-
-
2凡科科技飞讯教学篇:学习振弦采集模块的开发基本原理 振弦采集模块是一种用于测量物体振动、形变、压力等物理量的电子设备。它通过测量物体的振动变化,可以得出物体在不同条件下的动态特性,对于工程设计、科学研究、医学检测等领域都有广泛应用。本文将介绍振弦采集模块的开发基本原理。 振弦采集模块的组成部分包括传感器、信号放大器、A/D转换器、数字信号处理器等。其中,传感器是最关键的部分,它能够将物体的机械能转换成电
-
2三河凡科科技飞讯教学篇:振弦采集读数模块开发原理详细介绍 振弦采集读数模块是一种用于采集弦振信息的模块,其原理是通过传感器感知弦的振动,将其转化为电信号,然后经过模拟处理和数字化处理,最终输出为可供后续处理的数字信号。 振弦采集读数模块由三个主要部分构成:传感器、模拟处理电路和数字信号处理电路。其中,传感器承担了将弦振动转化为电信号的任务,模拟处理电路则对传感器输出的信号进行放大、滤波等处理,提高信
-
00002河北稳控科技VMTool 通讯错误及振弦采集模块的注意事项 状态栏提示“ MODBUS 数据长度错误: xx, xx” 字样。 这一问题通常是计算机配置较低或使用了接收数据机制不健全的硬件所致, 处理方法是:使用文本查看软件打开与 VMTool 同路径下的 config.xml 文件, 修改下图所示 IntervalTimeout的值为更大,例如改为“ 20” 。 修改配置文件后点击保存,重新启动 VMTool 工具。在能保证与模块的正常通讯前提下IntervalTimeout 的值应该越小越好,有利于提高数据传输2河北稳控科技振弦采集模块监测传感器频率值不稳定 以下均在出厂默认参数前提下逐步排查问题,若修改过模块参数则应首先恢复出厂设置。 ( 1) 观察采样质量评定寄存器数据,若低于 90%则可基本认定传感器信号质量较差, 若质量很高则测量到的数据是真实的传感器数据。 ( 2) 切换至高压激励方法(默认值), 观察激励电压值, 激励电压应为 100V 以上,若激励电压低于此值,则应检查 VSEN 管脚电压是否正常( 3~6V)。 ( 3) 检查模块测量到2计算机无法与振弦采集模块通讯 应通过以下步骤逐一排查问题 ( 1) 观察振弦采集模块状态灯是否正常闪烁,若不正常则应基本断定是模块问题, 此时应尝试对模块进行出厂参数恢复。 在高速测量时,因模块“ 忙” 而无暇响应串口指令,也会造成通讯不正常,此时可尝试多次发送指令或恢复出厂参数。 ( 2) 检查模块数字接口类型是否与计算机 COM 接口类型一致( RS232 或 RS485 或 TTL 电平)。 ( 3) 检查模块数字接口与计算机 COM 接口三根线是否2河北稳控科技振弦采集模块VMTool 配置工具的传感器数据读取 连接传感器 将振弦传感器两根线圈引线分别连接到 VM 模块模块的 SEN+和 SEN-两个管脚。 通常不分正负极,任意连接即可。 连接模块电源 使用 5V~12V 直流电源连接到 VM 模块的 VIN 和 GND,电源正极连接到 VIN 管脚,负极连接到模块的 GND 管脚。 若一切正常,则可观察到 VM 模块运行指示灯开始闪烁( 1~2 秒一次)。 请在确认电源的正负极及电压后再连接到模块,模块没有反接电源保护措施,电源1河北稳控科技振弦采集模块VMTool配置工具 快速测试功能 本章演示在计算机上通过 VMTool 工具读取振弦传感器数据。 假设您的计算机已经有至少一个空闲的 COM 接口。 1 检查 COM 接口名称 在操作系统桌面右键点击“ 我的电脑” , 选择【 属性】,弹出计算机属性对话框,点击左侧【 设备管理器】 按钮,弹出设备管理器窗口,如下图所示。 在设备管理器窗口内找到【 端口( COM 和 LPT)】, 点击前面的 图标展开(见上图), 查看计算机所有的 COM 接口3河北稳控科技振弦采集模块配置工具VMTool 扩展功能数据处理 数据存储 数据存储功能模块支持自动或手动将实时数据寄存器值存储到数据库, 并支持导出为 Excel文件功能。 ( 1) 手动存储 每点击数据存储面板内的【 手动存储】按钮一次,将当前寄存器实时值添加到数据库, 如下图所示 ( 2) 自动存储 在时间间隔文本框内输入自动存储数据的时间间隔值(单位为“ 秒” ), 勾选【自动存储】复选框, 之后每间隔指定的时长自动进行一次寄存器数2河北稳控科技振弦采集模块配置工具VMTool 扩展功能指令生成器与实时曲线 指令生成器 ( 1) 指令生成 指令生成器可根据需要生成符合 MODBUS 和 AABB 通讯协议的读取和控制指令。 