CN104898009A - 一种连线传感设备的检测设备及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连线传感设备的检测设备，包括传感信号检测器与传感器，传感信号检测器与传感器之间通过远程连接线连接。本发明还公开了该连线传感设备的检测设备的检测方法。可以对远程有线连接的传感器工作状态和连接导线故障状态的检测。实现了低成本下的高可靠性检测。本技术方案可以通过现场简单的开关拨位选择，实现对单双数开关型传感器的检测，就有适用范围广，现场配置简单的优点。
Description
技术领域
本发明属于传感检测技术领域，涉及一种连线传感设备的检测设备，本发明还涉及一种连线传感设备的检测设备的检测方法。
背景技术
目前在很多领域都会涉及到对远程传感器的传感状态检测问题。目前主要有两种技术手段对远端的传感器进行检测，一种技术方案是采用无线通讯方案，在传感探头端配有微处理器，无线通讯模组和供电模组，通过无线信号将传感探头状态发送给后端需要信息的设备。这种方案有以下一些缺点：成本比较高，无线通讯受环境影响较大，传感器探头处需要有供电，采用电池方案还需要定期维护；另外一种技术方案是采用有线连接方案，在传感器探头端不需要其他配套电路，只要有连接导线接到后端设备即可，需要传送的传感信息和供电都由连接导线来完成。此方案成本很低，有线传输受环境影响小，传感器探头处不需要本地供电，可以免维护。但是现有有线连接方案容易受连接导线故障而得不到正确的传感信息，在没有连接导线故障检测方案时，无法区分是正常传感器状态和由于连接导线故障引起的故障状态。
发明内容
本发明的目的是提供了一种连线传感设备的检测设备，解决了现有技术中存在低成本连线传感器的传感状态检测和连接导线的故障状态检测同步检测的问题，解决了由于连接导线故障导致的传感检测不到或者是检测错误的问题，实现了低成本下的高可靠性检测。
本发明的另一目的是提供了一种连线传感设备的检测设备的检测方法。
本发明所采用的技术方案是，一种连线传感设备的检测设备，包括传感信号检测器与传感器，传感信号检测器与传感器之间通过远程连接线连接。
本发明的特征还在于，传感信号检测器包括传感器件选择单元、单双路传感选择单元、MCU处理单元与检测配套电路单元；MCU处理单元分别与传感器件选择单元、检测配套电路单元、单双路传感选择单元连接。
传感器件选择单元和单双路传感选择单元由一组开关和电阻网络组成，电阻网络连接电源正极和电源地。
传感器由传感配套电路单元和传感探头连接组成；其中传感探头由1-2个第一传感探头、第二传感探头组成。
远程连接线由一组连接在检测配套电路单元和传感配套电路单元之间的导线组成；传感探头为2个霍尔器件时，远程连接线包括供电连接线V，第一传感探头信号线S1，第二传感探头信号线S2，接地线G；传感探头为1个霍尔器件时，远程连接线包括供电连接线V，第一传感探头信号线S1，接地线G；传感探头为2个干簧管器件时，远程连接线包括第一传感探头信号线S1，第二传感探头信号线S2，接地线G；传感探头为1个干簧管器件时，远程连接线包括第一传感探头信号线S1，接地线G；检测配套电路单元包括由电阻R1和电容E1组成的并联阻容网络，一端连接MCU处理单元的供电GPIO口上，另一端通过远程连接线的供电线V连接到传感配套电路单元的电源正极上，进而连接到传感配套电路单元中二极管D1和D2的负极以及第一传感探头和第二传感探头的正极；第一传感探头与第二传感探头是干簧管时不需要供电连接线V和电阻R1和电容E1组成的并联阻容网络；检测配套电路单元中由电阻R2、R3、R4组成的第一传感探头检测阻抗网络一端连接在三根GPIO信号检测口IO1口、IO2口、IO3口上，另外一端连接在一起后通过远程连接线的第一传感探头信号线S1和传感配套电路单元的D1、R8相连接，由R5、R6、R7组成的第二传感探头检测阻抗网络一端连接在三根GPIO信号检测口IO4口、IO5口、IO6口，另外一端连接在一起后通过远程连接线的第二传感探头信号线S2和传感配套电路单元的D2、R10相连接；传感配套电路单元由电容D1、D2、电阻R8、R9、R10、R11组成，其中D1、D2的负极和第一传感探头、第二传感探头的电源端、远程连接线的供电连接线V相连接，R8一端和远程连接线的第一传感探头信号线S1相连，R8另一端同R9和第一传感探头的信号脚相连，R10一端和远程连接线的第二传感探头信号线S2相连，R10另一端同R11和第二传感探头的信号脚相连，R9、R11同第一传感探头、第二传感探头的地线相连接并连接到远程连接线的接地线G上。
