CN105180927B - 磁导航传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁导航传感器，包括电源转换电路和感应电路，电源转换电路与感应电路电连接；感应电路包括中央处理器、时钟电路、指示灯电路和霍尔感应器，霍尔感应器通过运算放大电路和开关电路将感应信号发送至中央处理器，中央处理器将开关信号发送至开关电路，时钟电路将时钟信号发送至中央处理器，中央处理器发送控制信号至指示灯电路；电源转换电路包括依次串联的电源输入模块、防反接电路、滤波电路、稳压电路、LC低通滤波电路、过流保护电路和电源指示灯，过流保护电路与感应电路电连接。本发明优点在于当霍尔感应器因磁化的影响，导致感应灵敏度不准确时，用户可自行调整，从而使得产品可再次投入使用，且通讯线配线简单。

Description

磁导航传感器

技术领域

本发明涉及传感器领域，特别是指一种磁导航传感器。

背景技术

多点磁导航传感器，主要用途是用于感应微弱磁场并根据磁场强度分布，反馈信号给控制系统。目前国内主要采用霍尔传感器作为磁场强度测量的方法。目前市场诸多产品都是通过可调电阻方式调节霍尔传感器的感应范围，然后采用灌胶等方式固定可调电阻，从而保证一定时期内的稳定感应。但是在胶灌的过程中，灌注胶会释放大量热量，影响霍尔感应器的灵敏度，从而造成产品品质缺陷。

在长时间应用过程中，霍尔感应器因受到磁化，感应灵敏度会发生变化，如果不调节对应参数，磁导航传感器的输出结果将不稳定或者出现错误。而用户未经过专业培训，如果不具备专业技术知识就不能自行维护与调节，只能以废品处理磁导航传感器。

另外，现有磁导航传感器只提供了I/O接口，当感应元件个数较多时，接线比较繁琐。

发明内容

本发明提出一种磁导航传感器，解决了现有技术中用户调节磁导航传感器参数困难，接线复杂的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种磁导航传感器，包括电源转换电路和感应电路，电源转换电路与感应电路电连接；感应电路包括中央处理器、时钟电路、指示灯电路和霍尔感应器，霍尔感应器通过运算放大电路和开关电路将感应信号发送至中央处理器，中央处理器将开关信号发送至开关电路，时钟电路将时钟信号发送至中央处理器，中央处理器发送控制信号至指示灯电路；霍尔感应器为高灵敏度线性霍尔元件，霍尔感应器的个数为多个，电源转换电路提供高精度稳压供电，使得霍尔感应器输出信号稳定、灵敏度高，经过运放电路将电压信号放大，将电压信号输出给中央处理器；磁导航传感器在无磁场的区域采集一次无磁场的电压信号值，然后将磁导航传感器放置到磁条上方，获取一次有磁场的电压信号值，中央处理器即获得了每路霍尔感应器的0值和1值，然后由中央处理器根据每路霍尔感应器的取值区间计算出输出的标准区间，作为磁导航传感器的输出；

电源转换电路包括依次串联的电源输入模块、防反接电路、滤波电路、稳压电路、LC低通滤波电路、过流保护电路和电源指示灯，过流保护电路与感应电路电连接。

进一步的，霍尔感应器的个数为8或10或12或16。

进一步的，两个相邻的霍尔感应器之间的间距为10mm或15mm或20mm。

进一步的，电源转换电路转换输出的电压为5V或12V或24V。

进一步的，中央处理器还连接有I/O接口和/或串行通讯模块。进一步的，中央处理器还连接有拓展接口。

进一步的，电源转换电路和感应电路均设置在PCB板上，PCB板设置在金属制成的外壳内，外壳安装在AGV小车底部。

本发明的有益效果在于：当霍尔感应器因磁化的影响，导致感应灵敏度不准确时，用户可自行调整，从而使得本发明可再次投入使用，另外，本发明的通讯线配线简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明磁导航传感器的原理框图；

