專利名稱：一種氣缸測(cè)速系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紅外線技術(shù)、Zigbee無線傳感網(wǎng)技術(shù)，具體是將紅外線避障原理、 Zigbee無線傳感網(wǎng)相結(jié)合,構(gòu)成一種氣缸測(cè)速系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，由英國(guó)科學(xué)家霍胥爾于1800年發(fā)現(xiàn)，又稱為紅外熱輻射。紅外線照射到黑色物體表面，絕大多數(shù)的紅外線會(huì)被反射，紅外線照射到其它顏色的物體，會(huì)被不同程度的吸收，特別是白色，會(huì)吸收絕大多數(shù)的紅外線， 利用這個(gè)原理可以探測(cè)距離。ZigBee無線傳感網(wǎng)技術(shù)是一種近距離、低功耗、低數(shù)據(jù)傳輸速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)。它可以建立一種脫離固定網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施而在連接設(shè)備上形成小型、專用的特殊網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，適合于數(shù)據(jù)吞吐量小、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資少，網(wǎng)絡(luò)安全要求高的場(chǎng)合。氣缸在制造過程中或安裝調(diào)試過程中需要對(duì)氣缸氣桿的運(yùn)行速度進(jìn)行測(cè)定和調(diào)試，因而需要測(cè)速設(shè)備對(duì)氣缸的氣桿進(jìn)行測(cè)速。目前常用的氣缸氣桿測(cè)速設(shè)備一般是采用 PLC作為控制器、人機(jī)界面作為顯示器、霍爾接近傳感器作為傳感器。這種組合雖然可以測(cè)定氣缸氣桿的運(yùn)行速度，但也有一些無法回避的缺點(diǎn)。首先，成本太高，PLC、人機(jī)界面的成本相對(duì)太高；再次，傳感器的使用場(chǎng)合受限，霍爾傳感器雖然可以感應(yīng)到氣缸金屬氣桿，但因?yàn)闅飧椎氖褂铆h(huán)境因素。它也會(huì)受到其他金屬器件的干擾，而且霍爾傳感器對(duì)被測(cè)物體的距離有要求，會(huì)限制其使用場(chǎng)合；還有，PLC控制器與傳感器之間及其它器件之間采用有線的連接方式，使用距離和場(chǎng)合會(huì)受到限制，影響使用的靈活性。為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種氣缸測(cè)速系統(tǒng)，它采用紅外反射避障技術(shù)及Zigbee無線傳感網(wǎng)技術(shù)，使用靈活方便，成本低，可以廣泛應(yīng)用于氣缸制造及調(diào)試場(chǎng)合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種氣缸測(cè)速系統(tǒng)，它成本低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用靈活方便。為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案(I)系統(tǒng)組成部分整個(gè)系統(tǒng)由紅外檢測(cè)模塊、檢測(cè)信號(hào)發(fā)射模塊、主控模塊、氣缸控制模塊、顯示模塊等五個(gè)功能部分組成。(2)系統(tǒng)工作原理整個(gè)系統(tǒng)的工作原理為首先測(cè)量氣缸氣桿的行程長(zhǎng)度，使用兩個(gè)紅外檢測(cè)模塊分別安裝于氣缸氣桿行程的起點(diǎn)和終點(diǎn)，當(dāng)氣缸氣桿運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)在行程的起點(diǎn)和終點(diǎn)分別觸發(fā)紅外檢測(cè)模塊分別產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)。當(dāng)紅外檢測(cè)模塊發(fā)出檢測(cè)信號(hào)時(shí)， 檢測(cè)信號(hào)發(fā)射模塊會(huì)發(fā)送信號(hào)給主控模塊。位于氣缸氣桿行程起點(diǎn)的檢測(cè)信號(hào)發(fā)射模塊發(fā)送的信號(hào)會(huì)觸發(fā)主控模塊的定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，位于氣缸氣桿行程終點(diǎn)的檢測(cè)信號(hào)發(fā)射模塊發(fā)送的信號(hào)會(huì)觸發(fā)主控模塊的定時(shí)器終止計(jì)時(shí)，據(jù)此可以計(jì)算出氣缸氣桿運(yùn)行的時(shí)間。根據(jù)氣缸氣桿的行程長(zhǎng)度與行程的時(shí)間即可計(jì)算出氣缸氣桿的運(yùn)行速度。
