專利名稱：多功能轉(zhuǎn)動傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及傳感器，特別涉及一種智能型轉(zhuǎn)動傳感器。
背景技術：
轉(zhuǎn)動傳感器是一種用于檢測做圓周運動的物體的轉(zhuǎn)動狀態(tài)及轉(zhuǎn)動參數(shù)的傳感器， 根據(jù)其檢測的功能的不同，可以分為正反轉(zhuǎn)傳感器、打滑傳感器、非對稱旋轉(zhuǎn)傳感器、轉(zhuǎn)速 傳感器、接近傳感器、位置傳感器等，現(xiàn)有的轉(zhuǎn)動傳感器采用數(shù)字集成電路進行計數(shù)，用數(shù) 碼管進行顯示，功耗大，易發(fā)熱損壞，而且智能化程度低，功能單一，通用性差，使用不方便。

實用新型內(nèi)容為解決上述問題，本實用新型的目的是提供一種多功能轉(zhuǎn)動傳感器，以單片機為
核心，功耗低，不易發(fā)熱損壞，具有了較高的智能性、通用性、可互換性，使用方便。 這實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術方案 —種多功能轉(zhuǎn)動傳感器，包括單片機、電源電路、指示電路、一號輸出電路、二號輸 出電路、采樣電路、復位電路，其特征是 所述電源電路由第一電阻、第一晶體二極管、穩(wěn)壓二極管、第一電容組成，第一電 阻的一端經(jīng)過第一晶體二極管與電源連接，第一電阻的另一端經(jīng)過穩(wěn)壓二極管與地電位連 接，第一電容與穩(wěn)壓二極管并聯(lián)，單片機的外接電源端口與第一電阻、穩(wěn)壓二極管之間的接 點連接； 所述指示電路由第三電阻、第四電阻、第一晶體三極管、發(fā)光二極管組成，發(fā)光二 極管的一端經(jīng)第三電阻與電源連接，發(fā)光二極管的另一端與第一晶體三極管的集電極連 接，第一晶體三極管的發(fā)射極接地電位，第一晶體三極管的基極經(jīng)過第四電阻與單片機的 第一路通用輸入輸出端口連接； 所述一號輸出電路由第五電阻、第六電阻、第七電阻、第二晶體三極管、第二晶體 二極管組成，第二晶體三極管的集電極經(jīng)過第五電阻與電源連接，第二晶體三極管的基極 經(jīng)過第六電阻與單片機的第二路通用輸入輸出端口連接，第二晶體三極管的發(fā)射極接地電 位，第二晶體三極管的集電極經(jīng)過第二晶體二極管、第七電阻接地電位，第二晶體二極管、 第七電阻之間的接點為一號輸出電路的信號輸出端； 所述二號輸出電路由第八電阻、第九電阻、第十電阻、第三晶體三極管、第三晶體 二極管組成，第三晶體三極管的集電極經(jīng)過第八電阻與電源連接，第三晶體三極管的基極 經(jīng)過第九電阻與單片機的第三路通用輸入輸出端口連接，第三晶體三極管的發(fā)射極接地電 位，第三晶體三極管的集電極經(jīng)過第三晶體二極管、第十電阻接地電位，第三晶體二極管、 第十電阻之間的接點為二號輸出電路的信號輸出端； 采樣電路由一號霍爾元器件、二號霍爾元器件組成，一號霍爾元器件的接電源引 腳連接在第一晶體二極管、第一電阻之間的接點上，一號霍爾元器件的接地引腳與地電位 連接，一號霍爾元器件的輸出端引腳與單片機的第一路模數(shù)轉(zhuǎn)換端口連接；二號霍爾元器
3件的接電源引腳連接在第一晶體二極管、第一電阻之間的接點上，二號霍爾元器件的接地 引腳與地電位連接，二號霍爾元器件的輸出端引腳與單片機的第二路模數(shù)轉(zhuǎn)換端口連接； 所述復位電路由第二電阻、第二電容組成，第二電阻的一端連接在第一電阻、穩(wěn)壓 二極管之間的接點上，第二電阻的另一端經(jīng)過第二電容接地電位，單片機的復位端口與第 二電阻、第二電容之間的接點相連。 所述一號、二號霍爾元器件的型號是WSH201，單片機的型號是Atmega168。 本實用新型有以下積極有益效果本實用新型的傳感器以單片機為核心，具有較
高的智能性、通用性、可互換性。集成度較高，特別適合于安裝在狹小的工作場合。用戶可根
據(jù)實際使用情況，隨時更新傳感器的軟件，就可實現(xiàn)相應功能，可以做為正反轉(zhuǎn)傳感器、打
