電子數顯卡尺無(wú)線(xiàn)通信系統的研制

　　摘要：隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，許多容柵測量系統中的數據傳輸方式逐步使用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)替代原來(lái)的有線(xiàn)數據通信技術(shù)。本文研制了一套基于容柵技術(shù)的電子數顯卡尺無(wú)線(xiàn)通信系統，該系統利用單片機技術(shù)對容柵位移傳感器的數據進(jìn)行加工處理，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊將數據傳輸給電腦上位機軟件。該款無(wú)線(xiàn)通信芯片具有低功耗，頻帶2.4GHz，對應用于船舶、鐵路、航空航天等領(lǐng)域具有極大的便利，而且可以實(shí)現多組設備共同顯示到計算機上，提高了產(chǎn)品的性能和市場(chǎng)競爭力。

　　1 引言

　　隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，現代測量越來(lái)越追求自動(dòng)化、集群控制、無(wú)人值守、低功耗測量。傳統的測量設備大多采用有線(xiàn)方式，而一般的工業(yè)現場(chǎng)或野外測量由于設備繁雜、場(chǎng)地限制、布線(xiàn)成本高等原因，極大地限制了測量設備的使用。

　　近年來(lái)許多電子電氣系統中的數據傳輸逐步使用無(wú)線(xiàn)傳輸方式替代原來(lái)的有線(xiàn)傳輸方式，一些低功耗、抗干擾能力強的的通信標準^[1]及與之相對應的無(wú)線(xiàn)通信芯片的出現，使得工業(yè)現場(chǎng)的數據傳輸大量采用無(wú)線(xiàn)通信方式。目前，短距離無(wú)線(xiàn)通信以其特有的抗干擾能力強、可靠性高、安全性好、受地理條件限制少、安裝施工簡(jiǎn)便靈活等特點(diǎn)，在許多領(lǐng)域都有著(zhù)廣泛的應用。使用無(wú)線(xiàn)通信傳輸數據，不僅簡(jiǎn)化了通訊難度和系統復雜度，還可以降低系統功耗及成本。

　　因此，本文提出了一種基于無(wú)線(xiàn)技術(shù)與容柵數字測量技術(shù)^[2]相結合的電子數顯卡尺數據采集系統，以增加傳統位移測量數據采集的靈活性和克服系統采用大量線(xiàn)纜所帶來(lái)的現場(chǎng)布線(xiàn)復雜和傳輸距離較近等弊端。

　　2 系統總體方案的設計

　　2.1 國內外無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品介紹

　　國內市場(chǎng)上的主要競爭對手為桂林廣陸數字測控股份有限公司，其研制的無(wú)線(xiàn)通信模塊產(chǎn)品采用3V電池供電，無(wú)線(xiàn)通信采用2.4GHz頻段^[3]，可以切換連續采集模式(不間斷主動(dòng)發(fā)送)和單次采集模式(采集鍵按下一次發(fā)送一次)，傳輸距離為15米，如圖1所示。另外，國內市場(chǎng)上其它產(chǎn)品如德國馬爾、日本三豐、英式等產(chǎn)品的數顯卡尺的通信系統大都采用無(wú)線(xiàn)通信傳輸技術(shù)。

　　國外市場(chǎng)上如瑞士TESA公司具備60多年精密儀器制造經(jīng)驗，是全球知名的精密計量設備制造商，擁有著(zhù)5000多種的量具儀產(chǎn)品，廣泛使用在生產(chǎn)部門(mén)、計量室、長(cháng)度標準傳遞部門(mén)，為工業(yè)檢測提供了強有力的配套能力。TESA公司利用無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)^[4]設計的一種具有很高靈活性可以區分地址碼的量具，能夠承載120把精密量具，其傳輸距離可達到150米，當無(wú)法看到數據傳輸是否正確時(shí)，可以利用聲音/光學(xué)組合的信號形式，確認數據傳輸，并能夠保證數據沒(méi)有丟失，這種技術(shù)遠遠超過(guò)國內的技術(shù)水平。如圖2所示。

　　日本SONY公司正在開(kāi)發(fā)這種基于無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)方面的新產(chǎn)品，英國NEWALL公司也在著(zhù)手研發(fā)此類(lèi)產(chǎn)品，這種無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)可以替代原有的有線(xiàn)技術(shù)，更加便捷地傳輸數據同時(shí)能夠保證數據傳輸的可靠性。就目前市場(chǎng)上很多應用場(chǎng)景都在使用無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)來(lái)傳輸數據，現在FANUC、SIEMEMS等多個(gè)國外廠(chǎng)家都在采用這種無(wú)線(xiàn)傳輸設備^[5]。

　　本文提出的這種基于容柵技術(shù)的電子數顯卡尺無(wú)線(xiàn)通信系統采用的是2.4GHz頻段，具有功耗低、傳輸距離遠等優(yōu)點(diǎn)，最遠傳輸距離可達300米。它能夠實(shí)現多個(gè)端點(diǎn)共同傳輸，即一對多的傳輸，并能保證傳輸數據的可靠穩定，同時(shí)利用電腦上的上位機軟件對采集的數據進(jìn)行分析，與傳統的通信系統相比在性能上有了質(zhì)的提升，這種基于容柵位移傳感技術(shù)的電子數顯卡尺^[6]無(wú)線(xiàn)通信系統將在數顯量具市場(chǎng)行業(yè)上帶來(lái)較高的經(jīng)濟效益和極大競爭力。