CN106679654A - 一种agv用磁导航传感器 - Google Patents

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戚志东
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胡迪
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Abstract

本发明公开了一种AGV用磁导航传感器，包括磁条、AGV主控器及磁导航控制器，所述磁导航控制器包括电源转换模块、状态显示模块、磁场检测模块、单片机和通信模块，其中：状态显示模块采用LED进行状态显示；电源模块将外部输入的5V电压转换到3.3V供给单片机和其他模块；磁场检测模块包括地磁检测单元和地磁传感器，单片机通过SPI总线和地磁检测单元通信实现数据的传输，地磁检测单元和地磁传感器连接，实现对磁场信息的获取；通信模块使用CAN接口实现磁导航控制器中单片机与外部AGV主控器的通信；AGV主控器通过通信模块与单片机相连接，单片机为AGV主控器提供道路信息。本发明融电源转换、数据采集、状态显示和数据通信模块于一体的，具有精确度高、操作方便的优点。

Description

一种AGV用磁导航传感器
技术领域
本发明属于工业控制技术领域，特别是一种AGV用磁导航传感器。
背景技术
随着自动导引运输车的不断发展，对于导航的精度可靠性要求不断提高，目前常用的有导航方式磁导航、惯性导航、激光导航等，但实际使用时需要考虑不同导航方式的成本差异及技术要求，目前我国比较常见的是磁导引AGV。
传统的磁导航传感器都是采用霍尔器件作为磁场检测传感器，但是由于霍尔器件随时间和磁性的积累，易产生温度漂移和磁饱和，运行时间过长磁导航传感器的中间回路就会因磁场饱和产生一个输出信号导致导航盲区的产生。同时霍尔器件只适合检测间断磁场不适合检测连续磁场，一般霍尔器件的检测高度也比较低，行驶时容易碰到地面障碍物，造成霍尔传感器的机械损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够精确反映AGV运行过程中磁场变化趋势的AGV用磁导航传感器。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种AGV用磁导航传感器，包括磁条、AGV主控器及磁导航控制器，所述磁导航控制器包括电源转换模块、状态显示模块、磁场检测模块、单片机和通信模块，其中：
所述状态显示模块，采用LED进行状态显示，总共采用一个系统状态指示灯和十二个磁感应点磁场状态指示灯，由单片机控制LED的状态；
所述电源模块，将外部输入的5V电压转换到3.3V供给单片机和其他模块；
所述磁场检测模块包括地磁检测单元和地磁传感器，单片机通过SPI总线和地磁检测单元通信实现数据的传输，地磁检测单元和地磁传感器连接，实现对磁场信息的获取；
所述通信模块，使用CAN接口实现磁导航控制器中单片机与外部AGV主控器的通信，从而进行数据的传输；
所述AGV主控器，通过通信模块与单片机相连接，单片机为AGV主控器提供道路信息。
作为一种具体示例，所述单片机的型号为STM32F103C8T6。
作为一种具体示例，所述电源模块包括第一端子J1、第一二极管D1、第一压敏电阻R1、第二二极管D2、第一电容C1、第二电阻R2、电源转换芯片U1、第二电容C2、第三电容C3，电源转换芯片U1采用RT9193-3.3芯片；第一端子J1的一端接第一二极管D1的正端，第一端子J1的另一端接地，第一二极管D1的负端分别接第一压敏电阻R1的一端、第二二极管D2的负端、第一电容C1的一端、第二电阻R2的一端和电源转换芯片U1的1端，第一压敏电阻R1的另一端接地，第二二极管D2的正端接地，第一电容C1的另一端接地，第二电阻R2的另一端接电源转换芯片U1的3端，电源转换芯片U1的2端接地，电源转换芯片U1的5端接第三电容C3的一端，电源转换芯片U1的4端接第二电容C2的一端，第三电容C3的另一端接地，第二电容C2的另一端接地。
