一种新型机电式计数器的制造方法

一种新型机电式计数器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种测试测量领域，具体涉及一种用于往复运动设备的计数设备。
【背景技术】
[0002]在现今的生产和生活中，经常会涉及到对一些往复式运动设备进行计数。现有的计数设备往往采用电子计数方式。电子计数器利用数字电路技术数出给定时间内所通过的脉冲数并显示计数结果。
[0003]但是现有的计数设备可靠性差，受环境、温度等的影响比较大，难以提供均衡稳定的计数。
【实用新型内容】
[0004]针对上述问题，本发明提供一种新型的机电式计数器，它采用一种电感式位置感应传感器、迟滞比较器电路和基于DSP处理器。可以实现往复运动物体、类似物体的有规律运动或者具有一定频率的击发的次数计数功能。比如，本实用新型的产品可以用于对金属质地的产品的计数或者枪械中的计数。
[0005]具体而言，本实用新型涉及一种新型机电式计数器，所述新型机电式计数器用于统计运动设备的运动次数，其特征在于，所述新型机电式计数器包括:电感式位置传感器，迟滞比较器电路、电阻网络分压电路和DSP数字信号处理器，所述电感式位置传感器安装在所述往返运动设备的一侧，用于感应所述往返运动设备的运动，并产生相应感应信号，所述电感式位置传感器的信号输出端口连接至所述迟滞比较器电路的输入端。
[0006]进一步地，所述迟滞比较器电路包括:第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及比较器UlA LMl39ο
[0007]进一步地，所述电阻网络分压电路包括第五电阻R5以及第六电阻R6，所述第五电阻R5的第一端与所述第六电阻R6的第一端连接，并且所述第五电阻R5的第二端与低压直流电源相连接，所述第六电阻R6的第二端接地。
[0008]进一步地，所述第五电阻R5与第六电阻R6的连接点经所述第二电阻R2连接至所述比较器UlA LM139的第一输入端，所述电感式位置传感器的输出信号经所述电阻Rl连接至所述比较器UlA LM139第二端。
[0009]进一步地，低压直流电源的电压为+5V，所述比较器UlA LMl39的输出端分别连接至所述DSP数字信号处理器、所述第四电阻R4的第一端以及所述第三电阻R3的第一端。
[0010]进一步地，所述第五电阻R5和所述第六电阻R6的阻值相同，二者连接点的电压为2.5VDCo
[0011]进一步地，所述电感式位置传感器安装在所述往复运动设备的侧部3-7_的距离内。
[0012]本发明采用电感式传感器可以感应5?7mm距离的金属件。在使用时，将本实用新型的计数器中的电感式传感器安装在运动物体侧部，距离运动物体的运动路径5-7_。本实用新型主要适合用于金属质地材料的。当金属件接近被测件5?7_左右时，传感器内部NPN型或PNP型电感敏感型三极管导通，输出模拟信号。信号幅度与金属尺寸和距离大小有一定的对应关系。
[0013]电感式传感器的输出信号是模拟电平，由于输出信号受到外部环境的影响，会存在信号干扰和毛刺。利用迟滞比较器电路处理原始信号，将模拟信号转换成TTL兼容的数字信号，通过DSP进行数字滤波和检测。
[0014]本实用新型的优点在于:采用低成本传感器、比较器，实现干扰滤除，避免漏计数和重复计数。本实用新型采用较少的硬件成本，具有较高的可靠性。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型一个实施例的计数器的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本实用新型的结构进行详细描述。
[0017]如图1所示，本实施例中的计数器主要包括电感式位置传感器、迟滞比较器和电阻网络分压电路和DSP数字信号处理器四部分。迟滞比较器电路包括:电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4以及比较器UlA LMl39ο
[0018]电感式位置传感器选用德国倍加福公司的F33M型传感器，采用NPN或PNP型输出形式，有印模铸锌外壳。有效的感应距离5?7_。将传感器安装在金属件运动轨迹的尽头，但金属件执行一次运动时，金属件运动到感应区域后折返。折返时运行相同长度的费时较长，部件运行速度较慢。这样，也比较便于传感器的感应响应速度和敏感度的提高，减少毛刺。经过实际测量，一次往返运动的输出脉冲宽度约6?8ms，长于传感器响应时间，满足设计要求。
