长距离磁阵列位置传感系统自动诊断技术(免费版).docVIP

长距离磁阵列位置传感系统自动诊断技术 摘要：在长距离磁阵列位置传感系统实际应用中，磁阵列的长度范围为几米至几百米，且有时处于干扰较大的工业环境中，尽管采用了金属铝外壳对电磁波进行屏蔽，但磁阵列的扫描电路仍有可能因外部环境及内部电路干扰而产生错误结果.介绍了一种自动诊断技术，采用节地址与扫描输出信号回停的方案，创新性的设计了相应的自动诊断硬件电路以及诊断算法，通过人为设置错误所进行的实验表明，该方案能够正确查出扫描输出信号因电路干扰或损坏所发生的错误，因而，能保证系统定位的准确性和可靠性.该成果在长距离磁阵列位置传感系统中具有很好的实用前景。 关键字：传感器,单片机,处理器 1引言 用于测量直线位置的装置在工业生产领域有广泛的应用，如大型港口机械.重型冶金机械、大型水利机械、工厂生产用航车、大型数控加工设备、大型坐标测量等。但在具有油污.粉尘.振动.或潮湿等应用场合，如原材料生产车间和大型加工车间，传统的以光为传递信号的光栅传感器和以机械接触传动的编码盘等常用位移测量装置在精度.可靠性或使用寿命等方面大大降低。 由于磁场的传播不受非磁性实物介质的影响，以磁场作为传递信号的传感器具有独特优势.在一个物体上安装具有永磁体阵列的动尺，在另一个物体上安装具有磁敏元件阵列及电路的静尺，静尺上磁敏元件阵列接收动尺上永磁体阵列的周期磁场并进行信号处理从而测量两物体相对位移的技术应用十分广泛，这类装置具有无磨损、抗恶劣环境、响应速度快、测量精度高等优点，这类系统在长距离测量的情况下通常采用级联的方法来进行测量长度扩展，该系统结构示意图，如图1所示.现有技术在进行长度扩展时使用带插针电路板焊接把节电路板直接级联，避免了采用多个永磁体阵列所产生的问题，并且采用单片机级联来进行长距离上电扫描;采用缓冲器来减小长线传输干扰以提高长距离扫描上电的可靠性阳。 但现有技术中采用单片机级联来进行长距离扫描上电，会增加硬件电路及软件设计的复杂度并增加设计成本，而且单片机也易受干扰从而降低系统稳定性;另一方面该系统无法对其他电路干扰以及个别元件损坏等扫描上电错误情况进行识别，从而造成系统长距离扫描上电可靠陛低.因此提出采用移位寄存器级联来进行扫描长度扩展以简化硬件电路和软件设计并降低成本，并采用节地址与扫描输出信号回传的方案，来对拦瞄输出信得的因电路干执或损坏所发生的锚误进行识别，以此来确保系统长距离扫描匕电的可靠性，通过人为设置错误所j堑阡的实验表明该方案是正确的.所以该技术应用于长距离磁阵列位置传感系统，使得该系统不仅具有原本已有的优点，还具备国沣低.抗干扰自色力强.可靠性高等诸多优点。 2磁阵列位置传感系统的框图及工作原理 磁阵列位置传感系统的框图，如图2所示.整个电路系统由微处理器.磁传感器阵列.扫描电路.回传电路.节地址电路等组成.微处理器主要负责控制以及对位置信息的处理和通信同.磁传感器阵列负责接收磁场信号，输出动作信号.扫描电路负责对磁传感器阵列进行扫捕l二电.节地址电路用于给各个节电路板编址，从而起到节电路板识别的作用.回传电路负责对扫描电路的扫描输出信号以及节地址电路输}乜的节地址信号进行采集，并将采集到的信号传递给微处理器。 磁阵列位置传感系统的T作原理为：微处理器启动扫描电路对磁传感器阵列进行L电扫描。同时微处理器通过回传电路采集扫描电路的扫描输出信号以及所在节电路的节地址，并对采集同的数据进行处理以判断对磁传感器阵列的上电扫描是否有误，如果上电扫描正确并且磁传感器阵列探测到磁场信号，微处理器读取磁传感器阵列的输出并进行处理得到位置信息，最后通过输出口输出位置信息进行实时显示。 3自动诊断技术的实现 3.1自动诊断硬件电路设计 磁阵列位置传感系统中实现自动诊断功能的主要硬件电路原理图，如图3所示.微处理器选用PICl6F884单片机，其具有指令集简单.功耗低.驱动能力强等优点川.扫描电路由缓冲器及两片74HCl94四位通用移位寄存器组成。把所有的74HCl94级联组成“长移位寄存器”与PICl6F884单片机连接，由单片机控制在“长移位寄存器”内往复移位给磁传感器阵列上电，使其输出位置信号.缓冲器可以减小信号的长距离传输损失并提高抗干扰能力.在设计中要使缓冲器与移位寄存器的延迟时间相匹配。 回传电路由两片74HCl66八位并行输入串行输出移位寄存器以及组合逻辑组件组成，该电路可以监视74HCl94输出驱动引脚处于低电平的情况，用于查找扫描错误.PICl6F884单片机通过SPIu对74HCl94输出驱动上电信号以及节地址进行采集.组合逻辑组件设计的目的是为了使74HCl66只监视有效的上电信号即低电平，并且使得本节电路不影响下一节级联电路的过境回传信号的正常传递，这样可以提高诊断速度以及保证信号传递的有效性.节地址电路南两电阻排及“搭接器”组