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基于三维磁场的机械伤残控制系统的制作方法
【专利摘要】本系统是基于三维磁场的机械伤残控制系统，采用了3个线性霍尔传感器构成三维磁场测量进行磁场强度测量，传感器输出的电压由仪表放大器放大，放大后的模拟电压由A/D转换器转换成数字量，转换的数字量由单片机处理并计算出被测点与传感器的距离并在显示器上显示。用户可通过键盘预设被测点的安全距离，单片机将用户设置的安全距离与实际测量的距离进行计算，以差值为依据，判断是否启动报警器和输出制动信号，输出信号由输出驱动进行电流放大后控制机械制动装置，使动力设备立即停止。
【专利说明】基于三维磁场的机械伤残控制系统
【技术领域】
[0001]本发明是基于三维磁场的机械伤残控制系统，是一个在设备中，精确的人体安全保护系统。涉及三维测量技术，机械制动技术，以及可编程控制器单片机技术。
【背景技术】
[0002]目前作为人体检测系统有基于热释电红外检测系统、红外线检测系统，以及各种传感器所构成的人体检测系统，各有优势，各有缺点。相对而言红外线检测系统，技术已经很成熟，得到了广泛的应用，但在很多需要精确的安全控制场合不能达到标准。

【发明内容】

[0003]本发明的目的在于提供一种人体安全保护控制系统。将置有磁体的物体佩戴在手腕上，利用三维磁场精确的检测磁体与传感器的距离，间接的检测出人体与传感器的距离，当该距离小于用户设置的距离时，制动设备立刻强行制动正在工作状态的机械设备，以保护人体安全。
[0004]通过如下途径实现的:本系统是基于三维磁场的机械伤残控制系统，采用了 3个线性霍尔传感器构成三维磁场测量(①)进行磁场强度测量，传感器输出的电压由仪表放大器(②)放大，放大后的模拟电压由A/D转换器(③)转换成数字量，转换的数字量由单片机(⑤)处理并计算出被测点与传感器的距离并在显示器(④)上显示。用户可通过键盘(⑥)预设被测点的安全距离，单片机将用户设置的安全距离与实际测量的距离进行计算，以差值为依据，判断是否启动报警器(⑦)和输出制动信号，输出信号由输出驱动(⑧)进行电流放大后控制机械制动装置(⑨)，使动力设备立即停止。
[0005]本发明具有以下优点:
1.能精确测量被测对象与传感器的距离。2.被测距离小于设置值时立刻制动工作中的设备。同时发出警报。
[0006]【专利附图】

