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电工技术基础 ADIS16000/ADIS16229振动传感器的工作原理是什么？性能如何？
ADIS16000和ADIS16229可用于创建简单的无线振动检测网络，适合广泛的工业设备应用。ADIS16000提供用于管理网络的网关功能，而ADIS16229则提供远程检测功能。
ADIS16229 iSensor@（见图2-134）是一款完整的无线振动检测节点，结合了双轴加速度检测和高级时域与频域信号处理。时域信号处理包括可编程抽取滤波器和可选的窗函数。频域处理包括512点、实数值快速傅里叶变换(FFT)、FFT幅度平均和可编程频段报警。通过FFT记录存储系统，用户可以追踪随时间发生的变化，并利用多个抽取滤波器设置捕获FFT。
ADIS16229的动态范围、带宽、采样速率和噪声性能非常适合各种机械健康状况和生产设备监控系统。该器件还提供多种无线配置参数，可以灵活地在电池寿命和诵信颛i率夕l'H-I汰成平衡。
ADIS16000（见图2-135）串行外设接口(SPI)能连接大部分嵌入式处理器平台和SMA连接器接口，使器件可以使用各种不同的天线。该模块采用专利的无线协议，一次可支持最多6个ADIS16229器件。
ADIS16000模块采用37.8mmx22.8mmx8.8mm多芯片芯片模块层压板(MCML)结构，ADIS16229则采用37.8mm x22.8mmx13.5mm MCML结构。它们都具有SMA连接器，可轻松连接天线，并有两个安装孔，可在-40～+85℃温度范围内方便地进行安装和运行。ADIS16000还内置一个标准Imm、14引脚连接器，用于连接嵌入式处理器系统。ADIS16229提供导联结构，可轻松连接标准电池。
ADIS16000和ADIS16229的特性：
·无线振动系统，902.5～927.5 MHz
◇空闲信道评估和数据包防冲突
◇射频( RF)协}义中的错误检测和校正
◇可编程RF输出功率
·网关节点( ADIS16000)
◇SPI至RF功能
◇管理多达6个传感器节点
·传感器节点(ADIS16229)
◇双轴、正负8g MEMS加速度计
◇传感器谐振频率：5.5kHz
◇数字FFT范围设置：Ig、59、IOg和20g
◇采样速率高达20ksps
◇可编程唤醒捕获、更新周期时间
◇512点、实数值FFT
◇矩形、Hanning和平顶窗口选项
◇可编程抽取滤波器，1 1种速率设置
◇选定滤波器设置支持多记录捕获
手动捕获模式支持时域数据采集
◇可编程FFT均值计算：最多255个均值
◇记录存储：两个轴（x和y）上14个FFT记录
◇可编程报警、6个频段、2个等级
◇可调响应延迟，减少误报
◇内部自测，带状态标识
◇数字温度和电源测量
◇标识寄存器：序列号、器件ID、用户ID
·37.8mmx22.8mmx8.8mm MCML封装(ADIS16000)
·37.8mmx22.8mmx13.5mm MCML封装(ADIS16229)
·单电源供电：3.0～3.6V
·工作温度范围：-40～+85℃
ADIS16000和ADIS16229工作原理如下。
ADIS16000的引脚位置与引脚功能描述分别见图2-136和表2-46。
ADIS16229的引脚位置与引脚功能描述分别见图2-137和表2-47。
ADIS16000是网关节点，ADIS16229充当无线振动监控系统中的远程传感器节点。ADIS16000 -次最多可以支持6个ADIS16229节点（见图2-138）。ADIS16000的SPI接口可访问一个可寻址寄存器映射，其中管理着配置参数（网关和传感器节点）、远程报警标志和远程振动数据。ADIS16000的SPI接口可轻松连接到大多数嵌入式处理器，并且其标准SMA连接器支持直连多种天线。ADIS16229只需要一条天线和一节电池即可启动并连接ADIS16000，从而开始工作。
ADISJ6229中的数字振动检测从两个不同轴上的MEMS加速度计内核开始。加速度计将速度的线性变化转换成具有代表性的电信号，使用如图2-139中所示的微机械系统。该系统的机械部分包括两个不同的框架，一个固定式，一个移动式，这些框架有一系列层板，从而形成一个可变的差分容性网络。收到与重力或加速度相关的力时，移动框架会改变其相对于固定框架的物理位置，结果导致电容发生变化。微型弹簧将移动框架连接到固定框架，并决定加速度和物理位移之间的关系。移动极板上的调制信号会通过各容性路径馈入固定框架极板和解调电路，从而生成与器件上加速运动成正比的电信号。
(1)信号处理
图2-140为ADIS16229的简化功能框图。信号处理阶段包括时域数据捕获、数字抽取／滤波、加窗、FFT分析、FFT均值计算和记录存储。有关信号处理操作的详情，请参见图2-141。传感器通信ADIS16000通过寄存器结构中的专有页面提供了访问ADIS16229的途径。读ADIS16000ADIS16229ADIS16229中的相应位置，并获取输出寄存器中的所有数据以及ADIS16229的数据记录。
(2)网关通信
数据采集和配置命令采用由四线组成的SPI。片选(/CS)信号激活SPI接口，而串行时钟(SCLK)则同步串行数据线路。输入命令在SCLK上升沿读入DIN脚，每次一位。输出数据OJ!在SCLK下降沿从DOUT引脚逐个输出。由于ADIS16000仅用作SPI从机，因此DOUT内容反映使用DIN命令请求的信息。
(3)寄存器结构
ADIS16000的存储器映射包含7页用户可访问的寄存器，这些寄存器为局部（网关）和远程（传感器）功能提供了一种简便的组织方式。每页都有一个页面控制寄存器(PAGE—ID)，位_J于Ox00处。该位置的内容包含表示有效页面的编号。例如，如果地址Ox00中含有Ox05，则第5页为仃效页面。通过向地址Ox00写入新值（Ox00至Ox06之间），可更改有效页面分配。例如，通过将Ox02写入地址Ox00(DIN= Ox8002)，可以访问第2页中的寄存器。
各16位寄存器都有其独特的位分配和两个地址：一个地址用于高位字节，一个地址J_地址于于低位字节。
(4)双存储器结构
用户寄存器为SPI接口上的所有输入／输出操 作提供寻址服务。控制寄存器采用双存储器结构（见图2-142）。控制器使用静态随机访问存储器（SRAM）寄存器进行正常操作，包括用户配置命令。 闪存为拥有闪存备份功能的控制寄存器提供非易 失性存储。当器件上电或复位时，闪存内容载入 SRAM，然后器件根据控制寄存器中的配置开始生 成数据。要将配置数据存储在闪存中，需要使用手 动闪存更新命令。对于ADIS16000，设置DIN= Ox8000（访问第0页），DrN=Ox9240（GLOBCMD_S[6]_1）。ADIS16229，通过以下步骤来更新其闪存： A.转到其页面（例如，设置DIN= Ox8001，以访问传感器节点1）。 B.设置DIN= OxB640 (GLOB—CMD_S[6]=l). C．设置DIN= Ox8000（转到第0页）。 D.设置DIN= Ox9202 (GLOBCMD_G[I]_1).
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