- 基于光電跟蹤檢測調(diào)試儀的研制
- 檢測調(diào)試儀設(shè)計(jì)
- 采用方位鎖定機(jī)構(gòu)
- 對檢測調(diào)試儀硬件軟件的設(shè)計(jì)
首先介紹了光電跟蹤儀鎖定機(jī)構(gòu)檢測調(diào)試儀研制的必要性和緊迫性，接下來介紹了方位鎖定機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及主要功能是完成對設(shè)備方位鎖定機(jī)構(gòu)狀態(tài)的檢測，能夠在單板上實(shí)現(xiàn)對方位鎖定機(jī)構(gòu)加鎖、解鎖的控制，并能夠判斷鎖定機(jī)構(gòu)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)脫離整機(jī)單獨(dú)調(diào)試、排故，并以此制定出檢測調(diào)試儀的設(shè)計(jì)方案。對硬件和軟件設(shè)計(jì)部分作出詳盡介紹，最后對光電跟蹤儀鎖定機(jī)構(gòu)檢測調(diào)試儀的優(yōu)點(diǎn)作以總結(jié)：結(jié)構(gòu)簡單、操作簡單，為工作提供極大便利。
檢測調(diào)試儀的主要功能是完成對設(shè)備方位鎖定機(jī)構(gòu)狀態(tài)的檢測，能夠在單板上實(shí)現(xiàn)對方位鎮(zhèn)定機(jī)構(gòu)加鎖、解鎖的控制，并能夠判斷鎖定機(jī)構(gòu)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)脫離整機(jī)單獨(dú)調(diào)試、排故。設(shè)計(jì)中采用89C52單片機(jī)作為處理器，實(shí)現(xiàn)對方位鎮(zhèn)定機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)檢測。
1 某光電設(shè)備鎖定機(jī)構(gòu)簡介及檢測調(diào)試儀方案
1.1 方位鎖定機(jī)構(gòu)
鎖定機(jī)構(gòu)在現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品中有著極其廣泛的應(yīng)用。常用的鎖定機(jī)構(gòu)有手動(dòng)和自動(dòng)兩大類。某光電跟蹤儀采用小功率直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的鎖定機(jī)構(gòu)，配合一定的電氣回路和控制程序，該鎖定機(jī)構(gòu)可以在系統(tǒng)總電源通時(shí)自動(dòng)松開，系統(tǒng)斷電時(shí)自動(dòng)鎖定。該鎮(zhèn)定機(jī)構(gòu)的工作原理是：控制信號控制電機(jī)兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)凸輪對方位機(jī)構(gòu)進(jìn)行加鎖或解鎖。
加鎖狀態(tài)下，計(jì)算機(jī)檢測光電開關(guān)輸出(上)信號，若為低電平，則輸出加鎖控制信號到電機(jī)，控制凸輪向上運(yùn)動(dòng)，擋片(圖1中虛線所示)隨凸輪運(yùn)動(dòng)逐漸擋住光電開關(guān)(上)發(fā)光部分，K1停止工作，光電開關(guān)輸出(上)變?yōu)楦唠娖剑醇渔i到位信號，控制計(jì)算機(jī)接收高電平并撤銷對電機(jī)的控制信號;解鎖狀態(tài)下，計(jì)算機(jī)檢測光電開關(guān)輸出(下)信號，若為低電平，則輸出解鎖控制信號到電機(jī)，控制凸輪向下運(yùn)動(dòng)，擋片隨凸輪運(yùn)動(dòng)逐漸擋住光電開關(guān)(下)發(fā)光部分，K2停止工作，光電開關(guān)輸出(下)變?yōu)楦唠娖剑唇怄i到位信號，控制計(jì)算機(jī)接收高電平并撤銷對電機(jī)的控制信號。
鎖定機(jī)構(gòu)工作，控制計(jì)算機(jī)和鎖定機(jī)構(gòu)之間要經(jīng)過多塊控制板，接口板等電路板以及20m長線傳輸進(jìn)行通訊，尤其是經(jīng)過20 m長線后主機(jī)和方位機(jī)構(gòu)已經(jīng)不處于同一艙室，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，故障定位難度可想而知。
