CN107367340A - 红外光力矩监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种红外光力矩监控系统，属于红外光力矩测距分析技术领域，包括红外光测距传感器、信号处理模块、单片机控制器、报警模块；红外光测距传感器的发光体持续发射红外光，红外光测距传感器的受光体接收红外光信号；发光体和受光体分两路分别连接到信号处理模块上，信号处理模块上配置有电位器、比较器、运算放大器，信号处理模块处理电位器、比较器、运算放大器之间传输并转换的数字信号和模拟信号，信号处理模块连接到单片机控制器，并基于单片机控制器工作，单片机控制器连接报警模块。该红外光力矩监控系统体积小，安装方便，能够更方便的集成到所在设备的主板上，运行稳定，性能可靠。
Description
技术领域
本发明涉及红外光力矩测距分析技术领域，具体地说是一种红外光力矩监控系统。
背景技术
一般的，传统的力矩采集是通过压力传感器获得模拟信号，然后信号经模数转换后提取数字信号，计算机获得数字信号进行数据处理。压力传感器体积大，安装不方便，成本较高。
发明内容
本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种红外光力矩监控系统。
本发明的技术方案是按以下方式实现的，该红外光力矩监控装置，包括红外光测距传感器、信号处理模块、单片机控制器、报警模块；
红外光测距传感器的发光体持续发射红外光，红外光测距传感器的受光体接收红外光信号；
发光体和受光体分两路分别连接到信号处理模块上，信号处理模块上配置有电位器、比较器、运算放大器，信号处理模块处理电位器、比较器、运算放大器之间传输并转换的数字信号和模拟信号，信号处理模块连接到单片机控制器，并基于单片机控制器工作，单片机控制器连接报警模块。
报警模块采用声光报警器。
红外光力矩监控系统的单片机控制器与信号处理模块配置有数据处理程序，数据处理结果反馈并控制单片机控制器启闭报警模块。
数据处理程序是：受光体接收红外光信号经过比较器与预设信号比较，得出红外光测距传感器与目标物之间的距离，经过单片机控制器与信号处理模块配置有的数据处理程序进行计算得到结果数据，结果数据与预设信号数据范围进行比较，如果结果数据在预设信号数据范围内则使报警器静默，如果结果数据超出预设信号数据范围则启动报警器工作。
一种用于滚动按摩器的红外光力矩监控系统，滚动按摩器的十字旋转滚动架配置有相互独立的支杆，四个支杆构成十字旋转滚动架，，四个支杆分别设置在杆座上并通过铰轴与杆座铰接，杆座旋转带动十字旋转滚动架旋转，每个支杆上配制有按摩滚轮；
四个支杆的相邻的两个支杆之间配置有拉簧，每一个拉簧拉接相邻的两个支杆杆身；
十字旋转滚动架设置在机座上，支杆在拉簧的作用下相对机座具有垂直于机座平面的杠杆活动行程，且杠杆活动行程受拉簧的拉力复位约束；
机座平面上设置有红外光测距传感器，信号处理模块、单片机控制器、报警模块均匀设置在机座内；
红外光测距传感器的发光体持续发射红外光，红外光测距传感器的受光体接收红外光信号；
发光体和受光体分两路分别连接到信号处理模块上，信号处理模块上配置有电位器、比较器、运算放大器，信号处理模块处理电位器、比较器、运算放大器之间传输并转换的数字信号和模拟信号，信号处理模块连接到单片机控制器，并基于单片机控制器工作，单片机控制器连接报警模块；