作为一种具体示例，所述磁场检测模块包含十二路磁场强度检测点，其中一路磁场检测包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第四电容C4、地磁检测芯片U2、第七电阻R7、第八电阻R8、第一地磁传感器Sensor1，所述地磁检测芯片U2的型号为PNI12927；所述第三电阻R3的一端接电源，第三电阻R3的另一端接地磁检测芯片U2的27端和单片机的PA5，第四电阻R4的一端接电源，第四电阻R4的另一端接地磁检测芯片U2的28端和单片机的PA6，第五电阻R5的一端接电源，第五电阻R5的另一端接地磁检测芯片U2的1端和单片机的PA7，第六电阻R6的一端接电源，第六电阻R6的另一端接电磁检测芯片U2的3端和单片机的PB5，第四电容C4的一端接电源和地磁检测芯片U2的4、26端，第四电容C4的另一端接地和电磁检测芯片U2的5、19、12端，电磁检测芯片U2的23端接单片机的PB4，地磁检测芯片U2的15端接第七电阻R7的一端，电磁检测芯片U2的16端接第七电阻R7的另一端和第一地磁传感器Sensor1的一端，地磁检测芯片U2的17端接第八电阻R8的一端和第一地磁传感器Sensor1的另一端，地磁检测芯片U2的18端接第八电阻R8的另一端。
作为一种具体示例，所述通信模块包括第二端子J2、第五电容C5、CAN接口芯片U3、第九电阻R9、第三端子J3、第一TVS管TVS1、第二TVS管TVS2、第三TVS管TVS3；所述第二端子J2一端接单片机的32引脚和CAN接口芯片U3的4端，第二端子J2的另一端接单片机的33引脚和CAN接口芯片U3的1端，第五电容C5的一端接电源和CAN接口芯片U3的3端，第五电容C5的另一端接地和CAN接口芯片U3的2端，CAN接口芯片U1的6端接第九电阻R9的一端和第三TVS管TVS3的一端，CAN接口芯片U1的7端分别接第三端子J3的一端、第二TVS管TVS2的一端和第三TVS管TVS3的另一端，CAN接口芯片U3的8端接地，第九电阻R9的另一端接第三端子J3的另一端，第一TVS管TVS1的另一端接地，第二TVS管TVS2的另一端接地。
作为一种具体示例，所述第一地磁传感器Sensor1的型号为PNI Sen-XY。
作为一种具体示例，所述CAN接口芯片U3采用芯片TJA1050。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)磁导航传感器可以较为精确的获取周围磁场的信息，从而较为精确的反映出AGV运行过程中磁场的变化趋势；(2)采用数据处理算法，将获取的传感器数据转换为外部控制器能够处理的开关量或磁场强度信息，高效可靠；(3)采用实时传感器节点状态显示，可以方便调试人员对传感器数据的直观获取。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明AGV用磁导航传感器的系统结构示意图
图2是本发明AGV用磁导航传感器中电源转换模块的电路图。
图3是本发明AGV用磁导航传感器中磁场检测模块的电路图。
图4是本发明AGV用磁导航传感器中通信模块的电路图。
具体实施方式
本发明提供一种融电源转换、数据采集、状态显示和数据通信模块于一体的，具有实时采集磁条道路信息并进行算法预处理，转换成反映道路信息的开关量或检测节点磁场强度信息，最后通过通信模块将道路信息数据传输到主控制器，用于磁导引AGV的导航。
结合图1，本发明AGV用磁导航传感器，包括磁条、AGV主控器及磁导航控制器，所述磁导航控制器包括电源转换模块、状态显示模块、磁场检测模块、单片机和通信模块，其中：
所述状态显示模块，采用LED进行状态显示，总共采用一个系统状态指示灯和十二个磁感应点磁场状态指示灯，由单片机根据实际需求控制LED的状态；
所述电源模块，将外部输入的5V电压转换到3.3V供给单片机和其他模块；
所述磁场检测模块包括地磁检测单元和地磁传感器，单片机通过SPI总线和地磁检测单元通信实现数据的传输，地磁检测单元和地磁传感器连接，实现对磁场信息的获取；
所述通信模块，使用CAN接口实现磁导航控制器中单片机与外部AGV主控器的通信，从而进行数据的传输；
所述AGV主控器，通过通信模块与单片机相连接，单片机为AGV主控器提供道路信息。