滑傳感器、非對稱旋轉(zhuǎn)傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、接近傳感器、位置傳感器使用，應用范圍廣?？?br> 應用于提升機、巻揚機、各種有無減速設備的電機、皮帶式傳輸機、鏈條式傳輸機等設備的
監(jiān)測。本實用新型的傳感器全部采用微功耗器件，改善了傳感器的發(fā)熱現(xiàn)象，使得傳感器整
體功耗大大下降，可靠性大大提高。

圖1是本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
請參照圖1，本實用新型是一種多功能轉(zhuǎn)動傳感器，包括單片機、電源電路、指示電 路、一號輸出電路、二號輸出電路、采樣電路、復位電路。 電源電路由第一電阻R1、第一晶體二極管D1、穩(wěn)壓二極管DW1、第一電容C1組成， 第一電阻R1的一端經(jīng)過第一晶體二極管D1與電源VDD連接，第一電阻R1的另一端經(jīng)過穩(wěn) 壓二極管DW1與地電位連接，第一電容C1與穩(wěn)壓二極管DW1并聯(lián)，單片機U3的外接電源端 口 VCC與第一電阻R1、穩(wěn)壓二極管DW1之間的接點連接，單片機U3的型號是Atmega168。 第一晶體二極管D1的作用是防止電源接反的，第一電阻R1是限流電阻，與穩(wěn)壓二 極管DW1組成穩(wěn)壓電路。第一電容C1是濾波電容。由于傳感器本身功耗較低，所以使用簡 單的電源電路，既經(jīng)濟又實用。 指示電路由第三電阻R3、第四電阻R4、第一晶體三極管VT1、發(fā)光二極管LED1組 成，發(fā)光二極管LED1的一端經(jīng)第三電阻R3與電源VDD連接，另一端與第一晶體三極管VT1 的集電極連接，第一晶體三極管VT1的發(fā)射極接地電位，第一晶體三極管VT1的基極經(jīng)過第 四電阻R4與單片機U3的第一路通用輸入輸出端口 PD5連接，指示電路可以顯示傳感器的 各種工作狀態(tài)，作為轉(zhuǎn)動傳感器使用時，發(fā)光二極管LED1具有兩種不同的閃爍頻率，代表 被測量轉(zhuǎn)動設備的不同轉(zhuǎn)動方向。作為位置傳感器使用時，發(fā)光二極管LED1閃爍頻率代表 被測量移動物體與傳感器之間的距離。 —號輸出電路由第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第二晶體三極管VT2、第 二晶體二極管D2組成，第二晶體三極管VT2的集電極經(jīng)過第五電阻R5與電源VDD連接，第 二晶體三極管VT2的基極經(jīng)過第六電阻R6與單片機U3的第二路通用輸入輸出端口 PBO連 接，第二晶體三極管VT2的發(fā)射極接地電位，第二晶體三極管VT2的集電極經(jīng)過第二晶體二 極管D2、第七電阻R7接地電位，第二晶體二極管D2、第七電阻R7之間的接點為一號輸出電路的信號輸出端0UT1。 二號輸出電路由第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第三晶體三極管VT3、第 三晶體二極管D3組成，第三晶體三極管VT3的集電極經(jīng)過第八電阻R8與電源VDD連接，第 三晶體三極管VT3的基極經(jīng)過第九電阻R9與單片機U3的第三路通用輸入輸出端口 PD7連 接，第三晶體三極管VT3的發(fā)射極接地電位，第三晶體三極管VT3的集電極經(jīng)過第三晶體二 極管D3、第十電阻R10接地電位，第三晶體二極管D3、第十電阻R10之間的接點為二號輸出 電路的信號輸出端0UT2。 上述的兩個信號輸出端0UT1、0UT2可以輸出頻率信號，單片機U3本身具有頻率控 制器，并且控制器輸出頻率的占空比通過軟件可以調(diào)節(jié)，這樣在傳感器上位設備輸入端連 接一電容器就可以將單片機U3輸出的P麗信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。 