通过点击串口调试工具内的【 指令生成器】 按钮,可打开指令生成器窗口,如下图示。 在指令生成器窗口中, 输入需要修改或读取的寄存器地址、寄存器值,点击【 生成指令】 按钮,即可在界面底部的文本框生成 16 进制指令, 点击【 复制到剪切板】 按钮可将当前显示的3河北稳控科技振弦采集模块配置工具VMTool的MODBUS 工具模块 ( 1) 寄存器查看 此功能模块提供标准的 MODBUS 协议寄存器显示及单个寄存器修改功能,通过点击扩展功能区的【 MODBUS】 标签切换到此模块,如下图所示。 此模块将 VMXXX 所有寄存器以表格形式显示,包括寄存器地址、名称、不同进制的数值和寄存器备注说明信息等。 ( 2) 寄存器名称自定义 寄存器名称和备注说明信息可通过修改位于本工具程序相同路径中的 config.xml 修改, 文件内容如下图3河北稳控科技振弦采集模块配置工具VMTool通用串口调试模块 VMTool 扩展功能 双击主界面右侧扩展工具条可实现扩展功能区的显示与隐藏切换。 扩展功能包括串口调试、MODBUS、实时曲线及数据存储等几个功能模块。 扩展功能区显示效果如下。 串口调试模块直接使用当前已连接的 COM 端口,实时显示接收到的数据内容,提供指令手动发送功能, 如下图所示。 串口调试面板由上部的接收区和下部的发送区构成, 发送和接收均支持字符串和 16 进制两种数据02河北稳控科技振弦采集模块配置工具VMTool生成寄存器值 生成寄存器值 VMXXX 有很多按位使用的寄存器, 使用 VMTool 工具可进行方便的设置,当需要知道寄存器的实际值时,可通过以下两种方法获取。 (保持【 自动读取】 复选框为非选中状态) ( 1) 振弦模块与 VMTool 工具连接时 在界面上进行参数设置; 点击【 写入模块参数】 按钮,将当前界面显示的参数写入模块; 点击【 读取模块参数】 按钮,模块的寄存器值会自动更新到 MODBUS 显示区的表格内2河北稳控科技振弦采集模块配置工具VMTool的常见功能 一、实时数据读取 当 VMTool 与模块为连接状态时( 4.3.1 模块的连接与断开), 勾选实时数据区的【 自动读取】 复选框, VMTool 开始自动向模块发送实时数据读取指令, 修改【 时间间隔】 文本框内的数值可改变相邻两条读取指令的时间间隔, 单位为毫秒。 自动发送读取指令后, VMTool 等待模块返回实时数据, 直到模块返回了正确的实时数据后才会启动下次指令发送。 实时数据区中各物理量的含2河北稳控科技振弦采集模块的各种参数操作 固件版本读取 点击指令区【 读取版本】 按钮,读取当前连接模块的固件版本信息,读取到的版本信息显示于按钮右侧。 VMTool 会根据读取到的版本不同对功能和界面做出调整,故此, 在使用 VMTool 时, 应首先进行模块固件版本读取工作。 模块参数读取 点击指令区【 读取模块参数】 按钮,向模块发送参数读取指令(寄存器 0~31), 读取到的参数自动更新到参数显示区。 在指令发送和收到模块返回信息后,2河北稳控科技振弦采集模块参数配置工具的连接与断开 在指令区的【 COM 端口】组合框内操作完成。【端口】 下拉框:列出了本计算机当前已经存在的所有 COM 端口名称,若与模块连接的端口名称未在下拉框中列出,还可通过手工输入端口名的方法自由输入。 【速率】 下拉框: 包含了常用的通讯速率,选择与模块通讯速率相同的项即可(默认为9600bps)。 【搜索】 按钮: 使用所有可能与模块连接的 COM 端口及通讯速率进行指令探测,自动搜索出当前2振弦采集模块参数配置工具VMTool 的使用 准备工作 ( 1) 将 VMXXX 模块的 UART_TTL、 RS232( 或 RS485) 接口与计算机的 COM 端口连接; ( 2) 连接振弦传感器及温度传感器到 VMXXX 的对应接口(非必须); ( 3) 连接模块电源( 3.3V 或者 DC5~12V),连接 VSEN 电源(非必须); VMTool 基本功能 在进行以下操作或任何点击按钮发送指令的操作前,请保持【自动读取】 复选框为非选中状态。 