分别接收加速度传感器X轴、Y轴、Z轴的数据信息，模数转化模块的DOUT引脚、DIN引脚、DCLK引脚分别与单片机及内存模块的P1.0引脚、P1.1引脚和P1.2引脚连接，单片机及内存模块的P0引脚、A0引脚与USB通讯模块的D0～D7引脚连接。
单片机及内存模块包括单片机和内存，单片机采用W78E52B，内存采用32K的EEPROM存储器28C256。
模数转化模块采用16位串行AD芯片ADS8341。
加速度传感器是采用X轴Z轴加速度传感器和Y轴Z轴加速度传感器组成的三轴加速度传感器。
X轴Z轴加速度传感器和Y轴Z轴加速度传感器采用ADXL250。
本实用新型的智能三维加速度测试仪采用基于MEMS技术加速度传感器，构成三维加速度传感器，能进行三维加速度的测试。将仪器安装在包装件上便可自动记录包装件受冲击时的加速度值，可进行包装件脆值的测定，该仪器对冲击方向和包装件跌落姿态无特殊要求，从而弥补了传统碰撞机和跌落机的不足，还可以进行包装材料缓冲性能的测试，为包装件的破损机理研究和包装材料缓冲特性的研究提供了新的实验方法和手段。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。
图1是本实用新型的模块连接示意图；图2是本实用新型的结构连接示意图；图3是本实用新型的三维加速度传感器的组成示意图；图4是x轴跌落加速度曲线图，横坐标为采样时间间隔，纵坐标为x轴加速度值；图5是y轴跌落加速度曲线图，横坐标为采样时间间隔，纵坐标为y轴加速度值；图6是z轴跌落加速度曲线图，横坐标为采样时间间隔，纵坐标为z轴加速度值。
具体实施方式
参见图1、图2，智能三维加速度测试仪包括单片机及内存模块1、电源管理模块2、模数转化模块3、USB通讯模块4和加速度传感器5，加速度传感器5采用三轴加速度传感器。
其中，电源管理模块2使用9V干电池作为系统的电源，电源管理要完成电平转换，以及给16位4通道串行模数转换器(ADS8341)提供基准参考。
单片机及内存模块1包括单片机和内存，单片机采用华邦(Winbond)的W78E52B，该芯片兼容52系列，内部资源完全可以满足我们系统的要求，通过开放的总线接口，可以外扩展一片32K的EEPROM存储器AT28C256，作为采集数据的存储区。
加速度传感器5的输出量为模拟信号，需要经过A/D量化成数字量，系统才能够存储，由于加速度传感器5的灵敏度比较高(38mV/g)，分辨力为0.01g，普通的A/D无法满足此精度要求，模数转换模块3采用BB(Burr-brown)公司的16位串行A/D芯片ADS8341，可满足系统要求。
USB作为目前微机的常用串行总线，已经在许多智能仪器中得到应用，其传输速度快，支持即插即用等特点是传统RS232总线无法比拟的，本系统通过USB接口把采集到的数据，从存储器EEPROM中传输到微型计算机中，并做出曲线输出。USB通讯模块4的接口的实现部分使用的是Philips公司的PDIUSBD12芯片，工作在USB1.1协议下，传输速度最大可以达到12Mbps。在通讯的过程中，有LED指示，人机界面友好。
加速度传感器5是采用X轴Z轴加速度传感器6和Y轴Z轴加速度传感器7组成的三轴加速度传感器，如图3所示，X轴Z轴加速度传感器6和Y轴Z轴加速度传感器7采用ADXL250。
参见图2，电源管理模块2分别与模数转化模块3的VREF引脚和单片机及内存模块1的VCC引脚连接；模数转化模块3的CH0引脚、CH1引脚、CH2引脚分别接收加速度传感器5的X轴、Y轴、Z轴的数据信息；模数转换模块3的DOUT引脚、DIN引脚、DCLK引脚分别与单片机及内存模块1的P1.0引脚、P1.1引脚和P1.2引脚连接；单片机及内模块1的数据总线P0端与USB通讯模块4的D0～D7引脚连接。