本設(shè)計(jì)的主要工作是通過檢測裝置對方位鎖定機(jī)構(gòu)單獨(dú)供電，通過單片機(jī)89C52實(shí)現(xiàn)對光電開關(guān)輸出(上)、(下)信號的自主檢測，并控制電機(jī)雙向轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對方位鎖定機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)功能檢測。檢測調(diào)試儀具體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案如下：1)處理器采用89C52單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)自主采集方位鎖定機(jī)構(gòu)的狀態(tài)信號，如加解鎖到位信號等，并通過程序判斷機(jī)構(gòu)狀態(tài)，控制電機(jī)工作狀態(tài);2)由于程序執(zhí)行會(huì)有一些時(shí)延，為防止機(jī)構(gòu)加鎖到位或解鎖到位時(shí)由于單片機(jī)未能及時(shí)切斷控制信號而導(dǎo)致硬件損傷，故設(shè)計(jì)中要有硬件保護(hù)電路;3)設(shè)計(jì)中要保證電路有足夠驅(qū)動(dòng)能力，采用SN54LS245作為驅(qū)動(dòng);4)檢測儀工裝中要有測試端口和各類指示燈，如電源，復(fù)位，加解鎖到位燈等，以及復(fù)位等按鈕;5)電源轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)現(xiàn)28 V轉(zhuǎn)5 V，為單片機(jī)等供電;6)具有完備的檢測程序，能夠?qū)︽i定機(jī)構(gòu)進(jìn)行完整檢測。
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2 檢測調(diào)試儀設(shè)計(jì)
2.1 硬件設(shè)計(jì)
如圖2所示，單片機(jī)通過讀取外來信號D0—D5，程序內(nèi)部判斷后對鎖定機(jī)構(gòu)進(jìn)行加鎖或解鎖控制，控制信號通過SN54LS245驅(qū)動(dòng)后，控制圖3中繼電器的吸合來控制電機(jī)工作。沒有加解鎖控制信號或到位信號輸入時(shí)，繼電器K1、K2、K3、K4都處于3、4和9、10導(dǎo)通狀態(tài);當(dāng)信號控制時(shí)，繼電器K1、K2、K3、K4處于4、5和8、9導(dǎo)通狀態(tài)。
當(dāng)信號D0-D5為10000時(shí)，單片機(jī)通過P10口對方位鎖定機(jī)構(gòu)發(fā)出加鎖命令，控制命令經(jīng)SN54LS245驅(qū)動(dòng)后作用于R9和VQ1，VQ1導(dǎo)通后，繼電器K2的4、5導(dǎo)通，輸出+28 VLOCK信號控制電機(jī)進(jìn)行加鎖。完全鎖定后，光電開關(guān)輸出(上)信號輸出高電平即圖3中STOP+，STOP+通過上拉電阻R16作用于R10和VQ2，VQ2導(dǎo)通后，繼電器K3的4、5和8、9導(dǎo)通，+28 V LOCK信號切斷，硬件上先停止加鎖控制，防止造成機(jī)構(gòu)硬件損傷。而K3的8、9導(dǎo)通后，F(xiàn)WH+輸出+5 V電平給單片機(jī)，單片機(jī)接收信號后，終止加鎖命令，VQ1截止，K3恢復(fù)常態(tài)。解鎖過程和加鎖過程類似，在此不作贅述。
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2. 2 軟件設(shè)計(jì)根據(jù)上述工作過程，軟件設(shè)計(jì)流程圖如下。
該檢測調(diào)試儀可以在系統(tǒng)斷電的狀態(tài)下，通過外部電源供電，很好地控制鎖定機(jī)構(gòu)的各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，完成對鎖定機(jī)構(gòu)全方位的檢測，這大大方便了故障定位，減少了排故時(shí)對系統(tǒng)造成的損害。該裝置還可以作為調(diào)試工具，對鎖定機(jī)構(gòu)進(jìn)行上整機(jī)之前的單獨(dú)調(diào)試，這對降低系統(tǒng)故障率有很大幫助。
該檢測調(diào)試儀未設(shè)計(jì)在線調(diào)試功能，故障監(jiān)測性差，下一步的改進(jìn)中，將實(shí)現(xiàn)用串口通信實(shí)時(shí)檢測測試信號，這樣在整機(jī)調(diào)試中，可以在線監(jiān)測系統(tǒng)對鎖定機(jī)構(gòu)的控制信號。
4 總結(jié)
該檢測調(diào)試儀工裝具有以下特點(diǎn)：
結(jié)構(gòu)簡單，便于攜帶，只需用艦船配備28 V電源即可工作;電路結(jié)構(gòu)簡潔，可靠性好;操作簡單，單人即可完成，節(jié)省人力。
實(shí)驗(yàn)證明，該鎖定機(jī)構(gòu)檢測調(diào)試儀能夠在跟蹤儀不加電狀況下，獨(dú)立完成對方位鎖定機(jī)構(gòu)的全方位檢測。這為今后的調(diào)試工作，以及設(shè)備的售后維護(hù)和維修工作提供了極大的便利，為高效率的工作奠定了良好的基礎(chǔ)。