具體每個(gè)模塊的工作原理如下 紅外檢測(cè)模塊，紅外檢測(cè)模塊通過自身的電路產(chǎn)生38KHZ的信號(hào)，并將信號(hào)通過紅外發(fā)射頭發(fā)射出去，38KHz的紅外線在傳播過程中遇到障礙物會(huì)反射回來，被模塊上的連續(xù)型一體化紅外接收頭接收，會(huì)產(chǎn)生有效的檢測(cè)信號(hào)。檢測(cè)信號(hào)發(fā)射模塊，檢測(cè)信號(hào)發(fā)射模塊與紅外檢測(cè)模塊連在一起，當(dāng)檢測(cè)信號(hào)發(fā)射模塊接收到紅外檢測(cè)模塊有效的檢測(cè)信號(hào)之后，會(huì)通過Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)將檢測(cè)信號(hào)發(fā)送出去。主控模塊，主控模塊帶有Zigbee接收裝置，當(dāng)接收到位于氣缸氣桿行程起點(diǎn)的檢測(cè)信號(hào)發(fā)射模塊發(fā)射的檢測(cè)信號(hào)之后，其控制器的定時(shí)器被觸發(fā)開始計(jì)時(shí)；當(dāng)接收到位于氣缸氣桿行程終點(diǎn)的檢測(cè)信號(hào)發(fā)射模塊發(fā)射的檢測(cè)信號(hào)之后，其被觸發(fā)的定時(shí)器被終止計(jì)時(shí)，據(jù)此可獲得氣缸氣桿的運(yùn)行時(shí)間。此模塊還可以根據(jù)用戶的選擇給氣缸控制模塊發(fā)送控制信號(hào)。氣缸控制模塊,氣缸控制模塊主要由Zigbee接收裝置與電磁閥構(gòu)成,Zigbee裝置接收到主控模塊發(fā)送的控制信號(hào)之后可以控制電磁閥的開閉，從而控制氣缸氣桿的運(yùn)動(dòng)。顯示模塊，顯示模塊為帶觸摸屏的串口屏，受主控模塊驅(qū)動(dòng)，顯示人機(jī)交互界面， 還將用戶操作反饋給主控模塊進(jìn)行處理。該系統(tǒng)的有益效果在于(I)成本低、使用方便、受距離和空間影響較小；(2)傳感器采用調(diào)制過的紅外線，感應(yīng)距離可調(diào)，不受金屬器件影響，不易被使用環(huán)境所干擾；(3) 采用無線方式控制氣缸氣桿的運(yùn)動(dòng)，使用靈活方便。


圖I為氣缸測(cè)速系統(tǒng)示意圖。圖2為氣缸測(cè)速系統(tǒng)界面示意圖。圖3為氣缸測(cè)速系統(tǒng)主程序流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明本發(fā)明開發(fā)一種氣缸測(cè)速系統(tǒng)，它原理簡(jiǎn)單、成本低、使用靈活方便。圖I為氣缸測(cè)速系統(tǒng)示意圖。L為氣缸氣桿運(yùn)動(dòng)行程的長(zhǎng)度，T為氣缸氣桿運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；I為安裝于氣缸氣桿行程起點(diǎn)的紅外檢測(cè)模塊和檢測(cè)信號(hào)發(fā)送模塊，兩者連為一體。它負(fù)責(zé)檢測(cè)氣缸運(yùn)行的起始信號(hào)，并將其發(fā)送出去；2安裝于氣缸氣桿行程終點(diǎn)的紅外檢測(cè)模塊和檢測(cè)信號(hào)發(fā)送模塊，兩者連為一體。 它負(fù)責(zé)檢測(cè)氣缸運(yùn)行的結(jié)束信號(hào)，并將其發(fā)送出去；3為主控模塊，主芯片為CC2530，它既負(fù)責(zé)接收檢測(cè)信號(hào)，又負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的邏輯運(yùn)算，并且還發(fā)送氣缸的控制信號(hào)和驅(qū)動(dòng)串口液晶屏幕；4為氣缸控制模塊，負(fù)責(zé)接收主控模塊發(fā)送的氣缸控制信號(hào)并執(zhí)行控制動(dòng)作，可以控制氣缸氣桿的伸縮；5為氣缸的缸體；
6為帶觸摸屏的液晶屏幕，尺寸為4. 3寸寬屏，長(zhǎng)寬比為16 9，它負(fù)責(zé)顯示人機(jī)交互界面，并給主控模塊反饋用戶的操作；圖2所示為本發(fā)明的氣缸測(cè)速系統(tǒng)操作界面示意圖。操作界面主要分為兩部分 狀態(tài)顯示區(qū)、操作區(qū)。狀態(tài)顯示區(qū)位于程序操作界面的上部，用于顯示氣缸氣桿行程的長(zhǎng)度、氣桿運(yùn)行的時(shí)間、氣桿的運(yùn)行速度。操作區(qū)操作區(qū)主要包括四個(gè)按鍵行程距離設(shè)定、復(fù)位、打開電磁閥、關(guān)閉電磁閥。行程距離設(shè)定按鈕被按壓后會(huì)彈出行程距離設(shè)定對(duì)話框，要求設(shè)置氣缸氣桿的行程，單位為毫米；復(fù)位按鍵用于清除上次的顯示，并將系統(tǒng)復(fù)位到初始狀態(tài)；打開電池閥和關(guān)閉電磁閥用于使用電磁閥來控制氣缸氣桿的運(yùn)動(dòng)。圖3為主程序的流程圖。首先需要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定氣缸氣缸運(yùn)動(dòng)行程的長(zhǎng)度； 然后打開電磁閥，使氣缸氣缸向外運(yùn)動(dòng)；氣缸運(yùn)動(dòng)到位于行程起點(diǎn)的紅外檢測(cè)模塊時(shí)會(huì)產(chǎn)生有效的檢測(cè)信號(hào)，檢測(cè)信號(hào)被檢測(cè)信號(hào)發(fā)射模塊發(fā)送給主控模塊，觸發(fā)定時(shí)器計(jì)時(shí)；氣缸運(yùn)動(dòng)到位于行程終點(diǎn)的紅外檢測(cè)模塊時(shí)也會(huì)產(chǎn)生有效的檢測(cè)信號(hào)，檢測(cè)信號(hào)被檢測(cè)信號(hào)發(fā)射模塊發(fā)送給主控模塊，結(jié)束定時(shí)器計(jì)時(shí)。根據(jù)行程距離及行程時(shí)間即可計(jì)算出氣缸氣缸運(yùn)動(dòng)的速度。