[0019]如图所示，电阻Rl —端接电感式位置传感器另一端接比较器的端。电阻R2的第二端与LM139比较器芯片的“ + ”端连接并且与电阻R3的第一端连接。电阻R3的第二端与LM139比较器芯片的输出端连接，与电阻R4的第一端连接，与DSP数字信号处理器的输入端连接；电阻R4的第二端连接LM139比较器芯片的输出端，电阻R4的第二端接5VDC电源。
[0020]在本实施例中，通过电阻R5和电阻R6构成分压电阻网络，作为迟滞比较器的参考电压。通过电阻R2和电阻R3构成信号反馈网络，形成迟滞门限幅度，从而起到滤除干扰信号的作用。DSP数字信号处理器能进行滤波，进一步降低潜在误码率。LM139比较器的输出端口为集电极开路(OC)电路，由上拉电阻R4配置输出电压。
[0021]由于环境状态的复杂性，输出的感应信号具有自然生成的毛刺和波动。波动性和信号扰动的毛刺是信号处理的关键问题。如果信号跳动达到一定幅度或信号幅度正好处与特征电平附近时，较小的扰动也可能导致系统做出错误的判断和计数。采用本实用新型的电感式位置感应传感器和基于ADSP-BF548型DSP的滤波和处理技术。可以实现高可靠计数功能。
[0022]电感式传感器的输出信号是模拟电平，由于输出信号受到外部环境的影响，会存在信号干扰和毛刺。利用迟滞比较器电路处理原始信号，将模拟信号转换成TTL兼容的数字信号，通过DSP进行数字滤波和检测。
[0023]迟滞比较器电路是一种采用单电源供电的比较器电路芯片，比较器的“ + ”端通过电阻R2偏置一个特征电压，特征电压由电阻R5和电阻R6构成串联电阻网络构成的分压电路，用5VDC电源分压产生。特征电压值约为传感器输出电压的一半。比较器的端直接或通过一个电阻连接传感器的输出端。通过电阻R3将比较器输出端和“ + ”输入端连接。形成一个正反馈电路。不难看出，当输出状态一旦转换后，只要在跳变电压值附近的干扰不超过Δ U之值，输出电压的值就将是稳定的。
[0024]AU = R2U0/(R2+R3)...........................(I)
[0025]迟滞比较器的正反馈很强，远比电路中的寄生耦合强得多，故迟滞比较器还可免除由于电路寄生耦合而产生的自激振荡。
[0026]通过示波器观察电感式传感器的输出波形，知道输出信号的信噪比约为10左右。按照3倍幅度进行滤波的原则设定迟滞滤波器的门限。
[0027]经迟滞滤波器滤波以后的输 出波形比较干净。为了进一步提高电路的抗干扰性，我们采用ADSP-BF548型DSP对波形进行进一步的处理。由于枪械击发周期约700发/分。每次击发的周期约90ms，停留在感应区域内的时间约6?8ms。
[0028]所以利用DSP数字信号处理器在时间中断程序中进行滤波，使得滤波只占用极少的处理器运行时间。
[0029]迟滞比较器用于滤除电平小幅度回调导致的信号扰动，通过配置R2和R3电阻的阻值，可以灵活调节迟滞幅度。调节公式如下:
[0030]Δ U = R2U0/(R2+R3)...........................(I)
[0031]结合传感器输出信号幅度和回调幅度的实际情况，AU的设计值定为满量程的
0.3 倍，约 1.5Vo
[0032]综合考虑比较器芯片的内阻和电源负载情况，将R2和R3电阻的阻值分别确定为3K 和 7K。
[0033]本实用新型采用低成本传感器、比较器处理电路，实现干扰滤除，避免漏计数和重复计数。
[0034]上述控制电路的工作流程如下:
[0035]首先，从电感式位置传感器采集往复运动的金属部件的运动，金属部件接近电感式位置传感器时，电感式位置传感器感应到附近电感值变化，内部电路对外部变化做出反应，电感式位置传感器输出信号端电平升高。电感式位置传感器受震动、高温等外部环境影响，输出信号中含有较多的干扰信号。
[0036]然后迟滞比较器的(_)端通过Rl匹配电阻接收电感式位置传感器的信号。当信号幅度升高到3.25VDC以上时，㈠端电压将高于⑴端电压。当㈠端电压高于⑴端电压时，迟滞比较器的输出端输出TTL兼容的低电平0V。迟滞比较器的输出端OV电平和(+)端分压电阻网络的参考电压2.5VDC通过R2和R3电阻构成的电阻网络进行分压。分压后(+)端输入电压变为1.75VDC。这时电感式位置传感器的信号只要不低于1.75V DC即可保证比较器的输出信号不翻转。
