运动部件卡住报警器(应用实例矿车刹车加力器活塞卡住报警器)

1五湖四海1 · 发表于 2015-4-18 10:40:05

本帖最后由 1五湖四海1 于 2015-4-18 10:49 编辑

我这小项目是为了解决运动的活塞是否被卡住而设计的。在实际中汽车刹车系统出现故障容易造成重大事故发生。我们的矿车有两个加力器，如果一个加力器出现问题能及时发现是可以避免事故的发生。所以制作这个运动部件卡住报警器对安全是很有必要的。

实现原理上用一个能够检测距离的模拟量传感器。控制器先判断运动部件是否受人为控制开始运动，如果部件开始运动，控制器的模数转换器每隔一段时间采集一次距离，控制器计算前后两次采集距离值是否一样，就可以判断运动部件是否被卡住不动了。下面介绍下用到的器件和具体设计细节。

距离传感器用的是光电模拟量输出传感器，检测范围在10mm——100mm。如下图中两个圆柱形的便是距离传感器。

控制器用的是ARM cortek M3 STM32f103，有人会问为什么要用这个高性能的处理器呢？我认为现在已经不是51单片机是世界了，51单片机没有AD转换器，需要外接AD转换器，代码需要从零开始写。而ARM cortek M3 里面有10bit AD转换器，有大量的写好的库函数可以调用，可以缩短开发时间。他们的价格差不多为什么不选STM32f10。这次用的是现成的STM32f103最小系统板。如上图

代码设计上用到了两个定时器中断，一个定时器每隔200ms采集一次距离值，另一个发生故障时每隔500ms报警一次，用到的算法有AD软件滤波，采集500次距离值后，用冒泡排序法去掉最大值和最小值后，再求平均数算出距离值，这时采集的距离值很准。剩下的就是用if else编写的逻辑判断了。调试时用到了printf（）库函数，结合电脑串口调试助手调试代码。调试代码如下图，部分程序代码在最下面

完成的控制器如上图，正常工作时指示灯和蜂鸣器不亮也不响，如果活塞被卡住时声光报警。

上图是加力器，它是用气顶动油完成输出二倍力的器件。如果活塞卡死这个报警就会报警提示故障。

下面是代码是主函数代码最下面有全部代码如果有问题可以和我交流，QQ：835358518 微信：hm15041303104

#include <stm32f10x_lib.h>

#include "sys.h"

#include "usart.h"

#include "delay.h"

#include "led.h"

#include "key.h"

#include "exti.h"

#include "wdg.h"

#include "timer.h"

#include "adc.h"

#include "alarm.h"

#define LIM 5 //卡住判断参数

#define TREAD 2 //踩刹车

#define LOOSEN 1 //松刹车

#define CLEAR 3 //清除

#define DIFFERENCE 50 //回差

u16 lim_value = 1800; //极限报警值

u16 max_value_l = 1000, max_value_r = 1000; //踩刹车标志值

u16 min_value_l = 3000, min_value_r = 3000; //松刹车标志值

u8 count = 0; //设置刹车标志防干扰计数

u8 lock_count; //卡住时计数防干扰处理

u16 distance_l[2] = {0,0}; //卡住比较数组

u16 distance_r[2] = {0,0};

u8 i = 0; //采集数据计数变量

bool brake_state_l, brake_state_r; //刹车状态标志位

bool lock_alarm_l, lock_alarm_r, lock_alarm; //卡住报警标志位

u16 value_buf[N]; //滤波求平均缓存

u32 sum; //滤波求平均总和缓存

u16 temp; //滤波求排序缓存

//判断是否活塞卡住

bool is_stuck(u16 distance_zero, u16 distance_one, bool brake_state, u16 *max_value, u16 *min_value);

void data_collection(void); //数据采集

/**

主函数

*/

int main(void)

{

bool lim_alarm_l, lim_alarm_r; //超限警报标志位

Stm32_Clock_Init(9); //系统时钟设置

delay_init(72); //延时初始化

uart_init(72,9600); //串口1初始化

LED_Init();

Adc_Init();

Timer2_Init(5000,7199); //定时报警

Timer3_Init(2000,7199); //定时采集ADC

// Timer4_Init(5000,7199); //定时打印

while(1)

{

lim_alarm_l = isOverrun(distance_l[0]); //返回超限标志

lim_alarm_r = isOverrun(distance_r[0]);

//返回刹车中标志

brake_state_l = isBrake_state(distance_l[0], max_value_l, min_value_l);

brake_state_r = isBrake_state(distance_r[0], max_value_r, min_value_r);

