申请/专利权人：南京理工大学

申请日：2022-08-31

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN115371504B

主分类号：F42B35/02

分类号：F42B35/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2022.12.09#实质审查的生效;2022.11.22#公开

摘要：本发明公开一种轻小型冲击过载测试装置，该装置以ARM芯片为控制核心，控制信号的采集、存储、传输以及与PC机的交互。该装置具有两个独立的信号采集通道，两通道能够同步采集冲击信号，最大采样率可达1MHZ，可以适配IEPE冲击加速度传感器。该装置内部采用锂电池供电，续航时间超过2小时，并能够通过USB接口进行充电。本发明采用小型化、模块化、嵌入式设计，重量为280g，半径24.5mm，高26.8mm，装置内部对PCB组件及锂电池进行整体灌封处理，能够经受50000g的过载冲击。本发明具有体积小、重量轻、一体化、抗高过载的优点，适合于在恶劣的发射环境中对安装体积要求严格的冲击过载测试。

主权项：1.一种轻小型冲击过载测试装置，其特征在于，包括双通道传感器输入接口、两路调理单元、AD转换芯片、ARM芯片、硅晶体振荡器、FRAM存储芯片、eMMC存储芯片、MicroUSB接口、锂电池充电芯片、电压调节器、稳压芯片、低差压稳压芯片、升压转换器；所述双通道传感器输入接口用于适配冲击加速度传感器，获取冲击信号，两路输入信号经调理单元去除噪声、放大信号并检测模拟信号是否产生故障；所述AD转换芯片具有两个独立的信号输入通道，用于采集冲击信号，将模拟信号转化为数字信号；所述ARM芯片用于控制信号的采集、储存、传输过程以及与上位机的信号交互；所述硅晶体振荡器用于为ARM芯片提供时钟信号；所述FRAM存储芯片、eMMC存储芯片用于存储系统运行过程中的数据；所述MicroUSB接口能够通过USB驱动器与锂电池充电芯片连接，用于给锂电池充电，也能够与计算机通信；所述稳压芯片、升压转换器均与锂电池相连，为ARM芯片、FRAM存储芯片、eMMC存储芯片供电；稳压芯片连接低差压稳压芯片和电压调节器，为调理单元供电；所述调理单元由传感器供电单元、低通滤波电路、放大电路、故障检测电路组成；传感器供电单元用于为两路冲击加速度传感器提供电流激励，故障检测电路用于检测输入信号开路或短路的情况；低通滤波电路输入信号用于消除高频噪声的影响；放大电路用于对输入信号进行放大；所述传感器供电单元，包括电压电流转换芯片、电阻R47、电阻R48、电阻R49、电阻R50、电阻R51、电阻R52、电容C54、电容C55、MOSFET晶体管Q3、MOSFET晶体管Q4；电压电流转换芯片OD端口连接电阻R48后接到3.3V电压，EF端口连接电阻R47后接到3.3V电压，VIN端口连接电阻R50后，通过SPI串行接口连接ARM芯片来获取输入信号，VSP端口连接电容C54后接地，IS端口与VG端口之间连接MOSFET晶体管Q3、MOSFET晶体管Q4、电阻R49，SET端口连接电阻R51后接地；所述故障检测电路，包括比较器1、比较器2、电阻R55、电阻R56、电阻R57、电阻R58、电阻R59、电阻R60、电容C58、电容C59、电容C60、电容C61、电容C62，电压电流转换芯片VG端口经过电阻R52后连接至比较器2的反相端以及比较器1的同相端，比较器2的反相端连接电容C60后接地，比较器2的同相端与比较器1的反相端、电阻R55、电容C58、电容C61、并联的电阻R60、电容C62相连；比较器1的输出连接电阻R56后接入3.3V电压，比较器2的输出连接电阻R59后接入3.3V电压，比较器1的输出与ARM芯片的E3端口相连，以检测输入信号短路的情况；比较器2的输出与ARM芯片的D3端口相连，以检测输入信号开路的情况；所述升压转换器的VIN端口和EN端口与电容C43连接，C43一端接地，另一端与锂电池正极端PAC+相连；OUT端口与串联的电阻R39、R40连接，串联电阻另一端接地，OUT端口输出24V的电压，并与电容C44连接后接地；所述稳压芯片的两个VIN端口与电容C48，电阻R43，并联后的电容C46、电容C47，以及锂电池正极端PAC+连接，电容C48另一端接地，电阻R43另一端接入EN端口与PS_SYNC端口，并联电容另一端接地；两个VOUT端口与电容C52，串联电阻R44、R46，电阻R45，并联电容C49、C50、C51连接，电容C52另一端接地，电阻R44另一端与FB端口相连，串联电阻另一端接地，电阻R45另一端与PG端口相连，并联电容另一端接地，VOUT端口输出5.5V电压；所述稳压芯片VOUT端口一方面与低差压稳压芯片IN端口连接，低差压稳压芯片OUT端口输出3.3V电压；另一方面连接电压调节器的IN端口，电压调节器IN端口与电容C37连接，电容C37另一端接地，OUT端口连接电阻R34，电容C38，同时输出5V电压；所述AD转换芯片AINM_A端口与第一通道低通滤波电路输出端连接，AINP_A端口与第一通道的输入端连接，AINM_B端口与第二通道低通滤波电路输出端连接，AINP_B端口与第二通道的输入端连接，SDO_A端口与ARM芯片的PB4连接，SCLK端口与ARM芯片的PB3连接，端口与ARM芯片的PA15连接，SDI端口与ARM芯片的PB5连接；所述FRAM存储芯片SCK端口与ARM芯片的PD3连接，SI端口与ARM芯片的PC1连接，SO端口与ARM芯片的PC2_C连接，端口与ARM芯片的PB12连接，VDD端口与低差压稳压芯片OUT端口的3.3V输出端连接，VSS端口接地；所述eMMC存储芯片CLK端口与ARM芯片的PC12连接，CMD端口与ARM芯片PD2连接，DAT0至DAT3端与ARM芯片的PC8-PC11连接，DAT4和DAT5端分别与ARM芯片的PB8、PB9连接，DAT6和DAT7端分别与ARM芯片的PC6、PC7连接，VCC端、VCCQ端与低差压稳压芯片OUT端口的3.3V输出端连接，VSS端口接地；ARM芯片具有4个标准同步串行外设SPI接口，通过一路SPI接口连接第一通道电压电流转换芯片为第一通道外部传感器供电；通过一路SPI接口连接第二通道电压电流转换芯片为第二通道外部传感器供电；通过一路SPI接口连接FRAM存储芯片；通过一路SPI接口连接AD转换芯片采集信号；通过SDMMC接口连接到eMMC存储芯片。

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百度查询： 南京理工大学 一种轻小型冲击过载测试装置

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