基于nRF24L01的鋼絲繩無損檢測系統

摘要：提出一種基于nRF24L01的鋼絲繩無損檢測系統設計方法，利用該系統對在線鋼絲繩進行無損檢測，檢測結果采用nRF24L01進行無線傳輸，克服了有線傳輸的應用弊端，解決了鋼絲繩惡劣的工作環境和其無損檢測有線傳輸方式的矛盾，提高了檢測精度。可以保證在役鋼絲繩的安全可靠，避免鋼絲繩更換的盲目性，做到按照鋼絲繩的運行狀態進行預知維修。并重點講述了系統的硬件和軟件設計，給出了詳細的結論。
關鍵詞：nRF24L01；無線傳輸；無損檢測；鋼絲繩

鋼絲繩是在各種工程應用中應用極為廣泛的一種撓性構件。鋼絲繩作為牽引、承載的重要部件，一旦發生斷裂，后果將非常嚴重。因此，對鋼絲繩的無損檢測和監測，對于消除安全隱患有著至關重要的意義。隨著鋼絲繩無損檢測技術的不斷發展，各種新型的現場檢測儀器不斷推出。但是因為鋼絲繩無損檢測要求的數據傳輸速率較高，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境的多樣性和復雜性，有線傳輸方式越來越難以適應各種復雜的環境，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硬件設計
1．1 系統總體結構圖
鋼絲繩無損檢測系統由數據采集端和接收處理端組成。數據采集端系統框圖如圖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機械學院無損檢測實驗室具有自主知識產權的無損檢測傳感器，該傳感器由2個霍爾元件和1個旋轉編碼器組成，輸出4路模擬信號，1路脈沖信號。經過信號處理模塊將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轉化得到的結果進行數據封裝，最后利用SPI接口寫入RF24L01模塊實現無線傳輸。

接收處理端系統框圖如圖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，接收數據采集端發送的數據。在接收到數據后，LM 3S1138處理器模塊對數據進行解析，并通過串口或USB將數據傳送到PC機，PC機終端收到數據后，對數據進行處理、存儲、顯示等一系列操作。