Разработка алгоритмов обработки информационного сигнала и реализация комбини-рованного датчика удара, наклона и движения на основе 3-осевого MEMS-акселерометра

Аннотация

На современном этапе развития охранных систем датчики представляют собой, как правило, микропроцессорные устройства, использующие цифровую обработку сигнала. К интеллектуальным датчикам относят датчик удара (шок-сенсор), датчики объема (ультразвуковые, микроволновые), наклона и движения. Датчики удара с чувствительными элементами (ЧЭ) пьезоэлектрического, микрофонного и электромагнитного типов обладают рядом существенных недостатков, и поэтому наиболее перспективным в настоящее время считается применение в качестве ЧЭ трехосевых акселерометров, выполненных по MEMS-технологии. В этом случае можно реализовать на одном ЧЭ комбинированный датчик удара, наклона и движения. В публикациях, посвященные комбинированным датчикам удара, наклона и движения, не сформулированы требования к характеристикам применяемых акселерометров. Нет достаточной ясности, что представляет собой информационный сигнал. Каков диапазон измеряемых ускорений, воздействующих на датчик, частотный спектр сигналов при ударе, наклоне и движении. В связи с этим, был проведен ряд экспериментов по исследованию информационного сигнала, получаемого с трехосевого акселерометра при различных воздействиях на автомобиль. Экспериментальные данные легли в основу разработанных автором и приведенных в настоящей статье алгоритмов обработки сигнала MEMS-акселерометра ADXL-345. Данный акселерометр был использован при реализации комбинированного датчика удара, наклона и движения автосигнализации Excellent. Рассмотрены алгоритмы цифровой фильтрации сигнала, выбора пороговых значений, при которых происходит срабатывание датчиков, вопросы обеспечения температурной стабильности характеристик и алгоритм, исключающий «ложные срабатывания» датчика по зоне тревоги. Приведены рекомендации по технической реализации алгоритмов на PIC-микроконтроллерах.