一种连线传感设备的检测设备的检测方法，通过以下步骤进行：
步骤1，确定传感器件类型，如果是第一传感探头、第二传感探头是干簧管器件则跳转执行步骤2，如果是第一传感探头、第二传感探头是霍尔器件则MCU处理单元的IO1口输出高电平，经过延时稳定后，检测MCU处理单元的PWR口(供电GPIO口)电平是否为高，如果发生供电连接线V断开故障，则PWR口电平变低，置连接线故障标志位，继续步骤5；如果PWR口电平位高，则控制PWR口给传感器供电后继续步骤2；
步骤2，然后程序检测单双信号判断，如果是单路信号传感器，程序跳转到步骤4继续执行，如果是双路传感器程序进行第一传感探头信号线S1和第二传感探头信号线S2短路检测过程，将IO3口输出低电平，IO4口输出高电平，判读IO1口电平是否低，如果是高电平则为第一传感探头信号线S1和第二传感探头信号线S2短路故障，置连接线故障标志位，继续步骤5；如果IO1口电平为低，则S1和S2线未短路，程序继续执行步骤3；
步骤3，程序进行第二传感探头信号检测，将IO5口输出高电平，经过延时稳定后判断IO4口是否为高电平，如果是高电平，再将IO6输出高电平，经过延时稳定后判断IO4口是否是低电平，如果IO4口是高电平则连接线有故障置连接线故障标志位，继续步骤5；如果IO4口是低电平则连接线正常，并且第二传感探头工作正常，但是未感应到信号，记录第二传感探头工作状态后进入步骤4；如果在第一次判断IO4口电平为低电平时，则将IO4口接高电平，然后检测IO5口是否为高电平，如果IO5口为低电平则连接线有故障置连接线故障标志位，继续步骤5；如果IO5口为高电平则连接线正常，并且第二传感探头工作正常，而且感应到信号，记录第二传感探头工作状态后进入步骤4；
步骤4，程序进行第一传感探头信号检测，将IO2口输出高电平，经过延时稳定后判断IO1口是否为高电平，如果是高电平，再将IO3输出高电平，经过延时稳定后判断IO1口是否是低电平，如果IO1口是高电平则连接线有故障置连接线故障标志位，继续步骤5；如果IO1口是低电平则连接线正常，并且第一传感探头工作正常，但是未感应到信号，记录第一传感探头工作状态后进入步骤5；如果在第一次判断IO1口电平为低电平时，则将IO1口接高电平，然后检测IO2口是否为高电平，如果IO2口为低电平则连接线有故障置连接线故障标志位，继续步骤5；如果IO2口为高电平则连接线正常，并且第一传感探头工作正常，而且感应到信号，记录第一传感探头工作状态后进入步骤5；
步骤5，关断PWR口供电，传感器断电，退出检测程序。
以上各种故障状态都置了同一个故障标志，如果需要识别各种连接线的故障情况可以分别置不同的故障标志。
本发明的有益效果是，可以对远程有线连接的传感器工作状态和连接导线故障状态的检测。实现了低成本下的高可靠性检测。本技术方案可以通过现场简单的拨位开关选择，实现对单双数开关型传感器的检测，就有适用范围广，现场配置简单的优点。
附图说明
图1是连线传感设备的检测设备的结构示意图。
图2是检测配套电路单元的电路图。
图3是传感配套电路单元和传感探头的电路图。
图4是传感接线故障图。
图5是传感器检测流程图。
图中，1.传感信号检测器，2.传感器，3.第一传感探头，4.第二传感探头，10.传感器件选择单元，11.MCU处理单元，12.检测配套电路单元，13.单双路传感选择单元，20.传感配套电路单元，21.传感探头，30.远程连接线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明连线传感设备的检测设备的结构如图1所示，包括传感信号检测器1、传感器2和远程连接线30。