此時(shí)關(guān)閉電磁閥，氣缸氣缸會(huì)反向運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種氣缸測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于包括2個(gè)紅外檢測(cè)模塊，分別負(fù)責(zé)在氣缸氣桿行程的起點(diǎn)和終點(diǎn)檢測(cè)氣缸氣桿位置；2個(gè)檢測(cè)信號(hào)發(fā)射模塊，負(fù)責(zé)傳輸有效的檢測(cè)信號(hào)給主控模塊；一個(gè)主控模塊，負(fù)責(zé)接收檢測(cè)信號(hào)發(fā)射模塊傳過來的檢測(cè)信號(hào)，并根據(jù)檢測(cè)信號(hào)觸發(fā)定時(shí)器計(jì)時(shí)或停止計(jì)時(shí)，并驅(qū)動(dòng)串口液晶屏幕、發(fā)送氣缸控制信號(hào)、負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的邏輯運(yùn)算；一個(gè)氣缸控制模塊，負(fù)責(zé)接收主控模塊通過無線發(fā)送過來的氣缸控制信號(hào)，并根據(jù)控制信號(hào)控制電磁閥的開關(guān)，從而控制氣缸氣桿的運(yùn)動(dòng)；一個(gè)帶觸摸屏的串口彩屏，通過串口指令進(jìn)行控制，負(fù)責(zé)顯示操作界面并將用戶的操作反饋給報(bào)警接收模塊進(jìn)行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣缸測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于紅外檢測(cè)模塊發(fā)射的紅外線為經(jīng)過74HC00調(diào)制之后的紅外線，抗干擾強(qiáng)、感應(yīng)距離可調(diào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣缸測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于檢測(cè)信號(hào)發(fā)射模塊的主芯片是 CC2530，信號(hào)發(fā)射通過Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)，避免了使用有線帶來的不便。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣缸測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于主控模塊采用CC2530作為主控器件，負(fù)責(zé)處理整個(gè)系統(tǒng)的邏輯運(yùn)算、驅(qū)動(dòng)液晶屏幕、發(fā)送控制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣缸測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于氣缸控制模塊主芯片為CC2530， 負(fù)責(zé)接收控制信號(hào)并根據(jù)控制信號(hào)控制電磁閥的開閉。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣缸測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于存儲(chǔ)并運(yùn)行于CC2530中的軟件部分，包括作為軟件核心的報(bào)警信號(hào)讀取、數(shù)據(jù)處理、無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用程序及串口屏幕、報(bào)警裝置的驅(qū)動(dòng)程序；用于CC2530與各個(gè)芯片進(jìn)行通信與控制的應(yīng)用程序。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣缸測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于存儲(chǔ)并運(yùn)行于串口屏幕模塊中的界面顯示和處理程序。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣缸測(cè)速系統(tǒng)，其特征在于各種應(yīng)用程序經(jīng)過編譯器級(jí)、C程序代碼級(jí)、匯編級(jí)三級(jí)優(yōu)化所產(chǎn)生的固件代碼。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種氣缸測(cè)速系統(tǒng)，它利用經(jīng)過調(diào)制的紅外線檢測(cè)氣缸氣桿的運(yùn)動(dòng)，檢測(cè)信號(hào)使用Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給主控模塊，主控模塊也可以給氣缸控制模塊發(fā)送控制指令，人機(jī)交互界面由帶觸摸屏的串口屏負(fù)責(zé)顯示和反饋。本發(fā)明具有成本低廉、使用靈活方便的優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于氣缸制造及調(diào)試場(chǎng)合。
文檔編號(hào)G01P3/64GK102590545SQ20121007905
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者亓靜, 馮偉, 朱永明, 王鵬, 韓蕭 申請(qǐng)人:江南大學(xué)