单片机控制器与信号处理模块配置有数据处理程序，数据处理结果反馈并控制单片机控制器启闭报警模块；数据处理程序是：受光体接收红外光信号经过比较器与预设信号比较，得出红外光测距传感器与目标物之间的距离，经过单片机控制器与信号处理模块配置有的数据处理程序进行计算得到结果数据，结果数据与预设信号数据范围进行比较，如果结果数据在预设信号数据范围内则使报警器静默，如果结果数据超出预设信号数据范围则启动报警器工作。
匹配滚动按摩器的十字旋转滚动架的四个支杆，以及十字形的排布，机座平面上设置有四个红外光测距传感器，四个红外光测距传感器相对于机座中心即十字旋转滚动架中心呈十字形排布，同时监测十字旋转滚动架的四个支杆的距离，单根支杆受相邻的支杆拉簧的分力影响，得到精确的合力结果。
四个滚轮在拉簧作用下产生侧向拉力，转换为纵向力，在外力的作用下可使纵向力产生变化，这种变化可用红外力距监控系统来进行监控，达到限值时声光报警系统工作。
红外光力矩监控系统，将弹簧的拉伸力经一定的机械结构转换成两物体之间的位移，红外光照射到目标物体上，会反射到受光三极管上，光敏三极管接收红外光的强弱与目标物体的距离成反比，而与电压成正比（在一定范围5-45mm内），通过查表或计算可以计算出红外测距传感器与目标物体的距离，同时计算出滚动按摩轮与按摩体产生的力矩。
本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：
该红外光力矩监控装置体积小，安装方便，能够更方便的集成到所在设备的主板上，运行稳定，性能可靠。利用红外光进行测距，把测试的距离参照零部件的状态运算成压力，来与预设压力进行比对，超出或不足预设压力时，可实现声光报警。
该红外光力矩监控装置可同时检测多个部件的瞬时距离，来换算部件之间所受到的分力影响下的合力，尤其针对十字旋转滚动架，可瞬时检测四个点或更多点的支杆按摩滚轮的距离变化情况，从而分析计算出按摩滚轮的受到操作者的施加力后的最终对操作者本身的施加压力。
滚动按摩器是由操作者手持，并将按摩滚轮压力接触到操作者体表，对自身进行自主的压力滚动式按摩，该红外光力矩监控装置辅助检测操作者对自身的施加压力的大小，来判断是否将作用力给到最佳的按摩压力的范围内。当利用外界设备驱动按摩器时，利用该该红外光力矩监控装置也能良好的检测压力。
支杆在旋转的过程中具有弹性自由摆幅的行程，提供旋转循环式按摩方式，在按摩滚轮的运行轨迹对应的机座平面上可分散布置红外测距传感器，也可完全连续式布置红外测距传感器，由此，可以测出分散点密度的瞬时压力，也可以实现连续测试计算出实时压力，皆可实现压力指导控制。
该红外光力矩监控系统成本较低，安装方便。
该红外光力矩监控系统设计合理、结构简单、安全可靠、使用方便、易于维护，具有很好的推广使用价值。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图；
附图2是本发明的电路原理图；
附图3是本发明的用于滚动按摩器的红外光力矩监控系统的滚动按摩器的结构示意图；
附图4是本发明的用于滚动按摩器的红外光力矩监控系统的十字旋转滚动架结构示意图；
附图5是本发明的红外测距传感器测距原理图；
附图6是本发明的红外测距传感器测距集电极电流与距离之间的关系示意图。
附图中的标记分别表示：
1、红外测距传感器，2、信号处理模块，3、单片机控制器，4、报警模块；
5、发光体，6、受光体，7、电位器，8、比较器，9、运算放大器，10、单片机控制器，11、声音报警，12、红光报警。
13、滚动按摩器，14、十字旋转滚动架，15、支杆，16、杆座，17、按摩滚轮，18、拉簧，19、机座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的红外光力矩监控系统作以下详细说明。
