[发明专利]一种电池供电式应变多维力传感器故障诊断系统

摘要

本发明为一种电池供电式应变多维力传感器故障诊断系统，以MSP430单片机为核心，采用恒流激励与矩阵扫测的方法实现对应变式多维力传感器各通道测量电路进行故障诊断，包含硬件系统和软件系统。硬件系统由电源管理模块、恒流激励模块、矩阵开关扫描模块、信号调理模块、信号处理与控制模块、逻辑控制模块、人机接口模块组成。软件系统在故障扫测过程中分别采用阈值比较法和查表法来诊断传感器的短路故障和断路故障，并采用多次循环扫测的方法根据故障出现的次数来辨别短路/虚短、断路/虚断故障情况。本发明能够实现对最多8通道的应变式多维力传感器各通道测量电路的短路、断路、虚短、虚断故障进行在线自动检测，且采用电池供电，方便携带。

主权项

一种电池供电式应变多维力传感器故障诊断系统，用于对应变式多维力传感器各通道测量电路故障进行在线自动检测，包括硬件系统和软件系统，其特征在于：系统以MSP430单片机为核心，采用恒流激励与矩阵扫测的方法实现对最多8个通道的应变式多维力传感器测量电路的短路、断路、虚短、虚断故障的自动检测，且采用电池供电，功耗低、便于携带；系统所诊断的应变式多维力传感器由传感器基体和测量电路组成，传感器基体由钢体结构的应变梁组成，测量电路由应变片搭建的惠斯顿电桥组成；硬件系统包括电源管理模块、恒流激励模块、矩阵开关扫描模块、信号调理模块、信号处理与控制模块、逻辑控制模块、人机接口模块；电源管理模块用于将电池的供电电压转换为系统其它各模块所需的电源电压；恒流激励模块产生恒定的激励电流Ie用于故障诊断；矩阵开关扫描模块用于故障诊断过程中切换应变式多维力传感器的通道，以为激励电流Ie提供不同的扫描回路，实现对传感器各通道进行故障扫描；信号调理模块用于对故障扫描过程中恒流激励模块的输出电压Ue进行信号滤波和跟随，以改善信噪比；信号处理与控制模块主要为MSP430单片机最小系统，用于采集信号调理模块输出的信号，进行处理来判定应变式多维力传感器的故障情况，并对系统各模块的工作进行协调控制；逻辑控制模块用于信号处理与控制模块和恒流激励模块、矩阵开关扫描模块之间的协调控制；人机接口模块包括液晶屏和按键，以进行人机交互；软件系统采用模块化设计，包括初始化模块、AD采样模块、扫描控制模块、故障诊断模块、LCD显示模块、按键处理模块和主程序模块；初始化模块负责系统运行变量、常量以及系统时钟、看门狗的初始化；AD采样模块负责MSP430单片机片上模数转换器(ADC)工作方式的配置、ADC采样中断的处理；扫描控制模块负责硬件系统中恒流激励模块和矩阵开关扫描模块的通讯控制；故障诊断模块负责传感器各通道的故障诊断；LCD显示模块负责硬件系统中人机接口模块中的液晶屏的初始化及其显示控制；按键处理模块负责硬件系统中人机接口模块中的按键所连接的MSP430单片机引脚的初始化和按键事件的中断处理；主程序模块负责系统软件各程序模块的统一调度、协调控制。