其中传感信号检测器1包括传感器件选择单元10、单双路传感选择单元13、MCU处理单元11与检测配套电路单元12；MCU处理单元11分别与传感器件选择单元10、检测配套电路单元12、单双路传感选择单元13连接；
其中传感器2由传感配套电路单元20和传感探头21连接组成；其中传感探头21可以由1-2个第一传感探头3和第二传感探头4组成；
其中远程连接线30由一组连接在检测配套电路单元12和传感配套电路单元20之间的导线组成，具体导线数量根据传感探头21的种类和数量确定。其中传感探头21为2个霍尔器件时，远程连接线30包括供电连接线V，第一传感探头信号线S1，第二传感探头信号线S2，接地线G；其中传感探头21为1个霍尔器件时，远程连接线30包括供电连接线V，第一传感探头信号线S1，接地线G；其中传感探头21为2个干簧管器件时，远程连接线30包括第一传感探头信号线S1，第二传感探头信号线S2，接地线G；其中传感探头21为1个干簧管器件时，远程连接线30包括第一传感探头信号线S1，接地线G。
传感器件选择单元10和单双路传感选择单元13由一组开关和电阻网络组成，电阻网络连接电源正极和电源地，根据开关选择的位置确定传输到MCU处理单元11的GPIO口的电平高低，在MCU处理单元11中根据GPIO口检测到的高低电平确定传感器的传感探头21的类型和数量，进而确定软件检测算法流程的走向。
检测配套电路单元12如图2所示，传感配套电路单元20和传感探头21如图3所示。
检测配套电路单元12包括由电阻R1和电容E1组成的并联阻容网络，它一端连接MCU处理单元11的供电GPIO口(PWR口)上，另一端通过远程连接线30的供电线V连接到传感配套电路单元20的电源正极上，进而连接到传感配套电路单元20中二极管D1和D2的负极以及第一传感探头3和第二传感探头4的正极。第一传感探头3和第二传感探头4的类型如果是干簧管时不需要供电连接线V和电阻R1和电容E1组成的并联阻容网络。如果检测配套电路单元12中由电阻R2、R3、R4组成的第一传感探头检测阻抗网络一端连接在三根GPIO信号检测口(IO1口，IO2口，IO3口)上，另外一端连接在一起后通过远程连接线30的第一传感探头信号线S1和传感配套电路单元20的D1、R8相连接，同样由R5、R6、R7组成的第二传感探头检测阻抗网络一端连接在三根GPIO信号检测口上(IO4口、IO5口、IO6口)，另外一端连接在一起后通过远程连接线30的第二传感探头信号线S2和传感配套电路单元20的D2、R10相连接。
传感配套电路单元20由电容D1、D2、电阻R8、R9、R10、R11组成，其中D1、D2的负极和第一传感探头3、第二传感探头4的电源端、远程连接线30的供电连接线V相连接，R8一端和远程连接线30的第一传感探头信号线S1相连，R8另一端同R9和第一传感探头3的信号脚相连，R10一端和远程连接线30的第二传感探头信号线S2相连，R10另一端同R11和第二传感探头4的信号脚相连，R9、R11同第一传感探头3、第二传感探头4的地线相连接并连接到远程连接线30的接地线G上。
如图4所示列举了远程连接线各连接线的短路和断路故障状态图，在软件算法中需要将所有的故障状态排除，并获取传感探头的感应状态。
通过传感信号检测器、传感器和远程连接线的配合实现对传感探头状态和连接线故障的检测，参考图5说明，此图为软件算法的步骤流程图。
一种连线传感设备的检测设备的检测方法，通过以下步骤进行：
步骤1，确定传感器件类型，如果是第一传感探头3、第二传感探头4是干簧管器件则跳转执行步骤2，如果是第一传感探头3、第二传感探头4是霍尔器件则MCU处理单元11的IO1口输出高电平，经过延时稳定后，检测MCU处理单元11的PWR口电平是否为高，如果发生供电连接线V断线故障(图4第8种故障)，则PWR口电平变低，置连接线故障标志位，继续步骤5；如果PWR口电平位高，则控制PWR口给传感器供电后继续步骤2；