工作时，将智能三维加速度仪安装在包装件上，随包装件一起运动，电源管理模块2为系统供电并提供A/D的参考电压；三轴加速度传感器5可以接收到X、Y、Z三个方向的加速度值，并通过模数转化模块3实现对加速度数据的采集和转换，并将数据保存在单片机及内存模块1内的存储器EEPROM中；USB通讯模块4连接到外部的微型计算机，通过USB接口把采集到的数据从存储器EEPROM中传输到微型计算机中并接受微机传送的参数和命令；在输入跌落高度和延时工作时间的情况，由仪器自身判断采集和记录数据的时刻；通过微机应用程序，完成对数据的提取和分析。
图4、图5、图6分别显示跌落时x轴、y轴、z轴的加速度曲线图，用本实用新型的智能三维加速度仪从10cm高处自由跌落到放置在地面的5cm厚的纸上，得到x、y、z三个方向加速度的曲线。曲线是根据单片机记录的跌落过程中x、y、z三个方向加速度绘制的，横坐标为采样时间间隔，采样间隔时间为30μs；采样的起始时间是单片机根据跌落高度自动计算出来的，单片机在每个瞬间同时记录三个方向的加速度值。智能三维加速度仪在跌落的瞬间受到了三个方向的加速度在仪器没有接触到纸张时x轴的加速度为1g(重力加速度)，y、z轴为0g；而在仪器接触到纸张的瞬间，x轴的加速度逐渐变为0g(重力加速度)，y、z轴仍为0g；当仪器接触到地面的瞬间，x轴的加速度迅速变为14g，y轴的加速度迅速变为6.5g，z轴的加速度迅速变为-3g。
可以得出，本实用新型的智能三维加速度测试仪不受包装件跌落姿态的限制，可以进行X、Y、Z三个方向的加速度测试。
权利要求1.一种智能三维加速度测试仪，其特征在于包括单片机及内存模块(1)、电源管理模块(2)、模数转化模块(3)、USB通讯模块(4)和加速度传感器(5)，所述加速度传感器(5)采用三轴加速度传感器，所述电源管理模块(2)分别与模数转化模块(3)的VREF引脚和单片机及内存模块(1)的VCC引脚连接，模数转化模块(3)的CH0引脚、CH1引脚、CH2引脚分别接收加速度传感器(5)X轴、Y轴、Z轴的数据信息，模数转化模块(3)的DOUT引脚、DIN引脚、DCLK引脚分别与单片机及内存模块(1)的P1.0引脚、P1.1引脚和P1.2引脚连接，单片机及内存模块(1)的P0引脚、A0引脚与USB通讯模块(4)的D0～D7引脚连接。
2.按照权利要求1所述的测试仪，其特征在于所述单片机及内存模块(1)包括单片机和内存，单片机采用W78E52B，内存采用32K的EEPROM存储器28C256。
3.按照权利要求1所述的测试仪，其特征在于所述模数转化模块(3)采用16位串行AD芯片ADS8341。
4.按照权利要求1所述的测试仪，其特征在于所述加速度传感器(5)是采用X轴Z轴加速度传感器(6)和Y轴Z轴加速度传感器(7)组成的三轴加速度传感器。
5.按照权利要求4所述的测试仪，其特征在于所述X轴Z轴加速度传感器(6)和Y轴Z轴加速度传感器(7)采用ADXL250。
专利摘要本实用新型公开的智能三维加速度测试仪，包括单片机及内存模块、电源管理模块、模数转化模块、USB通讯模块和加速度传感器，加速度传感器采用三轴加速度传感器，电源管理模块分别与模数转化模块的VREF引脚和单片机及内存模块的VCC引脚连接，模数转化模块的CHO引脚、CH1引脚、CH2引脚分别接收加速度传感器X轴、Y轴、Z轴的数据信息，模数转化模块的DOUT引脚、DIN引脚、DCLK引脚分别与单片机及内存模块的P1.0引脚、P1.1引脚和P1.2引脚连接，单片机及内存模块的P0引脚、A0引脚与USB通讯模块的D0～D7引脚连接。本实用新型的智能三维加速度测试仪，不受包装件跌落姿态的限制，可进行X、Y、Z三个方向的加速度测试。
文档编号G01M7/00GK2804872SQ20052007882
公开日2006年8月9日 申请日期2005年5月26日 优先权日2005年5月26日
发明者赵庆海, 孙中胜, 王伟, 顾桓, 黄颖为 申请人:西安理工大学