专利名称：远距离接近传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传感器，特别是一种高灵敏度、小体积、长作用距离、可于恶劣环境下工作的接近传感器。
在日常生活与生产中，大量运用接近传感器，以探测物体位置，触发相应动作。目前，接近传感器主要有两种实现方式1．利用金属物体在高频电场中的涡流效应，使高频振荡电路的振荡频率变化或停振，来实现金属物体的接近检测。该方式探测距离较短，一般为2mm-20mm，如果需要加大探测距离，需要加大体积，给安装使用带来不便。2．利用物体对探测光线的反射，通过光敏器件的受光检测物体接近距离。该方式受环境影响大，灰尘、雨水、雪花、强光等都会影响其工作。
为克服上述不足，本实用新型的目的在提供一种远距离接近传感器。它可以在风、雨、雪等恶劣环境下工作，且作用距离长(大于等于200mm)，体积�。ㄎ痪罚辛槊簦筛莼肪澄露燃暗厍虼懦∽远Ｕ⒖鼓ニ�、抗撞压，能够长期可靠地动作。它适用于各种需要非接触地确定物体相对位置的场合，尤其适用汽车压线传感、长工作行程接近开关。
本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现的
图1为本实用新型的方框图，如图1所示。本实用新型由中央处理器3与外接电路组成，外接电路由电源1、接口2、模数变换器4、温度传感5、磁传感器6组成。中央处理器3包括单片机U2、晶振X2、电容C1、C2，其输入、输出端与外接电路相连，它的作用是运行内部的程序，实现接近传感器的各项功能。外接电路包含电源1、接口2、模数变换器4、温度传感5、磁传感器6。电源1包含有插座J1、电容C5、C6、稳压块T1、精密电压基准U4，其输入端与输入插座相连，输出端与其他电路相连，其将外部输入的不稳定的直流电源稳压后供给各个电路。接口2包含有三极管T2、发光管D1、电阻R7、RS485收发器U5，其输入、输出分别与中央处理器3、电源1、输入插头相连，其作用是显示与传输接近传感器检测结果，并负责收发中央处理器3与上位机的通讯数据。模数变换器4包含有模数转换芯片U1、晶振X1、电容C3、C4，其输入与电源1、磁传感器6、中央处理器3相连，输出与中央处理器3相连，它把磁传感器送来的模拟信号变换为数字信号。温度传感5包含有温度传感芯片U6，其输入、输出与中央处理器3相连，其作用是采集周围环境的温度。磁传感器6包含有磁阻传感器U3、三极管Q1、Q2、电容C11、C12、C13，其输出与模数变换器4相连，输入与中央处理器3、电源1相连，其作用是采集磁通量。
由于本实用新型采用了非接触全密封高灵敏磁传感器、单片机控制、温度补偿、精简指令(RISC)、非易失EEPROM存储等技术，使本实用新型具有传感灵敏、作用距离长，体积小、抗磨损、抗撞压、可在恶劣环境下可靠工作的优点。
以下将通过具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述图1为本实用新型的方框图；图2为本实用新型的工作状态示意图；图3为本实用新型的电路原理图；图4为本实用新型的程序框图。
下面分几个方面描述本实用新型工作过程(1)上电初始化，外接不稳定电源由插头J1加入，经电容C5、C6滤波，稳压块T1稳压后，变换成+5V的工作电源，同时精密电压基准提供+2.5V的基准电压。RISC(精简指令集)单片机U2得电后，运行固化在其FLASH(闪速)存储器中的程序，首先自U2内部的电可擦除存储器EEPROM中取出运行参数，包含本地地球磁场磁通量、动作阀值、响应磁场极性、输出形式(锁存、脉冲)等，把这些数据转存在U2内的随机存储器RAM中。其次通过U2的17脚输出脉冲，经三极管Q1、Q2，电容C11、C12、C13变换为磁传感器U3所需的复位脉冲，对U3进行复位。然后启动高分辨率16位模数转换器U1对磁传感器输出的模拟电压进行A/D转换。经过多次测量取平均值后，作为当前磁场磁通量基准。(2)工作循环，首先启动温度传感器U6把周围环境的温度变换为数字量，U1根据当前温度值查内部的温度补偿表，得到不同温度下的温度补偿系数，然后启动模数转换器U1对磁传感器输出的模拟电压进行A/D转换，得到当前磁场的磁通量，根据温度补偿系数及本地地磁数据对基准磁通量及当前磁通量进行补偿修正，接着判断(当前磁通-基准磁通)的绝对值是否大于动作阀值，执行相应操作。最后判别是否收到上位机的指令，如果有指令则进行指令规定的操作。然后重新开始采集环境温度，上述过程就完成一个工作循环。(3)(当前磁通-基准磁通)的绝对值小于动作阀值，传感器没有动作输出，U2的18脚输出低电平、19脚输出高电平。