//报警处理函数

Alarm_dispose(lim_alarm_l, lim_alarm_r, lock_alarm);

}

/**

定时器2中断服务程序

功能：发生定时中断控制蜂鸣器报警

*/

void TIM2_IRQHandler(void)

{

if(TIM2->SR&0X0001) //溢出中断

{

BUZZER = 0;

delay_ms(100);

BUZZER = 1;

}

TIM2->SR&=~(1<<0); //清除中断标志位

}

/**

定时器3中断服务程序

功能：发生定时中断时采集ADC数据，并根据判断活塞是否卡住

*/

void TIM3_IRQHandler(void)

{

if(TIM3->SR&0X0001)//溢出中断

{

if( ( lock_alarm_l && brake_state_l) || ( lock_alarm_r && brake_state_r) )

lock_alarm = 1;

else

lock_alarm = 0;

data_collection(); //数据采集后判断是否活塞卡住

}

TIM3->SR&=~(1<<0); //清除中断标志位

}

/**

功能：1.判断左活塞是否卡住

2.设置刹车标志

*/

bool is_stuck(u16 distance_zero, u16 distance_one, bool brake_state, u16 *max_value, u16 *min_value)

{

u8 motion;

if( (distance_one-distance_zero) > 5) //松刹车标志

motion = LOOSEN;

if( (distance_one-distance_zero) < -5) //踩刹车标志

motion = TREAD;

if( ( (distance_one-distance_zero) < LIM) && ( (distance_zero-distance_one) < LIM) )

{

/*

踩刹车时动态设置最小值刹车标志*/

if(motion == TREAD)

/* 如果这次值比上次设置的标志值小说明上次是卡住值，更新最小值标志*/

if(distance_zero+DIFFERENCE < *min_value )

*min_value = distance_zero+DIFFERENCE;

/*

松刹车时动态设置最大值刹车标志*/

if(motion == LOOSEN)

/* 如果这次值比上次设置的标志值大说明上次是卡住值，更新新的标志*/

if(distance_zero-DIFFERENCE > *max_value )

count++; //防干扰计数

if(count > 1)

{

*max_value = distance_zero-DIFFERENCE;

count = 0;

}

motion = CLEAR; //清除刹车标志

if( brake_state ) //刹车时如果卡住开始计数

lock_count++;

if( lock_count >= 5 ) //计数五次后报警位置位

{

lock_count = 5;

return TRUE;

}

else

{

// lock_alarm = 0;

lock_count = 0;

return FALSE;

}

/**

功能：判断活塞是否卡住数据采集函数

*/

void data_collection(void)

{

u16 distance_zero, distance_one;

filter(ADC_CH0);

distance_l = sum;

delay_ms(20);

filter(ADC_CH1);

distance_r = sum;

i++;

if(i > 1) //采集了两组数据后判断一次是否卡住

{

i = 0;

distance_zero = distance_l[0];

distance_one = distance_l[1];

lock_alarm_l = is_stuck(distance_zero, distance_one, brake_state_l, &max_value_l, &min_value_l);

distance_zero = distance_r[0];

distance_one = distance_r[1];

lock_alarm_r = is_stuck(distance_zero, distance_one, brake_state_r, &max_value_r, &min_value_r);

// d_value = distance_l[1]-distance_l[0];

// printf("%d,%d\n", motion_l, motion_r);

printf("%d,%d,%d,%d\n",max_value_l,min_value_l,max_value_r,min_value_r);

// printf("%d,%d,%d,%d\n",lock_alarm_l, lock_alarm_r ,lock_count_l, lock_count_r);

// printf("%d,%d,%d,%d\n",distance_l[0],distance_l[1],distance_r[0],distance_r[1]);

// printf("%d,%d\n",distance_l[1]-distance_l[0],distance_r[1]-distance_r[0]);

// printf("%d\n",distance_r[1]-distance_r[0]);

}

# V/ S+ w  W) j: B! ]7 j4 K* w

/ }; d  W8 [7 A3 V

' G9 Q9 @+ z0 v9 B& {
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1五湖四海1 · 发表于 2015-4-18 17:22:48

开发软件是用keil 4,编写语言是用c

那年丶哥很帅 · 发表于 2015-4-18 16:57:23

代码什么的就看不懂了

925269815 · 发表于 2015-4-18 15:43:23

赞赞赞

龙游大海 · 发表于 2015-4-18 15:37:17

好像很复杂的

huhaofei · 发表于 2015-4-18 11:19:35

大侠用的啥编程软件？c++吗？

竹杆捅飞机 · 发表于 2015-4-18 11:10:39

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