步骤2，然后程序检测单双信号判断，如果是单路信号传感器，程序跳转到步骤4继续执行，如果是双路传感器程序进行第一传感探头信号线S1和第二传感探头信号线S2短路检测过程，将IO3口输出低电平，IO4口输出高电平，判读IO1口电平是否低，如果是高电平则为第一传感探头信号线S1和第二传感探头信号线S2短路故障(图4第10种故障)置连接线故障标志位，继续步骤5；如果IO1口电平为低，则S1和S2线未短路，程序继续执行步骤3；
步骤3，程序进行第二传感探头信号检测，将IO5口输出高电平，经过延时稳定后判断IO4口是否为高电平，如果是高电平，再将IO6输出高电平，经过延时稳定后判断IO4口是否是低电平，如果IO4口是高电平则连接线有故障(图4第1、2、5、6、9中的一种故障情况)置连接线故障标志位，继续步骤5；如果IO4口是低电平则连接线正常，并且第二传感探头工作正常，但是未感应到信号，记录第二传感探头工作状态后进入步骤4；如果在第一次判断IO4口电平为低电平时，则将IO4口接高电平，然后检测IO5口是否为高电平，如果IO5口为低电平则连接线有故障(图4第1、2、3、4、7中的一种故障情况)置连接线故障标志位，继续步骤5；如果IO5口为高电平则连接线正常，并且第二传感探头工作正常，而且感应到信号，记录第二传感探头工作状态后进入步骤4；
步骤4，程序进行第一传感探头信号检测，将IO2口输出高电平，经过延时稳定后判断IO1口是否为高电平，如果是高电平，再将IO3输出高电平，经过延时稳定后判断IO1口是否是低电平，如果IO1口是高电平则连接线有故障(图4第1、2、5、6、9中的一种故障情况)置连接线故障标志位，继续步骤5；如果IO1口是低电平则连接线正常，并且第一传感探头工作正常，但是未感应到信号，记录第一传感探头工作状态后进入步骤5；如果在第一次判断IO1口电平为低电平时，则将IO1口接高电平，然后检测IO2口是否为高电平，如果IO2口为低电平则连接线有故障(图4第1、2、3、4、7中的一种故障情况)置连接线故障标志位，继续步骤5；如果IO2口为高电平则连接线正常，并且第一传感探头工作正常，而且感应到信号，记录第一传感探头工作状态后进入步骤5。
步骤5，关断PWR口供电，传感器断电，退出检测程序。
Claims (6)
1.一种连线传感设备的检测设备，其特征在于，包括传感信号检测器(1)与传感器(2)，传感信号检测器(1)与传感器(2)之间通过远程连接线(30)连接。
2.根据权利要求1所述的一种连线传感设备的检测设备，其特征在于，所述传感信号检测器(1)包括传感器件选择单元(10)、单双路传感选择单元(13)、MCU处理单元(11)与检测配套电路单元(12)；MCU处理单元(11)分别与传感器件选择单元(10)、检测配套电路单元(12)、单双路传感选择单元(13)连接。
3.根据权利要求2所述的一种连线传感设备的检测设备，其特征在于，所述传感器件选择单元(10)和单双路传感选择单元(13)由一组开关和电阻网络组成，电阻网络连接电源正极和电源地。
4.根据权利要求1所述的一种连线传感设备的检测设备，其特征在于，所述传感器(2)由传感配套电路单元(20)和传感探头(21)连接组成；其中传感探头(21)由1-2个第一传感探头(3)、第二传感探头(4)组成。
5.根据权利要求1-4任何一项所述的一种连线传感设备的检测设备，其特征在于，远程连接线(30)由一组连接在检测配套电路单元(12)和传感配套电路单元(20)之间的导线组成；
传感探头(21)为2个霍尔器件时，远程连接线(30)包括供电连接线V，第一传感探头信号线S1，第二传感探头信号线S2，接地线G；
传感探头(21)为1个霍尔器件时，远程连接线(30)包括供电连接线V，第一传感探头信号线S1，接地线G；
传感探头(21)为2个干簧管器件时，远程连接线(30)包括第一传感探头信号线S1，第二传感探头信号线S2，接地线G；
传感探头(21)为1个干簧管器件时，远程连接线(30)包括第一传感探头信号线S1，接地线G；