如附图所示，本发明的红外光力矩监控装置，包括红外光测距传感器1、信号处理模块2、单片机控制器3、报警模块4，
红外光测距传感器的发光体5持续发射红外光，外光测距传感器的受光体6接收红外光信号；
发光体5和受光体6连接到信号处理模块2上，信号处理模块2上配置有电位器、比较器和运算放大器，信号处理模块数字信号和模拟信号连接单片机的控制器3，单片机控制器3连接报警模块4；
单片机控制器3上配置有数据处理程序，数据处理后控制信息输出到报警模块4。
报警模块4采用声音报警器11和红光报警器12的复合声光报警器。
具有该红外光力矩监控装置的系统，单片机控制器3上配置有数据处理程序，数据处理后控制信息输出到报警模块4。
受光体5接收红外光信号经过比较器8与预设信号比较，得出外光测距传感器与目标物之间的距离，经过单片机的数据处理程序处理得到结果数据，结果数据与预设数据范围想比较，如果结果数据在预设数据范围内则使报警模块4静默，如果结果数据超出预设数据范围则启动报警模块4工作。
该红外光力矩监控装置的系统应用到滚动按摩器上，滚动按摩器13的十字旋转滚动架14配置有相互独立的支杆15，四个支杆构成十字旋转滚动架，，四个支杆分别设置在杆座16上并通过铰轴与杆座铰接，每个支杆上配制有按摩滚轮17，
四个支杆的相邻的两个支杆之间配置有拉簧18，相邻的拉簧复位状态相垂直；四个拉簧复位状态设置于同一平面上，拉簧复位状态的平面与十字旋转滚动架滚动平面相平行；
十字旋转滚动架设置在机座上，机座的罩体平面与拉簧的复位平面平行；
罩体平面上配制有红外光测距传感器，红外光测距传感器的发光体5持续发射红外光，红外光测距传感器的受光体6接收红外光信号；
发光体5和受光体6连接到信号处理模块2上，信号处理模块2上配置有电位器7、比较器8和运算放大器9，信号处理模块2连接单片机的控制器3，单片机控制器3连接报警模块4；
单片机控制器3上配置有数据处理程序，数据处理后控制信息输出到报警模块4。
报警模块4采用声光报警器。
匹配滚动按摩器的十字旋转滚动架的四个支杆，以及十字形的排布，机座平面上设置有四个红外光测距传感器，四个红外光测距传感器相对于机座中心即十字旋转滚动架中心呈十字形排布，同时监测十字旋转滚动架的四个支杆的距离，单根支杆受相邻的支杆拉簧的分力影响，得到精确的合力结果。
红外发光二极管发射红外光遇到被测物体，经被测物体反射到光敏三极管，光敏三极管集电极电流随着接收到的红外光强弱而变化如图4所示。
信号采集过程：
外光测距传感器的发光体5持续发射红外光，外光测距传感器的受光体6接收红外光信号，受光体6将红外光信号转换为电信号，然后分别输出到比较器8和运算放大器9上，接受的电信号与预设信号进行比较，若信号在设定的范围内，则单片机读取运算放大器输出的模拟信号，单片机通过处理、并计算查表，获得状态信息，然后将报警信息输出到报警模块。
压力计算方法：F=L1×K1×L2×K2
式中：
压力 F；
弹簧拉伸长度 L1，拉簧的原始状态长度为 2.2 cm，拉簧的复位状态的长度为1.5 cm，拉簧被支杆拉长的最大长度是 3.5 cm，拉簧被支杆拉长的最大长度所得到的拉力是 110N；
弹簧拉力系数 K1，在滚动按摩器的十字旋转滚动架上选取弹簧拉力系数为 45 ～ 60N/cm 的拉簧；
红外检测距离 L2，红外检测距离的范围是支杆活动的最大行程范围是0～4.5 cm；
调整系数 K2，计算公式的匹配换算系数为 3.6 。
该红外光力矩监控系统应用到滚动按摩器上，作出具体测量和计算数据实例如下：
Claims (6)
1.红外光力矩监控装置，其特征在于包括红外光测距传感器、信号处理模块、单片机控制器、报警模块；
