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根据nRF24L01的钢丝绳无损检测体系

本文提出了一种基于nRF24L01的无线传输方式下的钢丝绳无损检测方法,利用该系统对在线钢丝绳进行无损检测,检测结果采用nRF24L01进行无线传输,克服了有线传输的应用弊端,解决了钢丝绳恶劣的工

  本文提出了一种根据nRF24L01的无线传输办法下的钢丝绳无损检测办法,使用该体系对在线钢丝绳进行无损检测,检测成果选用nRF24L01进行无线传输,克服了有线传输的使用坏处,处理了钢丝绳恶劣的作业环境和其无损检测有线传输办法的对立,提高了检测精度。

  1 钢丝绳无损检测体系硬件规划

  1.1 体系整体结构图

  钢丝绳无损检测体系由数据收集端和接纳处理端组成。数据收集端体系框图如图1所示,首要分为:传感器模块,A/D收集模块,LM3S1 138处理器模块,RF24L01无线模块。其间传感器部分选用华中科技大学机械学院无损检测实验室具有自主知识产权的无损检测传感器,该传感器由2个霍尔元件和1个旋转编码器组成,输出4路模仿信号,1路脉冲信号。经过信号处理模块将4路模仿信号别离出4路沟通讯号和4路直流信号,别离代表钢丝绳的损坏状况和粗细。在脉冲信号的上升沿到来时对8路模仿信号进行收集,并将A/D转化得到的成果进行数据封装,最终使用SPI接口写入RF24L01模块完成无线传输。

  

 

  接纳处理端体系框图如图2所示,首要分为:RF24L01无线模块,LM3S1138处理器模块,PC机终端。PC机终端向LM3S1138处理器模块发送开端接纳的指令,在LM3S1138处理器模块收到PC机终端的指令后,发动RF24L01无线模块,接纳数据收集端发送的数据。在接纳到数据后,LM 3S1138处理器模块对数据进行解析,并经过串口或USB将数据传送到PC机,PC机终端收到数据后,对数据进行处理、存储、显现等一系列操作。

  

 

  1.2 无线收发模块规划

  nRF24L01是一款作业在2.4~2.5 GHz国际通用ISM频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包含:频率发生器、增强型SehockBurst TM形式操控器、功率放大器、晶体振荡器、调制器、解调器。输出功率、频道挑选和协议的设置可以经过SPI接口进行设置。极低的电流耗费:当作业在发射形式下发射功率为-6 dBm时电流耗费为9 mA,接纳形式时为12.3 mA。掉电形式和待机形式下电流耗费更低。无线传输速率可以到达2 Mb/s,传输间隔可达50 m以上,加上功率放大模块后,传输间隔可以到达300 m以上,可以满意对实时性要求较高的近间隔无线数据传输场合。

  图3是根据nRF24L01芯片的无线收发模块电路。图中偏置电阻R2用来设置一个准确的偏置电流;C3,C4,L1和L2构成一个平衡转化器,用以将nRF24L01上的差分RF端口转化成单端RF信号;MOSI,MISO,SCK和CSN构成SPI接口,用来对nRF24L01内部寄存器的装备和数据的读写;CE信号用来操控nRF24L01的作业形式,IRQ用来指示nRF24L01的作业状况。为了使芯片可以安稳作业,必须在芯片电源输入端加上小的滤波电容,以得到高质量的电源供电,从而使通讯作用到达最佳。

  

 

  1.3 LM3S1138处理器与nRF24L01接口规划

  nRF24L01经过4线SPI兼容接口(MOSI,MISO,SCK和CSN)装备,这个接口一起用作写和读缓存数据。本体系使用LM3S1138处理器的4个I/O口就可以对SPI接口进行模仿。SPI接口是一种同步串行通讯接口,CSN是芯片挑选管脚,当该管脚为低电平时,SPI接口可以通讯,反之不能通讯。MOSI和MISO为数字传输管脚,MOSI用于数据输入,MISO用于数据输出。SCK为同步时钟,在时钟的上升沿或下降沿数字数据被写入或读出。详细SPI模仿接口的读写代码如下:

  

 

  其间:RF24L01_MOSI_1代表SPI的MOSI输出高电平,RF24L01_MOSI_O代表SPI的MOSI输出低电平,RF24L01_MISO表明SPI的MISO的输出电平值,RF24L01_SCK_1,RF24L01_SCK_0别离代表SPI时钟输出高电平和低电平。

  2 体系软件规划

  经过软件的优化规划,可以将整个硬件体系有机联系起来。在近间隔范围内不需要杂乱的防搅扰算法,只需对数据进行简略的封装就可以。

  2.1 数据收集端软件规划

  数据收集端担任数据的收集和无线转发,软件规划部分首要包含:LM3S1138的体系和接口装备,nRF24L01无线模块的初始化,A/D转化,数据的无线转发,详细流程图如4所示。

  

 

  2.2 数据接纳处理端软件规划

  数据接纳端的使命是依照PC终端的指令履行数据接纳和上传的作业,软件规划部分首要包含:LM3S1138体系和接口装备,nRF24L01无线模块的初始化,PC终端指令解析,数据上传,详细流程图如图5所示。

  3 定论

  本文所规划的体系可以和有线体系相同完成无漏点的无损检测,一起该体系具有装置简略,可靠性强,可以使用于各种恶劣作业环境下的钢丝绳无损检测,便于今后进行多点体系集成和统一管理的特色,并且大大下降无损检测体系的本钱和缩短施工周期。本文也为钢丝绳无损检测体系提出了一种新的传输办法,具有宽广的使用远景。

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