通過軟件可以對單片機U3的第二路通用輸入輸出端口 PBO和第三路通用輸入輸 出端口 PD7的輸出電平進行控制，從而控制第二、第三晶體三極管VT2、 VT3導通和截止，這 樣就可以輸出開關量，并且第二、第三晶體三極管VT2、 VT3設有偏置電阻，作為開關輸出 時，具有高低電平轉(zhuǎn)換的功能，也就是說本實用新型的傳感器可以輸出數(shù)字開關量信號。 采樣電路由一號霍爾元器件U1、二號霍爾元器件U2組成，一號霍爾元器件U1的接 電源引腳連接在第一晶體二極管D1、第一電阻R1之間的接點上，一號霍爾元器件U1的接地 引腳與地電位連接，一號霍爾元器件U1的輸出端引腳0UT與單片機U3的第一路模數(shù)轉(zhuǎn)換 端口 ADC1連接； 二號霍爾元器件U2的接電源引腳連接在第一晶體二極管D1、第一電阻R1之間 的接點上，二號霍爾元器件U2的接地引腳與地電位連接，二號霍爾元器件U2的輸出端引 腳0UT與單片機U3的第二路模數(shù)轉(zhuǎn)換端口 ADC2連接；一號、二號霍爾元器件的型號是 WSH201， WSH201是線性霍爾元器件，輸出的是模擬電壓信號。采用線性霍爾元器件是為了 作為接近開關及位置檢測時，檢測被測量物體與傳感器之間的物理距離。如果采用開關型 霍爾元器件就無法完成檢測。 復位電路由第二電阻R2、第二電容C2組成，第二電阻R2的一端連接在第一電阻
R1、穩(wěn)壓二極管DW1之間的接點上，第二電阻R2的另一端經(jīng)過第二電容C2接地電位。單片
機U3的復位端口 RESET與第二電阻R2、第二電容C2之間的接點相連。 Atmegal68是美國愛特梅爾公司生產(chǎn)的AVR系列單片機的一款。其引腳1為復位
端口 RESET,第二電阻R2與第二電容C2組成復位電路，為單片機U3提供一負脈沖復位信號。 由于單片機本身帶有AD轉(zhuǎn)換，所以一號、二號霍爾元器件U1、U2輸出的模擬電壓 可以直接連接于單片機的AD輸入端口 。 電感Ll、電容C3組成LC網(wǎng)絡，與單片機的模數(shù)轉(zhuǎn)換通道的參考信號輸入端連接， 其作用是為了降低單片機內(nèi)部及外部電路產(chǎn)生的電磁干擾(EMI)。提高整體電路的抗干擾 能力，提高AD轉(zhuǎn)換的精度。 用兩只線性霍爾元器件作為檢測元件，目的在于，當作為轉(zhuǎn)動傳感器檢測被測量 物體轉(zhuǎn)動參數(shù)時，單片機U3檢測磁鋼信號存在與消失的比值，可以判斷轉(zhuǎn)動方向，使用時， 在被測物體上安裝一片磁鋼，磁鋼對面固定安裝本傳感器，當被測物體轉(zhuǎn)動時，磁鋼會首先 觸發(fā)一只霍爾元器件，使其有電壓輸出，當磁鋼繼續(xù)跟隨轉(zhuǎn)動物體轉(zhuǎn)動時，磁鋼的磁力會觸
5發(fā)另外一只霍爾元器件使其有電壓輸出，兩只霍爾元器件輸出的電壓不同，離磁鋼近的霍 爾元器件的輸出電壓要高于離磁鋼遠的霍爾元器件的輸出電壓，利用此原理就可以判斷轉(zhuǎn) 動方向。 本實用新型可以做為正反轉(zhuǎn)傳感器、打滑傳感器、非對稱旋轉(zhuǎn)傳感器、轉(zhuǎn)速傳感 器、接近傳感器、位置傳感器使用，作為上述各種傳感器使用時，磁鋼均安裝在距離傳感器 頭部3-10mm的位置。 一號、二號霍爾元器件U1、 U2是線性的，其輸出的不是單純的開關量 信號，而是模擬量電壓信號。 作為正反轉(zhuǎn)傳感器使用時，單片機U3內(nèi)部的程序判斷一號、二號霍爾元器件U1、 U2中哪一只首先接收到磁鋼的觸發(fā)，這樣就可以判斷出被檢測轉(zhuǎn)動物體的轉(zhuǎn)動方向。 作為打滑傳感器使用時，單片機U3內(nèi)部的程序會檢測一號、二號霍爾元器件U1、 U2觸發(fā)之間的時間，與事先存儲于單片機U3內(nèi)的時間數(shù)據(jù)進行對比，如果霍爾元器件采集 的時間大于存儲于單片機U3內(nèi)部事先設定好的時間，被檢測設備就存在打滑，從而可以知 道被檢測設備的打滑情況。 作為轉(zhuǎn)速傳感器使用時，單片機U3內(nèi)部的程序會檢測兩次觸發(fā)之間的時間差，進 行運算后就可以計算出被檢測設備的轉(zhuǎn)速。 作為接近開關及位置開關時，單片機U3內(nèi)部的程序會檢測一號、二號霍爾元器件 Ul、U2輸出的電壓值，霍爾元器件Ul、U2是線性元件，其輸出的電壓值可以反應出被檢測物 體與傳感器之間的距離，經(jīng)過單片機U3內(nèi)部運算，就可以實時反映被檢測設備與傳感器之 間的距離。 本實用新型應用范圍廣，用戶可根據(jù)實際使用情況，隨時更新傳感器的軟件，就可 實現(xiàn)相應功能，可應用于提升機、巻揚機、各種有無減速設備的電機、皮帶式傳輸機、鏈條式 傳輸機等設備的監(jiān)測。