[0037]迟滞比较器的(_)端通过Rl匹配电阻接收电感式位置传感器的信号。当信号幅度降低到1.75V DC以下时，㈠端电压将低于⑴端电压。当㈠端电压低于⑴端电压时，迟滞比较器的输出端输出TTL兼容的高低电平5V。迟滞比较器的输出端5V DC电平和分压电阻网络的参考电压2.5V DC通过R2和R3电阻构成的电阻网络进行分压。所述分压连接LM139比较器的(+)端，输入电压计算值为3.25V。这时电感式位置传感器的信号只要不高于3.25V即可保证比较器的输出信号不翻转。
[0038]这样，该电路重复上面的过程，使得电感式位置传感器的干扰信号滤除。
[0039]迟滞比较器的输出进入DSP控制器，进行数字信号处理，进一步滤除信号干扰，特别是迟滞比较器电路受外部冲击产生的干扰。DSP处理器的处理程序按照4ms周期定时处理。每4ms进行一次采样，多次采样后对运动状态进行判断并计数。
[0040]处理器中可以包含滤波器，滤波器按照信号脉冲宽度一般性6?8ms来确定采样频率。频率设定过高的话，会无谓的增加DSP的时间开销；频率设定过低的话，会增加脉冲漏计数的风险。设计中兼顾上述两个因素，将采样频率定为4ms。这是因为4ms的采样频率明显低于6ms最小脉冲宽度，保证每一个脉冲至少执行两次完整地采样。实现采样过程的冗余性。同时4ms周期是设备伺服系统采样周期2ms的两倍，可以与伺服系统中断函数共用一个中断程序，进一步压缩中断服务程序的调用次数，减少软件开销，减少中断源。可以降低中断冲突的风险。
[0041]本实用新型采用LM139比较器构成迟滞比较器电路，将传感器的模拟信号转变成3.3VTTL兼容的数字信号。同时，利用迟滞电路滤除信号的毛刺。增强电路的抗干扰能力；采用ADSP-BF548型DSP数字信号处理器，对TTL信号进行进一步处理。匹配往复运动物体的速度，计算信号的时间周期。
[0042]上面虽然结合本实用新型的具体实施例进行了描述，但是这仅仅是示意性地，而非限制性的，岂不构成对本实用新型范围的限制。
【主权项】
1.一种新型机电式计数器，所述新型机电式计数器用于统计往返运动设备的运动次数，其特征在于，所述新型机电式计数器包括:电感式位置传感器，迟滞比较器电路、电阻网络分压电路和DSP数字信号处理器，所述电感式位置传感器安装在所述往返运动设备的一侧，用于感应所述往返运动设备的运动，并产生相应感应信号，所述电感式位置传感器的信号输出端口连接至所述迟滞比较器电路的输入端。
2.根据权利要求1所述的新型机电式计数器，其特征在于，所述迟滞比较器电路包括:第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及比较器UlALMl39。
3.根据权利要求2所述的新型机电式计数器，其特征在于，所述电阻网络分压电路包括第五电阻R5以及第六电阻R6，所述第五电阻R5的第一端与所述第六电阻R6的第一端连接，并且所述第五电阻R5的第二端与低压直流电源相连接，所述第六电阻R6的第二端接地。
4.根据权利要求3所述的新型机电式计数器，其特征在于，所述第五电阻R5与所述第六电阻R6的连接点经所述第二电阻R2连接至所述比较器UlA LM139的第一输入端，所述电感式位置传感器的输出信号经所述电阻Rl连接至所述比较器U1ALM139第二端。
5.根据权利要求4所述的新型机电式计数器，其特征在于，所述低压直流电源的电压为+5V，所述比较器UlA LM139的输出端分别连接至所述DSP数字信号处理器、所述第四电阻R4的第一端以及所述第三电阻R3的第一端。
6.根据权利要求5所述的新型机电式计数器，其特征在于，所述第五电阻R5和所述第六电阻R6的阻值相同，二者连接点的电压为2.5VDC。
7.根据权利要求5所述的新型机电式计数器，其特征在于，所述电感式位置传感器安装在所述往返运动设备的侧部5-7_的距离内。
【专利摘要】本实用新型涉及一种新型机电式计数器，所述新型机电式计数器用于统计运动设备的运动次数,其特征在于，所述新型机电式计数器包括：电感式位置传感器，迟滞比较器电路、电阻网络分压电路和DSP数字信号处理器，所述电感式位置传感器安装在所述运动设备的一侧，用于感应所述运动设备的运动，并产生相应感应信号，所述电感式位置传感器的信号输出端口连接至所述迟滞比较器电路的输入端。所述新型机电式计数器用于统计运动设备的运动次数。本实用新型的新型机电式计数器稳定性高、计数准确。
【IPC分类】G06M1-272
【公开号】CN204614003
【申请号】CN201520223537
【发明人】向卫军, 阳章雄, 吴宗慧, 张华
【申请人】中国船舶重工集团公司第七一七研究所
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月13日