VMXXX(僅 VM501、 VM511) 模塊支持將當前實時頻率值以模擬量形式從管腳輸出,模擬量有電流和電壓兩種輸出形式。為了使用此功能,需要將輔助功能寄存器 AUX.[0]設置為 1, 并且設置模擬量所代表的頻率值范圍, DAO_TH.[15:8]為頻率上限, DAO_TH.[7:0]為頻率下限,此寄存器默認值為 0x2100,即模擬量的最大值和最小值分別代表 3300Hz 和 0Hz(不同版本的固件此默認值可能不同,請根據需要自行修改這兩個參數)。
VMXXX 模塊支持外接溫度傳感器,通過設置寄存器 TEMP_EX 的值來選擇外接溫度傳感器的類型, 通過讀取寄存器 TEMP 來獲取實時的溫度傳感器測量值, 溫度計算參數寄存器 TEMP_PAR1和 TEMP_PAR2 是溫度計算參數。 TEMP_EX.[6:0]定義了外接溫度傳感器類型, 當傳感器類型為熱敏電阻時, TEMP_EX.[15:8]用于定義熱敏電阻的標稱阻值,單位為 KΩ, TEMP_PAR1.[12:0]是熱敏電阻的關鍵參數 B 值( 此值請向熱敏電阻廠索要)。
快速測量是上一節(jié)“ 測量時長與優(yōu)化” 的一種具體應用, 通過時間參數合理設置,可以實現快速頻率激勵、 讀取,最高可達每秒 10 次或更高。
不同的激勵方法、延時參數值設置會導致傳感器測量時長不同,下面僅以三種基本激勵方法進行時長分析,另外三種組合激勵方法均可通過這三種基本激勵方法推導得出。
數據濾波是指對臨近的多次測量結果進行平滑過濾的數據處理方法(遞推濾波)。通過設置濾波方法寄存器 FIT_TYPE.[3:0]來指定濾波方法, 濾波樣本數量寄存器 FIT_COUNT.[7:0]用來指定參與計算的歷史數據個數。
運用采集到的若干信號樣本數據, 首先估算得到一個頻率值,稱為“ 偽頻率值” ;然后在模塊異常數據剔除算法模型中, 以寄存器 CAL_PAR1 的值作為主要判定參數, 每個采樣值與偽頻率值進行運算,將不符合要求的異常數據進行剔除, 剩余數據被認定為“ 優(yōu)質” 樣本; 原始樣本標準差、 優(yōu)質樣本標準差分別保存于寄存器 SIG_STD.[15:8]和 SIG_STD.[7:0]中, 優(yōu)質樣本數量更新到寄存器 HQ_COUNT 中, 優(yōu)質樣本質量評定值保存于寄存器 SMP_QUA 中,最終的傳感器頻率值和頻模值分別更新到寄存器 S_FRQ 和寄存器 F_REQM。
VMXXX 內部有振弦傳感器的信號檢測、 有效性檢測機制, 僅信號幅值位于預設的合理區(qū)間時,才會進行數據采樣, 當完成足夠數量的樣本采樣后立即進行信號質量分析計算,得到頻率、頻模值及多個信號質量表征值更新于對應的只讀寄存器內,讀取這些寄存器值,即可得到當前測量結果數據和信號質量。
振弦傳感器鋼弦起振后,信號強度在短時間內迅速達到最大,然后在鋼弦張力及空氣阻力作用下逐漸恢復靜止。我們可將整個振動過程分為起振、調整、穩(wěn)定、消失幾個階段,上述幾個階段中,起振和調整階段的振動又叫做強迫振動,穩(wěn)定與消失階段合稱為自主振動。 強迫振動:是指傳感器的輸出波形受到激振信號的影響,所輸出的振動信號不是十分穩(wěn)定且不能完全代表自身自振頻率的振動。 自主振動:以傳感器鋼弦自有的振動頻率進行有規(guī)律的振動(諧振)。
根據起始頻率與終止頻率范圍,頻率由低向高向傳感器發(fā)送漸進的掃頻激勵信號,直到傳感器產生共振并返回共振電流信號。在輸出激勵信號的過程中,激勵信號的頻率變化由頻率步進和信號周期數量決定。 此激勵方法較為耗時,若要中斷掃頻過程,可向系統功能寄存器 SYS_FUN 發(fā)送指令 07,立即結束當前測量過程,跳轉到下次測量過程。
高壓脈沖激勵法 HPM( High Voltage Pulse Excitation Method)。 向振弦傳感器發(fā)送單個瞬時高壓脈沖信號,使鋼弦產生自主振動的方法。在高壓脈沖激勵法中, 以 VSEN 為電壓源, 將低電壓抬升至高壓( 一般 100V~200V 之間), 泵壓后的高壓值及向傳感器釋放的電量與泵壓持續(xù)時長、泵壓源電壓等參數有關。
VMXXX 的測量過程分為激勵、采樣、計算三個大的步驟。在連續(xù)測量模式, 計算完成后立即重新開始一次新的測量過程,而在單次測量模式時,僅會在收到單次測量指令后才會觸發(fā)指定次數的測量過程,測量完成后進入待機等待狀態(tài),等待指令。
模塊有連續(xù)測量和單次測量兩種測量模式, 通過向測量模式寄存器 WKMOD.[0]寫入 1 使模塊工作于連續(xù)測量工作模式, 寫入 0 使模塊工作于單次測量工作模式。 WKMOD.[15]用來設置是否在模塊“ 忙” 時禁用數字接口,當數字接口被禁用期間,模塊不會收到任何經由數字接口傳輸的數據或指令, 當數字接口不被禁用時,模塊內部維持傳感器測量優(yōu)先的邏輯,收到的指令會在模塊完成當次測量后得到響應。
VMXXX 模塊有 3 種工作狀態(tài),分別為空閑狀態(tài)、忙狀態(tài)、休眠狀態(tài), 模塊自動完成空閑和忙兩種狀態(tài)的切換,當需要使模塊進入休眠模式時,需要向系統寄存器 SYS_FUN 發(fā)送指令碼 0x0006或者字符串指令$SLEP\r\n(詳見“3.21.6 低功耗休眠” )。
DFP 是什么? 穩(wěn)控科技編寫的一套數據轉發(fā)規(guī)則, 取自“自由轉發(fā)協議 FFP(Free Forward Protocol)” ,或者 DFP(DoubleF Protocol), DF 也可以理解為 Datas Forward(數據轉發(fā))的縮寫。DF 協議是與硬件接口無關的數據鏈路層協議,規(guī)定了數據流如何在不同設備之間、不同接口之間的傳輸方向。 DF 協議一般用于延長數字接口的傳輸距離(數據中繼),它與硬件接口類型無關,可以基于 UART、 LoRA、TCP 等異步數據傳輸介質。
DFP 是什么? 穩(wěn)控科技編寫的一套數據轉發(fā)規(guī)則, 取自“自由轉發(fā)協議 FFP(Free Forward Protocol)” ,或者 DFP(DoubleF Protocol), DF 也可以理解為 Datas Forward(數據轉發(fā))的縮寫。DF 協議是與硬件接口無關的數據鏈路層協議,規(guī)定了數據流如何在不同設備之間、不同接口之間的傳輸方向。 DF 協議一般用于延長數字接口的傳輸距離(數據中繼),它與硬件接口類型無關,可以基于 UART、 LoRA、TCP 等異步數據傳輸介質。