检测配套电路单元(12)包括由电阻R1和电容E1组成的并联阻容网络，一端连接MCU处理单元(11)的供电GPIO口上，另一端通过远程连接线(30)的供电线V连接到传感配套电路单元(20)的电源正极上，进而连接到传感配套电路单元(20)中二极管D1和D2的负极以及第一传感探头(3)和第二传感探头(4)的正极；第一传感探头(3)与第二传感探头(4)是干簧管时不需要供电连接线V和电阻R1和电容E1组成的并联阻容网络；检测配套电路单元(12)中由电阻R2、R3、R4组成的第一传感探头检测阻抗网络一端连接在三根GPIO信号检测口IO1口、IO2口、IO3口上，另外一端连接在一起后通过远程连接线(30)的第一传感探头信号线S1和传感配套电路单元(20)的D1、R8相连接，由R5、R6、R7组成的第二传感探头检测阻抗网络一端连接在三根GPIO信号检测口IO4口、IO5口、IO6口，另外一端连接在一起后通过远程连接线(30)的第二传感探头信号线S2和传感配套电路单元(20)的D2、R10相连接；
传感配套电路单元(20)由电容D1、D2、电阻R8、R9、R10、R11组成，其中D1、D2的负极和第一传感探头(3)、第二传感探头(4)的电源端、远程连接线(30)的供电连接线V相连接，R8一端和远程连接线(30)的第一传感探头信号线S1相连，R8另一端同R9和第一传感探头(3)的信号脚相连，R10一端和远程连接线(30)的第二传感探头信号线S2相连，R10另一端同R11和第二传感探头(4)的信号脚相连，R9、R11同第一传感探头(3)、第二传感探头(4)的地线相连接并连接到远程连接线(30)的接地线G上。
6.一种如权利要求1-5中任何一项权利要求所述的一种连线传感设备的检测设备的检测方法，其特征在于，通过以下步骤进行：
步骤1，确定传感器件类型，如果是第一传感探头(3)、第二传感探头(4)是干簧管器件则跳转执行步骤2，如果是第一传感探头(3)、第二传感探头(4)是霍尔器件则MCU处理单元(11)的IO1口输出高电平，经过延时稳定后，检测MCU处理单元(11)的PWR口电平是否为高，如果发生供电连接线V断开故障，则PWR口电平变低，置连接线故障标志位，继续步骤5；如果PWR口电平位高，则控制PWR口给传感器供电后继续步骤2；
步骤2，然后程序检测单双信号判断，如果是单路信号传感器，程序跳转到步骤4继续执行，如果是双路传感器程序进行第一传感探头信号线S1和第二传感探头信号线S2短路检测过程，将IO3口输出低电平，IO4口输出高电平，判读IO1口电平是否低，如果是高电平则为第一传感探头信号线S1和第二传感探头信号线S2短路故障，置连接线故障标志位，继续步骤5；如果IO1口电平为低，则S1和S2线未短路，程序继续执行步骤3；
步骤3，程序进行第二传感探头信号检测，将IO5口输出高电平，经过延时稳定后判断IO4口是否为高电平，如果是高电平，再将IO6输出高电平，经过延时稳定后判断IO4口是否是低电平，如果IO4口是高电平则连接线有故障置连接线故障标志位，继续步骤5；如果IO4口是低电平则连接线正常，并且第二传感探头工作正常，但是未感应到信号，记录第二传感探头工作状态后进入步骤4；如果在第一次判断IO4口电平为低电平时，则将IO4口接高电平，然后检测IO5口是否为高电平，如果IO5口为低电平则连接线有故障置连接线故障标志位，继续步骤5；如果IO5口为高电平则连接线正常，并且第二传感探头工作正常，而且感应到信号，记录第二传感探头工作状态后进入步骤4；
步骤4，程序进行第一传感探头信号检测，将IO2口输出高电平，经过延时稳定后判断IO1口是否为高电平，如果是高电平，再将IO3输出高电平，经过延时稳定后判断IO1口是否是低电平，如果IO1口是高电平则连接线有故障置连接线故障标志位，继续步骤5；如果IO1口是低电平则连接线正常，并且第一传感探头工作正常，但是未感应到信号，记录第一传感探头工作状态后进入步骤5；如果在第一次判断IO1口电平为低电平时，则将IO1口接高电平，然后检测IO2口是否为高电平，如果IO2口为低电平则连接线有故障置连接线故障标志位，继续步骤5；如果IO2口为高电平则连接线正常，并且第一传感探头工作正常，而且感应到信号，记录第一传感探头工作状态后进入步骤5；
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