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防止工程车侧翻的微机监控系统 |
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作者： |
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摘要：文章分析了造成工程车侧翻的一些原因，提出怎样利用光电码盘作为位置传感器组成预防侧翻的微机监控系统，阐述了系统的构成及软件设计。
关键词：工程车；传感器；微机监控系统；侧翻
1引 言
工程车是一种在电力、通讯、园林等行业中较常用的野外高空作业车辆，由于人员在高空作业，因此，保证工程车的安全操作是十分重要的。侧翻是工程车较易发生的一种故障，其原因是在操作过程中使车辆的重心过度偏移，而造成重心偏移有三方面的综合因素：1.吊臂的伸展长度；2.吊臂与水平面的夹角（以下简称仰角）；3.吊臂与车辆的纵轴线的夹角（以下简称水平夹角）。而吊臂的负载则是基本固定的。因此，将它看作是一个三变量的综合系统，变量与变量之间的关系，如图1示。图中的圆弧段表示工程车的极限臂长。
图1变量关系曲线
从变量关系曲线图上，可以看出吊臂与工程车的纵轴线之间相互垂直既水平夹角为90°或270°时侧翻较易发生。而在水平夹角确定时仰角越小则越易发生侧翻。同样在一定的水平夹角与仰角的情况下，吊臂伸展的越长则侧翻的可能性就越大。根据以上分析设计了一套微机防侧翻监控系统，其原理图，如图2示。
图2系统框图
2传感器的选型
选用光电码盘作为位置传感器，其理由是：1.光电码盘的结构简单可靠，便于维修且对环境的要求不高；2.光电码盘输出为数字信号，抗干扰性能较强，同时可直接与微处理器连接，减少了外部接口电路，改善了系统的可靠性；3.输入的数据直接与各运动部分的当前位置相对应，省略了许多初始的定位工作。
图3二进制光电码盘
图3为8位的二进制光电码盘，最外环是数码的最低位，最里环是最高位，而第二环则不表示数据，在实际应用中由于普通二进制码在相邻两码之间有时不止是一位有变化，较容易出错，故常采用循环码（格雷码）编码输出，循环码的特点就是保证相邻两码之间只有一位的变化。二进制码与循环码的对应关系，如表1示。表1二进制码与循环码的对应关系
 3系统硬件的组成
硬件系统的组成框图，如图2示，系统的中央处理器选用MICROCHIP公司的PIC16C57，该CPU的使用电压范围可从2.5～6V，全部采用单字节指令且自带内部自振式看门狗（WDT）电路，系统的可靠性较高。而传感器输入及显示输出采用串行方式进行，各种手柄输入与控制、报警输出则利用并行方式处理。
4系统软件的组成
系统软件主要分为两大部分，一部分为主控制程序，主要完成对输入信号的采集（包括手柄信号的输入和光电码盘的数据读入），查表比较以及相应的控制输出（包括驱动电机的主回路控制与超极限报警输出）。其控制过程简单描述如下；在完成开机或复位初始化后首先检测光电码盘的读数以确定各运动部分的当前位置，然后检测手柄是否有输入，如有输入则判断在执行完这一操作后的下一位置上其余两个参数是否会出现超极限的情况。如果出现超极限的情况则切断相应的驱动电机主回路，同时输出报警信号。具体参考程序流程框图。另一部分为故障检测程序，主要是自检光电码盘的运行是否正常。由于光电码盘采用的是循环码，因此，在运动操作过程中的一个时间间隔内，必须有一位并且只能是一位编码发生变化，如出现两位以及两位以上或不发生变化则说明光电码盘有故障，系统发出相应的故障报警。
5软件框图，如图4，5示
图4主程序框图
图5手柄信号处理子程序
6结束语
对一些在开机时需要确定初始位置以及对数据采集的速度要求不太高的系统，利用光电码盘作为位置传感器是比较合适的。由于设计较为仓促有许多不当之处恳请指出。
作者简介：
高健，男，1954年生，工程师，主要从事微处理器在工业自动化及工程技术应用方面的研究。
作者单位:浙江大学电气工程学院(杭州310001)
参考文献
1牛德芳.半导体传感器原理及其应用.大连：大连理工大学出版社，1993.2
2王家桢，王俊杰.传感器与变送器.北京：清华大学出版社，1996.8
3余永权，李小青，陈林康.单片机应用系统的功率接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，1992.9
4李东星，陈小牧，周立功.单片机应用设计.北京：电子工业出版社，1996.1(end)
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(1/7/2007) |
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