電子數顯卡尺無線通信系統的研制

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

　　1 引言

　　隨著無線通信技術的飛速發展，現代測量越來越追求自動化、集群控制、無人值守、低功耗測量。傳統的測量設備大多采用有線方式，而一般的工業現場或野外測量由于設備繁雜、場地限制、布線成本高等原因，極大地限制了測量設備的使用。

　　近年來許多電子電氣系統中的數據傳輸逐步使用無線傳輸方式替代原來的有線傳輸方式，一些低功耗、抗干擾能力強的的通信標準^[1]及與之相對應的無線通信芯片的出現，使得工業現場的數據傳輸大量采用無線通信方式。目前，短距離無線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、安裝施工簡便靈活等特點，在許多領域都有著廣泛的應用。使用無線通信傳輸數據，不僅簡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線技術與容柵數字測量技術^[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纜所帶來的現場布線復雜和傳輸距離較近等弊端。

　　2 系統總體方案的設計

　　2.1 國內外無線產品介紹

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

　　國外市場上如瑞士TESA公司具備60多年精密儀器制造經驗，是全球知名的精密計量設備制造商，擁有著5000多種的量具儀產品，廣泛使用在生產部門、計量室、長度標準傳遞部門，為工業檢測提供了強有力的配套能力。TESA公司利用無線傳輸技術^[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，當無法看到數據傳輸是否正確時，可以利用聲音/光學組合的信號形式，確認數據傳輸，并能夠保證數據沒有丟失，這種技術遠遠超過國內的技術水平。如圖2所示。

　　日本SONY公司正在開發這種基于無線傳輸技術方面的新產品，英國NEWALL公司也在著手研發此類產品，這種無線傳輸技術可以替代原有的有線技術，更加便捷地傳輸數據同時能夠保證數據傳輸的可靠性。就目前市場上很多應用場景都在使用無線通訊技術來傳輸數據，現在FANUC、SIEMEMS等多個國外廠家都在采用這種無線傳輸設備^[5]。

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