XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Вибрации могут оказывать негативные физические воздействия на измерительную систему, если их источник находится в непосредственной близости от системы обработки, передачи и записи данных. Также на характеристики измерительной системы может влиять интерфейс связи, который используется для передачи данных между датчиком и основной платой.

Схема измерительной системы, описанная в статье [1] позволяет получать данные непосредственно из датчика (рис.1).

К достоинствам данной схемы можно отнести относительную простоту – всего в процессе приема-передачи данных используется только два компонента(ADXL-345, Arduino MEGA 2560).

Рис.1 Схема работы измерительной системы с непосредственной передачей данных из датчика в основную плату.

При этом, данная схема обладает следующим недостатком: интерфейс I2C, разрабатываемый компанией PHILIPS как внутриприборный, может быть подвержен серьезным помехам при увеличении длины линии. Это связанно с ограничением по общей емкости линии I2C, которая не должна превышать максимально допустимую емкость шины в 400 пФ [2].

Для решения этой проблемы можно добавить в схему устройство-посредника[3], которое будет принимать данные от акселерометра по короткой линии I2C и передавать полученные данные по более длинной линии помехозащищенного интерфейса на основную плату.

В качестве помехозащищенного интерфейса был выбран RS-232[4], который позволяет передавать данные на необходимое нам расстояния без серьезных помех.

Рис.2 Схема работы измерительной системы с использованием устройства - посредника.

Рис.3 Алгоритмы работы измерительной системы. Слева – при непосредственной передаче, справа – с устройством-посредником.

Под эти задачи подходит плата Digispark Attiny85, обладающая поддержкой протокола I2C, а также достаточным количеством выводов, чтобы одновременно подключать несколько интерфейсов[5]. И при этом плата обладает небольшими размерами, что позволяет ей находиться с акселерометром в одном корпусе (рис.2).

Рис.4 Окончательная схема устройства.

Измерительная система, собранная в данном варианте при включении питания ведет себя следующим образом. Основная плата Arduino MEGA 2560 , отправляет запрос на плату Digispark Attiny85, а та в свою очередь запускает инициализацию датчика ADXL-345, который начинает считывать значения ускорений по трем осям X, Y и Z[6] и посылать эти данные на плату Digispark Attiny85 по интерфейсу I2C. Приняв данные, посредник начинает передавать их по интерфейсу RS-232 в основную плату Arduino MEGA 2560.

Таким образом, они могут быть либо cохранены на флэш-карту, либо переданы непосредственно на компьютер, где будут тут же обрабатываться. Если измерения проходят в полевых условиях, когда нет возможности оперативно обработать данные, то имеет смысл записать данные на съемный носитель. Это можно сделать с помощью модуля MH-SD.

Список используемых источников

1. Zotov A.A., Lukyanov A.D. Microprocessor system of registration of the size of spatial vibration acceleration for a rumbling stand / MODERN INFORMATIZATION PROBLEMS IN SIMULATION AND SOCIAL TECHNOLOGIES MIP-2019’SCT. Science Book Publishing House Yelm, WA, USA - 2019. Page 254.

2. UM10204 I2C-bus specification and user manual Rev. 6 — 4 April 2014 [Электронныйресурс] – Режимдоступа: https://www.nxp.com/docs/en/user-guide/UM10204.pdf

3. Толхэйзен Мария, Эрдманн Божена, Лелькенс Мари. Способ определения рабочего канала в сети связи, устройство с ограничением по энергии и устройство-посредник// Патент России №2 582 056 20.04.2016 Бюл. № 11

4. Яшкардин В.Л. RS-232. Рекомендованный стандарт для последовательной передачи данных [Электронный ресурс]. Режимдоступа: http://www.softelectro.ru/rs232.html

5. ATTINY85 Datasheet (HTML) - ATMEL Corporation [Электронныйресурс] – Режимдоступа: http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/174761/ATMEL/ATTINY85.html

6. Datasheet. Digital Accelerometer. ADXL345. Analog Devices [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Accelerometer/ADXL345.pdf