图2为本发明磁导航传感器的输出连接方式示意图；

图3为本发明磁导航传感器的第一种通讯方式的引脚定义示意图；

图4为本发明磁导航传感器的第二种通讯方式的引脚定义示意图；

图5为本发明磁导航传感器的第三种通讯方式的引脚定义示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提出了一种磁导航传感器，包括电源转换电路和感应电路，电源转换电路与感应电路电连接；感应电路包括中央处理器、时钟电路、指示灯电路和霍尔感应器，霍尔感应器通过运算放大电路和开关电路将感应信号发送至中央处理器，运算放大电路用于将感应信号进行放大，开关电路可在中央处理器的控制下控制感应电路的通断，从而实现感应电路的通断，能够控制霍尔感应器的工作，从而节省能源。中央处理器将开关信号发送至开关电路，开关信号即为控制开关电路通断的控制信号。时钟电路将时钟信号发送至中央处理器，中央处理器可通过时钟信号实现对信号的同步和异步处理，中央处理器发送控制信号至指示灯电路；控制信号控制指示灯电路的闪烁，指示灯电路包括若干个指示灯，指示灯的个数与霍尔感应器的个数相对应，每个指示灯用来对应一个霍尔感应器，指示灯能够用来指示霍尔感应器的工作状态和是否故障，若指示灯一直不能闪烁，则说明其对应的霍尔感应器出现了故障，以便用户能够及时更换相应的霍尔感应器，不会影响本发明的正常使用，也不会因为霍尔感应器的故障导致出现错误，导致行进方向出现错误，也不会导致碰撞。电源转换电路包括依次串联的电源输入模块、防反接电路、滤波电路、稳压电路、LC低通滤波电路、过流保护电路和电源指示灯，过流保护电路与感应电路电连接。防反接电路能够防止电源转换电路接反正负极，从而导致元器件发生破损，本发明的防反接电路最高能够保护电路不受40伏电压的反向电压的破坏作用。在使用过程中，霍尔感应器用来感应附近的磁场，能够感应到10gauss以下的微弱磁场，每个霍尔感应器都会有一路感应信号输出。

霍尔感应器的个数为8或10或12或16。霍尔感应器为高灵敏度线性霍尔元件，能够实现精确地感应到磁场，霍尔感应器的个数为多个，能够利用多路感应信号来判断磁场位置，两个相邻的霍尔感应器之间的间距为10mm或15mm或20mm。在本实施例中，可将霍尔感应器的个数设为8个，相邻霍尔感应器之间的间距为10mm，本发明的长度根据霍尔感应器的个数而不同，比如，8个霍尔感应器的磁导航传感器的长度为125mm。霍尔感应器的个数比现有的磁导航传感器的个数多，能够更准确地确定磁场的位置。

电源转换电路转换输出的电压为5V或12V或24V，电源输入模块的输入电压范围为5-26V，同时，为了保证流经每个霍尔感应器支路的电流不超过200mA，所以在过流保护电路中串接了一个1kΩ左右的电阻，能够防止霍尔感应器不被烧毁。

如图2所示，中央处理器还连接有I/O接口和/或串行通讯模块。串行通讯模块设有4根通讯线。中央处理器的I/O接口采用20PIN简易牛角接头，I/O接口采用NPN输出，当霍尔感应器感应到磁场时，中央处理器会输出0V，没有感应时为高阻态输出。

中央处理器有三种通讯方式，牛角接头的20个引脚的定义方式也有三种，第一种为I/O通讯方式，如图3所示；第二种为I/O+TTL/RS232通讯方式，如图4所示；第三种为I/O+RS485通讯方式，如图5所示。