发光管D1熄灭，三极管T2开路。(4)(当前磁通-基准磁通)的绝对值大于动作阀值，传感器动作输出，U2的18脚输出高电平(或脉冲)、19脚输出低电平。发光管D1点亮，三极管T2根据参数设定导通一定时间(输出脉冲)或持续导通。(5)收到上位机指令，上位机送来的RS485信号经收发器U5变换后输入到单片机U2的串行输入口2脚，U2对输入的数据进行CRC校验正确后，分析指令，如果是查询状态指令，就把传感器的各个运行参数、当前温度、当前磁通量等数据附加CRC校验后通过串行输出口3脚，再由收发器U5变换成抗干扰、利于远距离传输的RS485信号送给上位机。如果收到调整参数指令，则根据收到的数据调整运行参数，并把新参数保存再非易失存储器EEPROM中，用于丢电后重新初始化。(6)受到强干扰，致使程序跑飞(死机)。单片机U2内部带有看门狗电路，程序正常运行(循环)时，定时给看门狗电路复位，看门狗电路不会输出复位信号，一旦程序跑飞，看门狗电路收不到复位信号溢出，马上送出复位信号，强制单片机复位重新初始化。(7)受到强磁场干扰，致使磁阻传感器被磁化失去测量精度。单片机U2如果采集到的磁通量数据超过某一极限值，即自动判别为受到强磁干扰，同时在17脚输出复位脉冲重新校准磁阻传感器。(8)处于不同方向的磁场内，磁阻传感器U3的1、4脚可根据磁场方向输出正负差动值，模数变换器U1输出值分别处于中间值的上端或下端，再经过单片机U2取绝对值计算，即可判别不同方向的磁�。俑莶问瓒ǖ亩鞔懦》较蛉范ù衅魇欠穸�。
本实用新型采用的磁阻传感器有很宽的磁场范围(±6高斯)、很高的灵敏度(85微高斯、地球磁场为0.5高斯)，很小的体积。采用的模数转换器具有16位的高分辨率。采用的单片机基于精简指令RISC，指令周期时间为100ns(10MHZ)。采用的温度传感器测温范围大(-55℃---+125℃)，分辨率高(0.25℃)。使得本实用新型灵敏度高，探测距离长(大于等于200mm)，定位精确、体积�。曰肪呈视π郧浚梢栽谟�、雪、尘等恶劣环境下工作。
本实用新型的磁场探测原理还可用于磁场的测量。可广泛应用于汽车道路驾驶考试、市政建设、环境保护等有关项目的测定。
权利要求1．一种远距离接近传感器，其特征在于它是由中央处理器与外接电路组成，中央处理器包含有单片机，外接电路包含有电源、模数转换器、温度传感器、磁传感器及接口。
2．根据权利要求1所述的远距离接近传感器，其特征是包含有磁传感器U3，以探测接近物体的发出的磁�。迪治恢门斜�。
3．根据权利要求1所述的远距离接近传感器，其特征是中央处理器包含由单片机U2，以U2各端口与外接电路连接，以数字比较方式实现磁场判别。
4．根据权利要求1所述的远距离接近传感器，其特征是外接电路包含有温度传感器U6，以采集环境温度，补偿温度引起的探测误差。
5．根据权利要求1所述的远距离接近传感器，其特征是外接电路包含有模数转换器U1，以转换模拟量到数字量。
6．根据权利要求1所述的远距离接近传感器，其特征是磁传感器U3外接由三极管Q1、Q2，电容C11-C14，电阻R1-R3组成的复位电路。
7．根据权利要求1所述的远距离接近传感器，其特征是接口包含有RS485收发器U5，可远距离地与上位机通讯。
8．根据权利要求1所述的远距离接近传感器，其特征是接口包含有三极管T2，以集电极开路方式输出传感信号。
9．根据权利要求1所述的远距离接近传感器，其特征是传感器的灵敏度等运行参数可以由通讯接口传递数据实时调整。
10．根据权利要求1所述的远距离接近传感器，其特征是单片机U2以非易失存储器保存运行参数。
11．根据权利要求1所述的远距离接近传感器，其特征是单片机U2以非易失存储器中保存的本地地球磁场数据来消除地磁引起的偏差。
专利摘要本实用新型涉及一种远距离接近传感器,它是由中央处理器与外接电路组成,中央处理器包含有单片机,外接电路包含有电源、模数转换器、温度传感器、磁传感器及接口。上电初始化后,中央处理器取得动作阀值与磁通量基准,当磁性材料接近时,磁传感器测得当前磁通量,由数模转换后送给中央处理器,经温度及地磁补偿后,与基准磁通量比较,超过动作阀值,传感器动作,并通过接口输出。本传感器具有灵敏度高、体积小、作用距离长的优点。
文档编号G01D5/12GK2423566SQ0023737
公开日2001年3月14日 申请日期2000年6月8日 优先权日2000年6月8日
发明者宋立昌, 王明杰 申请人:宋立昌, 王明杰
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