模块的连接与断开 在指令区的【 COM 端口】组合框内操作完成。【端口】2河北稳控科技振弦采集模块参数配置工具的使用 通常情况下,在计算机端对模块进行测试、读写时,可使用一些通用的免费工具完成,如基于 MODBUS 通讯协议的调试工具 MODSCAN、通用串口调试助手等, 这些工具可以通过网络搜索下载使用,在此不再一一列举。 VMTool 概述 VMTool 是专门为振弦模块 VMXXX 开发的用于指令生成、 参数读取、配置、 模块测试、 实时数据读取的工具, 具有模块版本识别、参数导入导出等实用功能,可以在不了解模块通讯协议情2河北稳控科技振弦采集模块电子标签测量(智能振弦传感器) 此功能在 SF3.52 版本时增加。 固件版本 V3.52 修改固件版本号为 V3.52_2201009。 增加了电子标签测量功能。 WKMOD.[12]用于控制是否使用此功能 新增状态位 STATUS.[13],用来表示是否检测到了电子标签。 增加了电子标签信息读取指令$RDDT=1,2。 增加了寄存器 89(多通道电子标签状态) 电子标签必须按照正负极连接于温度测量引脚, TMP 和 GND,注意正负极。读取内嵌有智能电子标签的振弦传感器的传02河北稳控科技振弦采集模块的频率值与温度值的修正 此功能在 SF3.51 版本时增加。 固件版本 V3.51 修改固件版本号为 V3.51_2200827。 增加了频率和温度的多项式修正参数和对应指令。 $STFP、 $GTFP、 $STTP、 $GTTP 增加了 FFT 频幅数据输出功能。设置 ATSD_SEL.[5]为 1。 修正了 VM608 采集 NTC 温度时电阻会小 100 欧姆的 BUG。 测量、计算完成后的频率值和温度值,经过一个 2 次多项式进行修正,最终更新到频率和温度寄存器。 (下式中,加常数 A 的单位为 Hz 和℃ )2河北稳控科技振弦采集模块多通道专用寄存器 多通道频率、温度值寄存器 51~58( 0x33~0x3A) 位 符号 值 描述 默认值 bit15:0 频率/温度值 0 单通道模块时,寄存器 51 内为频率值,寄存器 55 内为温度值 4 通道模块时,寄存器 51~54 内为频率值,寄存器 55~58 内为温度值 8 通道模块时,寄存器 51~58 内为频率值,温度值可通过读取 TEMP 寄存器获取。 18B20 温度传感器 ID 寄存器 59~74( 0x3B~0x4A) 每 4 个寄存器代表 64 位唯一 ID, 59~62 为通道 1、 63~66 为通道 2、 67~702河北稳控科技振弦采集模块辅助功能寄存器之低功耗休眠 在收到休眠指令后,完成当次测量后立即进入低功耗的休眠模式,休眠模式下, VDD 电流可降至 1mA 左右,当收到数字接口任意数据后自动唤醒。此功能会使硬件看门狗失效,存在模块意外死机(受到强电磁干扰或者电压不稳定、参数设置错误等)而无法自动复位恢复的隐患。 设置 AUX.[4]为 1 启用此功能,设置为 0 关闭此功能, 开启此功能后必须重新启动方可生效。 一次休眠与唤醒的流程如下22VM系列振弦采集模块 温度传感器使用及UART 通讯参数 VMXXX 模块支持外接温度传感器,通过设置寄存器 TEMP_EX 的值来选择外接温度传感器的类型, 通过读取寄存器 TEMP 来获取实时的温度传感器测量值, 温度计算参数寄存器 TEMP_PAR1和 TEMP_PAR2 是温度计算参数。 TEMP_EX.[6:0]定义了外接温度传感器类型, 当传感器类型为热敏电阻时, TEMP_EX.[15:8]用于定义热敏电阻的标称阻值,单位为 KΩ, TEMP_PAR1.[12:0]是热敏电阻的关键参数 B 值( 此值请向热敏电阻厂索要)。22河北稳控科技VM系列振弦采集模块 测量时长与优化 不同的激励方法、延时参数值设置会导致传感器测量时长不同,下面仅以三种基本激励方法进行时长分析,另外三种组合激励方法均可通过这三种基本激励方法推导得出。 (1)单次高压脉冲法 (2)步进式低压扫频法 (3) 渐进式低压扫频法 注意事项: 传感器起振后,输出信号会持续一段时间,为避免传感器未恢复平稳前进行下次激振,在每次激振前会有一段强制延时时间,可以通过寄存器 MM_I2河北稳控科技VM系列振弦采集模块 数据滤波 数据滤波是指对临近的多次测量结果进行平滑过滤的数据处理方法(递推滤波)。