一种MICROPULSE协议传感器的检测装置的制作方法

本专利申请属于冷、热轧生产电气设备，更具体地说，是涉及一种micropulse协议传感器的检测装置。

背景技术：

1、由于冷、热轧生产线需要高速精确控制轧机设备，所选的位置传感器必须是高速、高精度级别的传感器，目前冷、热轧生产线现场配套的控制系统多为微脉冲（micro pulse）技术协议专用系统，此micro pulse协议的位置传感器通常安装在液压缸内部，拆装复杂，必须通过专用的采集模板并连接plc系统才可以对传感器进行检测和状态判定。

2、因此需要研发一款便携式设备，对此协议的位置传感器中的数据进行读写操作，并使得对于现场环境下的位置传感器进行检测维护成为可能。

技术实现思路

1、本发明需要解决的技术问题是提供一种micro pulse协议下位置传感器的检测装置，可以方便地对位置传感器进行检测和状态判定，使得对于现场环境下的位置传感器进行检测维护成为可能。

2、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种micro pulse协议传感器的检测装置，包括主控mcu，以及与主控mcu连接的micro pulse前级处理单元、参数存储单元、rs232串口单元、tcp/ip协议单元、oled显示屏，micro pulse前级处理单元还与micro pulse协议传感器连接，rs232串口单元、tcp/ip协议单元均与远程用户连接；

4、micro pulse前级处理单元即差分信号处理单元，用于差分信号处理，micropulse前级处理单元包括第一micro pulse前级处理电路和第二micro pulse前级处理电路，第一micro pulse前级处理电路包括芯片u3，芯片u3的1脚接主控mcu、2脚和3脚接gnd，芯片u3的6脚分别接电阻r1、电阻r3，电阻r1另一端接芯片u3的8脚，电阻r3另一端接micropulse协议传感器的输出+start信号；芯片u3的7脚分别接电阻r2、电阻r4，电阻r2另一端接芯片u3的5脚，电阻r4另一端接micro pulse协议传感器的输出-start信号；芯片u3的5脚还接gnd，芯片u3的8脚还接vcc；

5、第二micro pulse前级处理电路包括芯片u4，芯片u4的4脚接主控mcu、2脚和3脚接vcc，芯片u4的6脚分别接电阻r5、电阻r17，电阻r5另一端接芯片u4的8脚，电阻r17另一端作为+init信号输出给micro pulse协议传感器；芯片u4的7脚分别接电阻r6、电阻r16，电阻r6另一端接芯片u4的5脚，电阻r16另一端作为-init信号输出给micro pulse协议传感器；芯片u4的5脚还接gnd，芯片u4的8脚还接vcc。

6、进一步，还包括供电模块，供电模块与主控mcu、micro pulse前级处理单元、参数存储单元、rs232串口单元、tcp/ip协议单元、oled显示屏连接，供电模块包括dc 5v稳压电源，dc 5v稳压电源转换为dc 3.3v稳压电源为主控mcu和rs232串口单元供电，供电模块用于提供5v稳压电源和3.3v稳压电源；

7、dc 5v稳压电源包括元件u1，元件u1的1脚和3脚之间并联有电容c1、电容ec1，元件u1的1脚还连接有二极管d0，二极管d0另一端连接有+vin，元件u1的3脚接gnd，元件u1的2脚分别接电感l1、二极管d1；电感l1另一端接电容ec2、元件u1的4脚，电容ec2另一端接gnd；

8、dc 3.3v稳压电源包括元件u2，元件u2的1脚接gnd，元件u2的3脚接电感l1另一端；元件u2的3脚和gnd之间并联有电容c2、电容ec3，元件u2的3脚还通过电感l2输出3.3v稳压电源。

9、进一步，主控mcu为32位微控制器、其型号为stm32f103c8t6；micro pulse前级处理单元采用sn65lbc184芯片。

10、进一步，tcp/ip协议单元采用以太网w5500芯片，rs232串口单元采用sp3232een芯片。

11、进一步，oled显示屏通过软件模拟iic协议接口与主控mcu连接。

12、进一步，参数存储单元通过iic总线接口进行读写操作，参数存储单元包括元件u13，元件u13的1-4脚和4脚均接gnd，元件u13的8脚接vcc、电容c29，电容c29另一端接gnd；元件u13的6脚经电阻r20接vcc，元件u13的5脚经电阻r21接vcc。

13、进一步，元件u13型号为at24c02。

14、进一步，oled显示屏为曲面屏。

15、进一步，micro pulse前级处理单元通过micro pulse专用接口和micro pulse接线端子端口连接micro pulse协议传感器。

16、进一步，rs232串口单元通过d9针接口连接用户，tcp/ip协议单元通过rj45接口连接用户。

17、由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果是：

18、1）便携性。冷、热轧现场目前应用的绝大部分位置传感器都是内置到液压缸内的，拆装起来费时费力。每次液压缸修复回来或者怀疑位置传感器有问题都必须连接上plc控制系统，通过abb等厂家专用控制板处理后，才能检查传感器状态。利用此装置后，人员通过解析进口处位置传感器信号波形，进行分析，根据现场经验进行编程处理，真实准确的显示位置传感器状态，方便现场使用，而且适用于采用micro pulse协议的各大公司传感器。不受外方技术壁垒限制，自主可控，对于国产化作业，是极大利好。

19、2）成本低。据了解，国内外大公司实现这一功能，采用的是fpga芯片和dsp芯片来实现这一功能，成本高。而本装置的设计，采用普通的低端单片机和单片机专用实时操作系统（freertos）即可来实现同样的功能，可实现本装置与micro pulse协议位置传感器之间进行高频快速主从通讯（500次/秒），大大降低装置成本，便于大力推广。

20、3）信号的准确性和响应速度得以保证。本装置需要与位置传感器之间进行高频快速主从通讯（500次/秒），通过算法的设计，以keilc编写单片机程序，核心是通过freertos实时操作系统，并设置读取数据为最高优先任务，并利用主控mcu内部高级定时器1的捕获功能，抓取脉冲周期，并通过存储参数进行数学运算，计算出实时位移量，从而得以保证信号的准确性和响应速度。

21、4）供电友好。国外厂家专业控制板采用dc24v供电，需要专门的供电电源。本专利设计的装置采用普通的电池供电就可正常工作，并且是宽电压系统dc10~26v均可使用，如图3所示，使用场景广。

22、5）多接口：设计了3种接口电路，涵盖tcp/ip协议单元、rs232串口单元、oled接口，可以满足不同接口的应用环境使用。

23、6）本专利为冷、热轧生产线micro pulse协议的位置传感器提供一款便携式设备，方便维护人员现场对传感器的检测维护，不但能准确读取micro pulse协议传感器的数据，还具备联网功能，能实时显示数据信息，方便维护人员使用，极大的提高了维护效率和质量。

24、7）本装置通过对micro pulse协议传感器数据传输的解读，独创采用普通的低端单片机+单片机专用实时操作系统（freertos）来实现本装置与micro pulse协议位置传感器之间进行高频快速主从通讯（500次/秒），并将modbus-tcp/ip、modbus-rtu协议与stm32f103c8t6微控制器相结合，通过网络接口和串口(可以扩展为rs485口)进行远传。同时通过oled显示屏实时显示读取的位移数据，做为一款便携式设备，并使得对于现场环境下的micro pulse协议位置传感器进行检测维护成为可能。