鋼絲繩是在各種工程應(yīng)用中應(yīng)用極為廣泛的一種撓性構(gòu)件。鋼絲繩作為牽引、承載的重要部件，一旦發(fā)生斷裂，后果將非常嚴重。因此，對鋼絲繩的無損檢測和監(jiān)測，對于消除安全隱患有著至關(guān)重要的意義。隨著鋼絲繩無損檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新型的現(xiàn)場檢測儀器不斷推出。但是因為鋼絲繩無損檢測要求的數(shù)據(jù)傳輸速率較高，所以目前在信號的傳輸方式上大多采用有線傳輸。考慮到鋼絲繩工作環(huán)境的多樣性和復(fù)雜性，有線傳輸方式越來越難以適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境，本文提出了一種基于nRF24L01的無線傳輸方式下的鋼絲繩無損檢測方法。
1 鋼絲繩無損檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計
1．1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖
鋼絲繩無損檢測系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集端和接收處理端組成。數(shù)據(jù)采集端系統(tǒng)框圖如圖1所示，主要分為：傳感器模塊，A／D采集模塊，LM3S1 138處理器模塊，RF24L01無線模塊。其中傳感器部分采用華中科技大學(xué)機械學(xué)院無損檢測實驗室具有自主知識產(chǎn)權(quán)的無損檢測傳感器，該傳感器由2個霍爾元件和1個旋轉(zhuǎn)編碼器組成，輸出4路模擬信號，1路脈沖信號。經(jīng)過信號處理模塊將4路模擬信號分離出4路交流信號和4路直流信號，分別代表鋼絲繩的損壞情況和粗細。在脈沖信號的上升沿到來時對8路模擬信號進行采集，并將A／D轉(zhuǎn)化得到的結(jié)果進行數(shù)據(jù)封裝，最后利用SPI接口寫入RF24L01模塊實現(xiàn)無線傳輸。
本文引用地址：http://2s4d.com/article/201611/322832.htm
接收處理端系統(tǒng)框圖如圖2所示，主要分為：RF24L01無線模塊，LM3S1138處理器模塊，PC機終端。PC機終端向LM3S1138處理器模塊發(fā)送開始接收的命令，在LM3S1138處理器模塊收到PC機終端的命令后，啟動RF24L01無線模塊，接收數(shù)據(jù)采集端發(fā)送的數(shù)據(jù)。在接收到數(shù)據(jù)后，LM 3S1138處理器模塊對數(shù)據(jù)進行解析，并通過串口或USB將數(shù)據(jù)傳送到PC機，PC機終端收到數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行處理、存儲、顯示等一系列操作。
1．2 無線收發(fā)模塊設(shè)計
nRF24L01是一款工作在2．4～2．5 GHz世界通用ISM頻段的單片無線收發(fā)器芯片。無線收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器、增強型SehockBurst TM模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器、解調(diào)器。輸出功率、頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過SPI接口進行設(shè)置。極低的電流消耗：當工作在發(fā)射模式下發(fā)射功率為-6 dBm時電流消耗為9 mA，接收模式時為12．3 mA。掉電模式和待機模式下電流消耗更低。無線傳輸速率可以達到2 Mb／s，傳輸距離可達50 m以上，加上功率放大模塊后，傳輸距離可以達到300 m以上，能夠滿足對實時性要求較高的近距離無線數(shù)據(jù)傳輸場合。
圖3是基于nRF24L01芯片的無線收發(fā)模塊電路。圖中偏置電阻R2用來設(shè)置一個精確的偏置電流；C3，C4，L1和L2形成一個平衡轉(zhuǎn)換器，用以將nRF24L01上的差分RF端口轉(zhuǎn)換成單端RF信號；MOSI，MISO，SCK和CSN構(gòu)成SPI接口，用來對nRF24L01內(nèi)部寄存器的配置和數(shù)據(jù)的讀寫；CE信號用來控制nRF24L01的工作模式，IRQ用來指示nRF24L01的工作狀態(tài)。為了使芯片能夠穩(wěn)定工作，必須在芯片電源輸入端加上小的濾波電容，以得到高質(zhì)量的電源供電，從而使通信效果達到最佳。
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