通过设置滤波方法寄存器 FIT_TYPE.[3:0]来指定滤波方法, 滤波样本数量寄存器 FIT_COUNT.[7:0]用来指定参与计算的历史数据个数。 VMXXX 支持 4 种历史数据滤波方法,分别为: 中值滤波法、算术平均滤波法、中位值平均滤波法(推荐)、加权平均滤波法。 历史数据基于每次测量结果的递推存储, 计算结果作为最终频率值更新到寄存3VM系列振弦采集模块频率计算与质量评定 运用采集到的若干信号样本数据, 首先估算得到一个频率值,称为“ 伪频率值” ;然后在模块异常数据剔除算法模型中, 以寄存器 CAL_PAR1 的值作为主要判定参数, 每个采样值与伪频率值进行运算,将不符合要求的异常数据进行剔除, 剩余数据被认定为“ 优质” 样本; 原始样本标准差、 优质样本标准差分别保存于寄存器 SIG_STD.[15:8]和 SIG_STD.[7:0]中, 优质样本数量更新到寄存器 HQ_COUNT 中, 优质样本质量评2VM系列振弦采集模块信号检测与采样 VMXXX 内部有振弦传感器的信号检测、 有效性检测机制, 仅信号幅值位于预设的合理区间时,才会进行数据采样, 当完成足够数量的样本采样后立即进行信号质量分析计算,得到频率、频模值及多个信号质量表征值更新于对应的只读寄存器内,读取这些寄存器值,即可得到当前测量结果数据和信号质量。 有两个事件可使模块终止(或完成)数据采样, 一为采集到了 RD_COUNT.[8:0]指定数量的样本, 二为采样时长超时 RD22振弦采集模块全频段扫频 根据起始频率与终止频率范围,频率由低向高向传感器发送渐进的扫频激励信号,直到传感器产生共振并返回共振电流信号。在输出激励信号的过程中,激励信号的频率变化由频率步进和信号周期数量决定。 此激励方法较为耗时,若要中断扫频过程,可向系统功能寄存器 SYS_FUN 发送指令 07,立即结束当前测量过程,跳转到下次测量过程。 分段扫频 将 300Hz~5000Hz 分为固定的 4 段,通过激励方法寄存器指定频段范围进行扫频和拾3振弦采集模块的激励方法 通过修改寄存器 EX_METH.[3:0]来完成激励方法的选择, EX_METH[4]用于设置是否忽略传感器的接入检测而强制发送激励信号。 高压脉冲激励法 高压脉冲激励法 HPM( High Voltage Pulse Excitation Method)。 向振弦传感器发送单个瞬时高压脉冲信号,使钢弦产生自主振动的方法。在高压脉冲激励法中, 以 VSEN 为电压源, 将低电压抬升至高压( 一般 100V~200V 之间), 泵压后的高压值及向传感器释放的电量与泵压持续时长、泵压源电压等参数2河北稳控科技VM系列振弦采集读数模块的振弦传感器测量流程 如下图所示, VMXXX 的测量过程分为激励、采样、计算三个大的步骤。在连续测量模式, 计算完成后立即重新开始一次新的测量过程,而在单次测量模式时,仅会在收到单次测量指令后才会触发指定次数的测量过程,测量完成后进入待机等待状态,等待指令。 激励:采用高压脉冲或低压扫频方法向传感器发送激励信号,使传感器钢弦发生自振。 本模块支持八种激励方法。 采样:采集多组传30根据设计施工要求,备齐成套仪器和电缆。一般,仪器供货时引出电缆长度约为 1.5 米, 根据工程需要需接长电缆。三弦测力计用四芯电缆、四弦测力计用五芯电缆.六弦测力计用七芯电缆。电缆接长时只需将对应颜色的芯线以相互错开 1cm 左右的间隔进行联接即可。需要注意的是:芯线一一铰接钎焊后,须用自粘橡胶带(可向仪器供应商采购)分别将裸露段的芯线包裹好,然后再用自粘橡胶带将全部芯线集成一束包裹好。最后形成与电缆线外径大致相222振弦采集模块使用流程 本章主要内容为 VM 模块基本工作原理以及工作参数、实时数据解释说明。 模块出厂时的默认参数值能够满足大部分振弦传感器的数据读取, 无特殊情况不需要修改参数。若需要修改某些参数时, 务必详细阅读本章内容以便参数含义。 错误的参数值可能导致模块无法正常工作,必要时请使用参数复位功能将参数恢复为出厂值。 1 模块启动 1.1 启动信息 模块上电自行启动,初始化完成后输出如下启动信息( UART 接口) VM501 //模块323323