作为一种具体示例，所述单片机的型号为STM32F103C8T6。
结合图2，作为一种具体示例，所述电源模块包括第一端子J1、第一二极管D1、第一压敏电阻R1、第二二极管D2、第一电容C1、第二电阻R2、电源转换芯片U1、第二电容C2、第三电容C3，电源转换芯片U1采用RT9193-3.3芯片；第一端子J1的一端接第一二极管D1的正端，第一端子J1的另一端接地，第一二极管D1的负端分别接第一压敏电阻R1的一端、第二二极管D2的负端、第一电容C1的一端、第二电阻R2的一端和电源转换芯片U1的1端，第一压敏电阻R1的另一端接地，第二二极管D2的正端接地，第一电容C1的另一端接地，第二电阻R2的另一端接电源转换芯片U1的3端，电源转换芯片U1的2端接地，电源转换芯片U1的5端接第三电容C3的一端，电源转换芯片U1的4端接第二电容C2的一端，第三电容C3的另一端接地，第二电容C2的另一端接地。
结合图3，作为一种具体示例，所述磁场检测模块包含十二路磁场强度检测点，其中一路磁场检测包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第四电容C4、地磁检测芯片U2、第七电阻R7、第八电阻R8、第一地磁传感器Sensor1，所述地磁检测芯片U2的型号为PNI12927；所述第三电阻R3的一端接电源，第三电阻R3的另一端接地磁检测芯片U2的27端和单片机的PA5，第四电阻R4的一端接电源，第四电阻R4的另一端接地磁检测芯片U2的28端和单片机的PA6，第五电阻R5的一端接电源，第五电阻R5的另一端接地磁检测芯片U2的1端和单片机的PA7，第六电阻R6的一端接电源，第六电阻R6的另一端接电磁检测芯片U2的3端和单片机的PB5，第四电容C4的一端接电源和地磁检测芯片U2的4、26端，第四电容C4的另一端接地和电磁检测芯片U2的5、19、12端，电磁检测芯片U2的23端接单片机的PB4，地磁检测芯片U2的15端接第七电阻R7的一端，电磁检测芯片U2的16端接第七电阻R7的另一端和第一地磁传感器Sensor1的一端，地磁检测芯片U2的17端接第八电阻R8的一端和第一地磁传感器Sensor1的另一端，地磁检测芯片U2的18端接第八电阻R8的另一端。
结合图4，作为一种具体示例，所述通信模块包括第二端子J2、第五电容C5、CAN接口芯片U3、第九电阻R9、第三端子J3、第一TVS管TVS1、第二TVS管TVS2、第三TVS管TVS3；所述第二端子J2一端接单片机的32引脚和CAN接口芯片U3的4端，第二端子J2的另一端接单片机的33引脚和CAN接口芯片U3的1端，第五电容C5的一端接电源和CAN接口芯片U3的3端，第五电容C5的另一端接地和CAN接口芯片U3的2端，CAN接口芯片U1的6端接第九电阻R9的一端和第三TVS管TVS3的一端，CAN接口芯片U1的7端分别接第三端子J3的一端、第二TVS管TVS2的一端和第三TVS管TVS3的另一端，CAN接口芯片U3的8端接地，第九电阻R9的另一端接第三端子J3的另一端，第一TVS管TVS1的另一端接地，第二TVS管TVS2的另一端接地。
作为一种具体示例，所述第一地磁传感器Sensor1的型号为PNI Sen-XY。
作为一种具体示例，所述CAN接口芯片U3采用芯片TJA1050。
本发明采用稳定性更高、对各类磁场适应性更强的地磁传感器作为新型磁导航传感器，地磁传感器采集到的磁场强度是与通过其磁场大致线性相关的，因此可以较为准确地反映周围磁场的变化，从而大大提高导航的精度和可靠性。

Claims (7)

1.一种AGV用磁导航传感器，其特征在于，包括磁条、AGV主控器及磁导航控制器，所述磁导航控制器包括电源转换模块、状态显示模块、磁场检测模块、单片机和通信模块，其中：
所述状态显示模块，采用LED进行状态显示，总共采用一个系统状态指示灯和十二个磁感应点磁场状态指示灯，由单片机控制LED的状态；
所述电源模块，将外部输入的5V电压转换到3.3V供给单片机和其他模块；
所述磁场检测模块包括地磁检测单元和地磁传感器，单片机通过SPI总线和地磁检测单元通信实现数据的传输，地磁检测单元和地磁传感器连接，实现对磁场信息的获取；
所述通信模块，使用CAN接口实现磁导航控制器中单片机与外部AGV主控器的通信，从而进行数据的传输；