红外光测距传感器的发光体持续发射红外光，红外光测距传感器的受光体接收红外光信号；
发光体和受光体分两路分别连接到信号处理模块上，信号处理模块上配置有电位器、比较器、运算放大器，信号处理模块处理电位器、比较器、运算放大器之间传输并转换的数字信号和模拟信号，信号处理模块连接到单片机控制器，并基于单片机控制器工作，单片机控制器连接报警模块。
2.根据权利要求1所述的红外光力矩监控装置，其特征在于：报警模块采用声光报警器。
3.一种红外光力矩监控系统，其特征在于：包括红外光测距传感器、信号处理模块、单片机控制器、报警模块；
红外光测距传感器的发光体持续发射红外光，红外光测距传感器的受光体接收红外光信号；
发光体和受光体分两路分别连接到信号处理模块上，信号处理模块上配置有电位器、比较器、运算放大器，信号处理模块处理电位器、比较器、运算放大器之间传输并转换的数字信号和模拟信号，信号处理模块连接到单片机控制器，并基于单片机控制器工作，单片机控制器连接报警模块；
单片机控制器与信号处理模块配置有数据处理程序，数据处理结果反馈并控制单片机控制器启闭报警模块。
4.根据权利要求3所述的一种红外光力矩监控系统，其特征在于：所述的数据处理程序是：受光体接收红外光信号经过比较器与预设信号比较，得出红外光测距传感器与目标物之间的距离，经过单片机控制器与信号处理模块配置有的数据处理程序进行计算得到结果数据，结果数据与预设信号数据范围进行比较，如果结果数据在预设信号数据范围内则使报警器静默，如果结果数据超出预设信号数据范围则启动报警器工作。
5.一种用于滚动按摩器的红外光力矩监控系统，其特征在于：滚动按摩器的十字旋转滚动架配置有相互独立的支杆，四个支杆构成十字旋转滚动架，四个支杆分别设置在杆座上并通过铰轴与杆座铰接，杆座旋转带动十字旋转滚动架旋转，每个支杆上配制有按摩滚轮；
四个支杆的相邻的两个支杆之间配置有拉簧，每一个拉簧拉接相邻的两个支杆杆身；
十字旋转滚动架设置在机座上，支杆在拉簧的作用下相对机座具有垂直于机座平面的杠杆活动行程，且杠杆活动行程受拉簧的拉力复位约束；
机座平面上设置有红外光测距传感器，信号处理模块、单片机控制器、报警模块均匀设置在机座内；
红外光测距传感器的发光体持续发射红外光，红外光测距传感器的受光体接收红外光信号；
发光体和受光体分两路分别连接到信号处理模块上，信号处理模块上配置有电位器、比较器、运算放大器，信号处理模块处理电位器、比较器、运算放大器之间传输并转换的数字信号和模拟信号，信号处理模块连接到单片机控制器，并基于单片机控制器工作，单片机控制器连接报警模块；
单片机控制器与信号处理模块配置有数据处理程序，数据处理结果反馈并控制单片机控制器启闭报警模块；数据处理程序是：受光体接收红外光信号经过比较器与预设信号比较，得出红外光测距传感器与目标物之间的距离，经过单片机控制器与信号处理模块配置有的数据处理程序进行计算得到结果数据，结果数据与预设信号数据范围进行比较，如果结果数据在预设信号数据范围内则使报警器静默，如果结果数据超出预设信号数据范围则启动报警器工作。
6.根据权利要求5所述的一种用于滚动按摩器的红外光力矩监控系统，其特征在于：匹配滚动按摩器的十字旋转滚动架的四个支杆，以及十字形的排布，机座平面上设置有四个红外光测距传感器，四个红外光测距传感器相对于机座中心即十字旋转滚动架中心呈十字形排布，同时监测十字旋转滚动架的四个支杆的距离，单根支杆受相邻的支杆拉簧的分力影响，得到精确的合力结果。
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