基于加速度检测的起重机用无速度传感器15114.docxVIP

起重机用无线速度传感器研究摘要：针对传统方式测量起重机运行过程中的输出机械功率不成熟的问题，采用基于模拟加速度传感器设计的无线加速度传感器，研究了起重机运动速度获取与计算的方法用于准确方便的获取起重机的机械输出。由于三轴加速度传感器自身存在的0g偏置电平问题，导致难以判定运动时是否存在加速度，给出了判断方法并在嵌入式无线加速度传感器中编程实现了三维加速度的测量和传输，在上位机中编程实现了合成速度的计算。最后给出了该研究用于实际起重机吊物运动速度测量的实时数据。关键词：起重机; ADXL335; 无线传感器; 三维加速度中图分类号：TP212.6文献标识码：AResearch on the wireless velocity sensors for craneLIXiang,JIANGXiu-zhu(School of Computer Science ,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116,China)Abstract: Thetraditionalwaytomeasurethecranemechanicalpoweroutputisimmature.Wedesignedawirelessacceleratorsensorbasedontheanalogacceleratorsensortoobtainthecrane’svelocity, andthenwecaneasilygetthecrane’smechanicalpoweroutput. Becauseofthethree-dimensionacceleratorsensorhastheinherent0gbiaslevelproblem, itresultinhardlytojudgethewhetherthecranerunwithacceleration. Inthispaper, wedevelopedawaytosolvethisproblemandprogrammedintheembeddedwirelessacceleratorsensortoimplementthewayofmeasureandtransmittheacceleratorandcalculatethevelocityinthePC. Finally, wepublishedtherealtimedataofthecraneswithload.Keywords: Crane;ADXL335;WirelessSensor;Acceleratorinthree-dimension0引言起重机是大型机械设备，具有大车、小车、吊钩等多个移动机构，每个机构上都有电动机、减速机、制动器等多种传动设备。起重机的能效就是总的输出功（或功率）对总的输入功（或功率）的比值。起重机的输出功率则为负载被吊起搬移过程中各移动机构共同输出的机械功率。机械功率与运动速度有关，要获得负载被搬迁过程中的机械功率，就要测量负载被搬迁过程中的运动速度。起重机在运行的过程中具有速度大小和方向变化无规律，点动过程速度变化大，起升设备在提升重物的过程中设备和重物摆动，有线设备直接测量难以操作等特点。传统方式中少有使用测量速度的方式检测起重机的输出功率，因此，利用ADXL335加速度型传感器来间接的测量起重机负载的移动速度，是一种新型的检测起重机输出功率的方式。在国标[7]中，通过测量每一个阶段起重机的运动位移和所需的时间求得单个过程的平均速度，继而求得整个过程的平均速度的方法来测量起重机的运动速度。此种方法求得的是平均速度，无法将此用于测量起重机的机械输出。蒋剑锋[8]等人通过在机构旋转轴上增加技术齿轮，然后通过光电开关感应，产生脉冲信号的方式来测量起重机设备的速度和位置信息。这种方法结构简单，但是需要将其安装在起重机中，安装麻烦。在市场上还存在编码器测速[8]和速度继电器[8]测速等多种测量速度的方式，但适用于在设计、制造对设备进行检测；而在成型的设备中，需要对机械进行拆装，要安装这些设备就造成了极大的麻烦。因此传统的各种测量速度的方式都不适用于测量起重机的机械输出而需要的速度(瞬时)的要求，本文提出的利用加速度传感器来测量起重机的实时速度的方式将有效的解决此等问题，同时方便起重机械生产单位对设备出厂的检验检疫。1模拟加速度传感器ADXL3351.1ADXL335的组成及原理本文采用的无线速度传感器是基于模拟加速度传感器ADXL335构成的。ADXL335是美国模拟器件公司（ADI）于2009年推出的一款带有信号调理的高精度模拟三轴加速度传感器。其满量程加速度测量范围为±3g（最小值），可用于测量倾斜检测应用中的静态重力加速度，以及运动、冲击或振动导致的动