權利要求一種多功能轉(zhuǎn)動傳感器，包括單片機、電源電路、指示電路、一號輸出電路、二號輸出電路、采樣電路、復位電路，其特征是所述電源電路由第一電阻、第一晶體二極管、穩(wěn)壓二極管、第一電容組成，第一電阻的一端經(jīng)過第一晶體二極管與電源連接，第一電阻的另一端經(jīng)過穩(wěn)壓二極管與地電位連接，第一電容與穩(wěn)壓二極管并聯(lián)，單片機的外接電源端口與第一電阻、穩(wěn)壓二極管之間的接點連接；所述指示電路由第三電阻、第四電阻、第一晶體三極管、發(fā)光二極管組成，發(fā)光二極管的一端經(jīng)第三電阻與電源連接，發(fā)光二極管的另一端與第一晶體三極管的集電極連接，第一晶體三極管的發(fā)射極接地電位，第一晶體三極管的基極經(jīng)過第四電阻與單片機的第一路通用輸入輸出端口連接；所述一號輸出電路由第五電阻、第六電阻、第七電阻、第二晶體三極管、第二晶體二極管組成，第二晶體三極管的集電極經(jīng)過第五電阻與電源連接，第二晶體三極管的基極經(jīng)過第六電阻與單片機的第二路通用輸入輸出端口連接，第二晶體三極管的發(fā)射極接地電位，第二晶體三極管的集電極經(jīng)過第二晶體二極管、第七電阻接地電位，第二晶體二極管、第七電阻之間的接點為一號輸出電路的信號輸出端；所述二號輸出電路由第八電阻、第九電阻、第十電阻、第三晶體三極管、第三晶體二極管組成，第三晶體三極管的集電極經(jīng)過第八電阻與電源連接，第三晶體三極管的基極經(jīng)過第九電阻與單片機的第三路通用輸入輸出端口連接，第三晶體三極管的發(fā)射極接地電位，第三晶體三極管的集電極經(jīng)過第三晶體二極管、第十電阻接地電位，第三晶體二極管、第十電阻之間的接點為二號輸出電路的信號輸出端；采樣電路由一號霍爾元器件、二號霍爾元器件組成，一號霍爾元器件的接電源引腳連接在第一晶體二極管、第一電阻之間的接點上，一號霍爾元器件的接地引腳與地電位連接，一號霍爾元器件的輸出端引腳與單片機的第一路模數(shù)轉(zhuǎn)換端口連接；二號霍爾元器件的接電源引腳連接在第一晶體二極管、第一電阻之間的接點上，二號霍爾元器件的接地引腳與地電位連接，二號霍爾元器件的輸出端引腳與單片機的第二路模數(shù)轉(zhuǎn)換端口連接；所述復位電路由第二電阻、第二電容組成，第二電阻的一端連接在第一電阻、穩(wěn)壓二極管之間的接點上，第二電阻的另一端經(jīng)過第二電容接地電位，單片機的復位端口與第二電阻、第二電容之間的接點相連。
2. 如權利要求1所述的多功能轉(zhuǎn)動傳感器，其特征是所述一號、二號霍爾元器件的型 號是WSH201 ，單片機的型號是Atmegal68。
專利摘要一種多功能轉(zhuǎn)動傳感器，包括單片機、電源電路、指示電路、一號輸出電路、二號輸出電路、采樣電路、復位電路，電源電路由第一電阻、第一晶體二極管、穩(wěn)壓二極管、第一電容組成，指示電路由第三電阻、第四電阻、第一晶體三極管、發(fā)光二極管組成，一號輸出電路由第五電阻、第六電阻、第七電阻、第二晶體三極管、第二晶體二極管組成，二號輸出電路由第八電阻、第九電阻、第十電阻、第三晶體三極管、第三晶體二極管組成，采樣電路由一號霍爾元器件、二號霍爾元器件組成，復位電路由第二電阻、第二電容組成，本產(chǎn)品以單片機為核心，功耗低，不易發(fā)熱損壞，具有較高的智能性、通用性、可互換性。
文檔編號G01P3/66GK201440075SQ20092016397
公開日2010年4月21日 申請日期2009年7月10日 優(yōu)先權日2009年7月10日
發(fā)明者楊東升 申請人:廊坊市軒慧電視安裝服務有限公司