中央处理器还连接有拓展接口。拓展接口可用于为中央处理器拓展通讯协议接口或者其他接口，拓宽了中央处理器的功能。

电源转换电路和感应电路均设置在PCB板上，PCB板设置在金属制成的外壳内，外壳安装在AGV小车底部。AGV小车上设有AGV控制器，AGV控制器与串行通讯模块通过通讯线连接。在具体实施过程中，本发明用于驱动AGV小车运行，在AGV小车的预设的运行轨道上铺设磁条，将AGV小车防止在磁条上方，磁导航传感器就设置在磁条上方，磁导航传感器用于感应磁条的磁场，磁条的宽度为25mm、30mm和50mm，磁导航传感器上的多个霍尔感应器能够感应到磁场，多路输出。磁条导航方式的自动物流AGV小车，沿着地面铺设的磁条行驶。磁导航传感器安装在AGV小车车体前方的底部，距离磁条表面20mm，磁条宽度为25—50mm，厚度1.2mm。磁导航传感器利用其内部间隔10mm平均排布的多个采样点，能够检测出磁条上方10gauss以下的微弱磁场，每一个采样点(霍尔感应器)都有一路信号对应输出。AGV小车运行时，磁导航传感器内部垂直于磁条上方的连续3—5个采样点会输出信号。依靠输出的3—5路信号，可以判断磁条相对于磁导航传感器的偏离位置，AGV自动作出调整，确保沿磁条前行。AGV控制器可为单片机或PLC。

本发明采用金属外壳固定安装PCB板，输出结构采用牛角接头，集成了宽电压电源(5V～26V)输入、I/O信号输出、TTL(RS232/RS485)串口通讯协议接线，每路输出信号采用高亮度LED灯亮与灭表示输出状态。采用高灵敏度线性霍尔感应器，电源转换电路提供高精度稳压供电，使得霍尔感应器输出信号稳定、灵敏度高，经过运放电路将电压信号放大，将电压信号输出给中央处理器。这样，磁导航传感器在无磁场的区域采集一次无磁场的电压信号值，然后将磁导航传感器放置到磁条上方，获取一次有磁场的电压信号值，中央处理器即获得了每路霍尔感应器的0值(无磁场的电压信号值)和1值(有磁场的电压信号值)，然后由中央处理器根据每路霍尔感应器的取值区间计算出输出的标准区间，作为磁导航传感器的输出。通过这种方式排除了霍尔感应器之间的个性差异，并且不需要手动调节电路参数，采用中央处理器智能计算方式设定输出，精度更高，速度更快。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种磁导航传感器，包括电源转换电路和感应电路，其特征在于：所述电源转换电路与所述感应电路电连接；所述感应电路包括中央处理器、时钟电路、指示灯电路和霍尔感应器，所述霍尔感应器通过运算放大电路和开关电路将感应信号发送至所述中央处理器，所述中央处理器将开关信号发送至所述开关电路，所述时钟电路将时钟信号发送至所述中央处理器，所述中央处理器发送控制信号至所述指示灯电路；霍尔感应器为高灵敏度线性霍尔元件，霍尔感应器的个数为多个，电源转换电路提供高精度稳压供电，使得霍尔感应器输出信号稳定、灵敏度高，经过运放电路将电压信号放大，将电压信号输出给中央处理器；磁导航传感器在无磁场的区域采集一次无磁场的电压信号值，然后将磁导航传感器放置到磁条上方，获取一次有磁场的电压信号值，中央处理器即获得了每路霍尔感应器的0值和1值，然后由中央处理器根据每路霍尔感应器的取值区间计算出输出的标准区间，作为磁导航传感器的输出；

所述电源转换电路包括依次串联的电源输入模块、防反接电路、滤波电路、稳压电路、LC低通滤波电路、过流保护电路和电源指示灯，所述过流保护电路与所述感应电路电连接。

2.根据权利要求1所述磁导航传感器，其特征在于：所述霍尔感应器的个数为8或10或12或16。

3.根据权利要求1或2所述的磁导航传感器，其特征在于：两个相邻的所述霍尔感应器之间的间距为10mm或15mm或20mm。

4.根据权利要求1所述的磁导航传感器，其特征在于：所述电源转换电路转换输出的电压为5V或12V或24V。

5.根据权利要求1所述的磁导航传感器，其特征在于：所述中央处理器还连接有I/O接口和/或串行通讯模块。

6.根据权利要求1或5所述的磁导航传感器，其特征在于：所述中央处理器还连接有拓展接口。

7.根据权利要求1所述的磁导航传感器，其特征在于：所述电源转换电路和感应电路均设置在PCB板上，所述PCB板设置在金属制成的外壳内，所述外壳安装在AGV小车底部。