图2 加速度传感器自动测试台系统结构框图

　　由于采样系统与被测加速度传感器一起转动，而工控机和接口电路处于静止状态。如何将该旋转部件的信号引出来是本课题的一个难点之一。目前国际上测量旋转构件信号通常采用的方法有集流器传输和无线传输两种。集流器传输方法包括拉线式、感应式和电刷式三种 。拉线式集流器使用时易磨损 ,适用于低速旋转部件的信号测量;感应式集流器工作时其动静线圈之间的间隙变化会引起磁阻的变化 ,从而影响测量结果 ,而且其测量的旋转部件转速不高;电刷式集流器工作性能比较好 ,可用于较高转速下信号测量 ,但高速旋转时 ,电刷集流器定子/转子发热会导致信号漂移 ,从而出现测量误差。无线传输方法包括红外传输和无线电传输两种。红外传输的载体是红外线 ,由于红外线有一定的方向性且不能穿越障碍物 ,因此 ,红外传输只适合于应用在近距离、小角度、无障碍物场合的数据传输。因此 ,本系统采用抗干扰能力强的无线数字传输技术。

3 加速度传感器性能测试台的实现方法

　　由加速度传感器性能自动测试台的系统结构可以看出：该测试台的实现主要由以下几个部分组成：

　　（1） 采样系统

　　采样系统的作用是：采集传感器的信号和将数据通过射频收发电路实现数据的接收和发送。本系统采用MICROCHIP公司的PIC16F877A单片机为采样系统的处理器，选用该种单片机只要考虑到它具有以下优点：

　　① 采用高性能精简指令集RISC之CPU，只要学会35条单字指令就可以学会编程;

　　② 指令执行速度快，时钟输入允许范围在在0～20MHZ,且指令除程序分支有两个周期外均为单周期指令;

　　③ 工作电压范围宽：2.0～5.5V;

　　④ 支持在线串行编程ICSP（In-Circuit Serial ProgrammingTM）;

　　⑤ 10位多通道A/D转换器;

　　⑥ 带有SPITM（主模式）和I2C（主/从）的同步串行端口SSP（Synchronous Serial Port） 。

　　本测试台测试的加速度传感器是模拟电压输出方式的，因此采样系统中的单片机主要接口是加速度传感器模拟信号输入和与射频模块的接口，射频芯片采用的是nRF2401,它的数据通信接口是一个SPI方式的同步串行接口，故它可以与单片机的SSP口直接相连。

　　（2） 射频收发电路

　　为了解决了数据采集中旋转部分与静止部分的接线困难问题，本设计中采用了射频技术进行数据传输，射频芯片采用nordic公司的射频收发芯片nRF2401。

　　nRF2401是一个单片集成接收、发射器的芯片 ,工作频率范围为全球开放的 2.4 GHz 频段。采用 GFSK调制时的数据速率为高速率 1 M bit/ s,高于蓝牙 ,具有高数据吞吐量。nRF2401 内置了 CRC纠、检错硬件电路和协议。发射功率、工作频率等所有工作参数全部通过软件设置完成。1.9～3.6 V 低功耗 ,满足低功耗设计需要。每个芯片可以通过软件设置最多 40bit地址 ,只有收到本机地址时才会输出数据且提供一个中断指示 。该芯片编程方便，能满足本系统的需求。

　　要实现数据的收发必须要用到至少2个射频收发模块，本系统中在采样系统和接口电路中各使用一个射频收发模块实现点对点数据传输。接口电路中的射频收发模块负责与工控机的数据传输，它起到一个数据中转作用。而采样系统中的射频模块作用是实现向工控及发送采集系统采集的加速度传感器产生的数据。

　　（3） 电机调速系统