所述AGV主控器，通过通信模块与单片机相连接，单片机为AGV主控器提供道路信息。
2.根据权利要求1所述的AGV用磁导航传感器，其特征在于，所述单片机的型号为STM32F103C8T6。
3.根据权利要求2所述的AGV用磁导航传感器，其特征在于，所述电源模块包括第一端子[J1]、第一二极管[D1]、第一压敏电阻[R1]、第二二极管[D2]、第一电容[C1]、第二电阻[R2]、电源转换芯片[U1]、第二电容[C2]、第三电容[C3]，电源转换芯片[U1]采用RT9193-3.3芯片；第一端子[J1]的一端接第一二极管[D1]的正端，第一端子[J1]的另一端接地，第一二极管[D1]的负端分别接第一压敏电阻[R1]的一端、第二二极管[D2]的负端、第一电容[C1]的一端、第二电阻[R2]的一端和电源转换芯片[U1]的1端，第一压敏电阻[R1]的另一端接地，第二二极管[D2]的正端接地，第一电容[C1]的另一端接地，第二电阻[R2]的另一端接电源转换芯片[U1]的3端，电源转换芯片[U1]的2端接地，电源转换芯片[U1]的5端接第三电容[C3]的一端，电源转换芯片[U1]的4端接第二电容[C2]的一端，第三电容[C3]的另一端接地，第二电容[C2]的另一端接地。
4.根据权利要求2所述的AGV用磁导航传感器，其特征在于，所述磁场检测模块包含十二路磁场强度检测点，其中一路磁场检测包括第三电阻[R3]、第四电阻[R4]、第五电阻[R5]、第六电阻[R6]、第四电容[C4]、地磁检测芯片[U2]、第七电阻[R7]、第八电阻[R8]、第一地磁传感器[Sensor1]，所述地磁检测芯片[U2]的型号为PNI12927；所述第三电阻[R3]的一端接电源，第三电阻[R3]的另一端接地磁检测芯片[U2]的27端和单片机的PA5，第四电阻[R4]的一端接电源，第四电阻[R4]的另一端接地磁检测芯片[U2]的28端和单片机的PA6，第五电阻[R5]的一端接电源，第五电阻[R5]的另一端接地磁检测芯片[U2]的1端和单片机的PA7，第六电阻[R6]的一端接电源，第六电阻[R6]的另一端接电磁检测芯片[U2]的3端和单片机的PB5，第四电容[C4]的一端接电源和地磁检测芯片[U2]的4、26端，第四电容[C4]的另一端接地和电磁检测芯片[U2]的5、19、12端，电磁检测芯片[U2]的23端接单片机的PB4，地磁检测芯片[U2]的15端接第七电阻[R7]的一端，电磁检测芯片[U2]的16端接第七电阻[R7]的另一端和第一地磁传感器[Sensor1]的一端，地磁检测芯片[U2]的17端接第八电阻[R8]的一端和第一地磁传感器[Sensor1]的另一端，地磁检测芯片[U2]的18端接第八电阻[R8]的另一端。
5.根据权利要求2所述的AGV用磁导航传感器，其特征在于，所述通信模块包括第二端子[J2]、第五电容[C5]、CAN接口芯片[U3]、第九电阻[R9]、第三端子[J3]、第一TVS管[TVS1]、第二TVS管[TVS2]、第三TVS管[TVS3]；所述第二端子[J2]一端接单片机的32引脚和CAN接口芯片[U3]的4端，第二端子[J2]的另一端接单片机的33引脚和CAN接口芯片[U3]的1端，第五电容[C5]的一端接电源和CAN接口芯片[U3]的3端，第五电容[C5]的另一端接地和CAN接口芯片[U3]的2端，CAN接口芯片[U1]的6端接第九电阻[R9]的一端和第三TVS管[TVS3]的一端，CAN接口芯片[U1]的7端分别接第三端子[J3]的一端、第二TVS管[TVS2]的一端和第三TVS管[TVS3]的另一端，CAN接口芯片[U3]的8端接地，第九电阻[R9]的另一端接第三端子[J3]的另一端，第一TVS管[TVS1]的另一端接地，第二TVS管[TVS2]的另一端接地。
6.根据权利要求4所述的AGV用磁导航传感器，其特征在于，所述第一地磁传感器[Sensor1]的型号为PNI Sen-XY。
7.根据权利要求5所述的AGV用磁导航传感器，其特征在于，所述CAN接口芯片[U3]采用芯片TJA1050。
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