【附图说明】:
下面结合附图对本发明作进一步详细说明:
图1为本发明结构框图；
图2、图3、图4为本发明的电路图。其中图2为传感器信号处理电路图，图3为主控器与显不器电路图。图4为输入和输出设备驱动电路图；
【具体实施方式】
[0007]如图1所示，①中由传感器X、传感器Y、传感器Z，在空间上组成三维传感器，分别是图2中的仍、似、仍，其型号为41321 ;在每一个传感器后面都有一个仪表放大器②，分别是图2中的说、邪、诎，其型号为]\&?4194。
[0008] 传感器信号处理电路如图2所示，线性霍尔传感器U1、U2、U3 (A1321) I脚VCC接5V电源，2脚GND接电源地，3脚VOUT是传感器信号输出端，分别连接至U4、U5、U6的3脚VIN ;U4、U5、U6的I脚RG-和8脚RG+之间串联一个50欧的电阻(Rl、R2、R3 )，7脚VCC接5V电源正，4、5脚接电源地，2脚是信号反相输入端，分别由U7、U8、U9 (TL431)与R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12构成稳压电路将5V电压精确的稳定至2.5V送入。R4、R5、R6 (IK)与 U7、U8、U9 (TL431)串联，并从 U7、U8、U9 (TL431)的 3 脚取电压给 U4、U5、U6 (Max4194)的2脚。由R7、R8、R9、RIO、R11、R12串联，从中间点分压给U7、U8、U9 (TL431)的2脚做参考电压；U7、U8、U9 (TL431)的I脚接电源地;U4、U5、U6 (Max4194)的6脚(VOUT)分别与图1 (③)A/D 转换器 UlO (TL431)的 I (A0),2 (Al),3 (A2)脚连接，UlO (TL431)的10 (RF-)、13 (GND)脚接电源地，14 (RF+),20 (VCC)接 5V 电源正。15 (CS)、16 (DOUT),18(CLK)分别通过网络标号 P2.7、P2.6、P2.5 连接至图 3 的 U5 (STC89C52RC)的 25 (P2.7)、24 (P2.6),23 (P2.5)脚。
[0009]主控器与显示器电路如图3所示，U5 (STC89C52RC)的15 (XTALl),14 (XTAL2)串联一个Y1(12M)晶振，15脚串联C4 (30P)至地，14脚串联C5 (30P)至地。16脚(GND)接电源地。18 (P2.0)、19 (P2.1)分别连接至数码管U7(SM420362)的5脚(d2) 10脚(dl)。40、41、42、43、44、1、2、3 脚是数据总线，分别连接至 U6 (74HC573)的 2、3、4、5、6、7、8、9 脚38脚(VCC)接5V电源正。U6 (74HC573)的I脚接5V电源正，该芯片的19、18、17、16、15、14、13、12脚为数据输入端，分别连接至显示器的数据端口 3、9、8、6、7、4、1、2脚，11脚接电源地。
[0010]输入电路和输出驱动电路如图4所示，13为输入电路，由S1、S2组成，他们分别通过网络标号串联在U5 (STC89C52RC)的21 (P2.3)、22 (P2.4)脚与电源地之间。15为报警电路，speaker是报警器，它的一端与R9串联至5V电源正，另外一段则连接至Q2 (9012)的I脚，Q2 (9012)的3脚接电源地。2脚通过网络标号连接至图3的U5 (STC89C52RC)的10 (P3.0)脚。输出驱动电路如图4的14。该电路由光电耦合器U8进行信号隔离控制，U8的I脚串联一个电阻R7至5V电源正。2脚通过网络标号连接至图3的U5 (STC89C52RC)的20 (P2.2)脚。3脚与Ql (IRFZ48)的2脚连接，4脚串联电阻R8至Ql的I脚。Ql的3脚接电源地，Kl为继电器，用于控制外部制动设备的电源。Kl的1、2、3、4为外部开关，分别连接至Pl (制动接口)的3、2、4、1脚。Kl的6脚接5V电源正，5脚接Ql的I脚，同时在Kl的5、6脚串联一个二极管Dl (IN4007)。
【权利要求】
1.本系统是基于三维磁场的机械伤残控制系统，采用了3个线性霍尔传感器构成三维磁场测量(①)进行磁场强度测量，传感器输出的电压由仪表放大器(②)放大，放大后的模拟电压由A/D转换器(③)转换成数字量，转换的数字量由单片机(⑤)处理并计算出被测点与传感器的距离并在显示器(④)上显示。
2.用户可通过键盘(⑥)预设被测点的安全距离，单片机将用户设置的安全距离与实际测量的距离进行计算，以差值为依据，判断是否启动报警器(⑦)和输出制动信号，输出信号由输出驱动⑩)进行电流放大后控制机械制动装置(⑨)，使动力设备立即停止。
3.权利I所述三维磁场检测是利用3个线性霍尔传感器在空间上构成的三维磁场测量，其线性霍尔传感器型号为A1321。
4.权利I所述仪表放大器型号为Max4194。
5.权利I所述A/D转换器型号为TLC1543。
6.权利I所述微处理器型号为STC89C52RC单片机。
7.权利I所述显示器其型号为SM420362。
【文档编号】G01D5/12GK103901796SQ201210578019
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月27日 优先权日:2012年12月27日
【发明者】廖长荣, 胡代洲, 杨川 申请人:重庆文理学院