光電跟蹤檢測(cè)調(diào)試儀的研制
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首先介紹了光電跟蹤儀鎖定機(jī)構(gòu)檢測(cè)調(diào)試儀研制的必要性和緊迫性,接下來(lái)介紹了方位鎖定機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及主要功能是完成對(duì)設(shè)備方位鎖定機(jī)構(gòu)狀態(tài)的檢測(cè),能夠在單板上實(shí)現(xiàn)對(duì)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(cè)調(diào)試儀的設(shè)計(jì)方案。對(duì)硬件和軟件設(shè)計(jì)部分作出詳盡介紹,最后對(duì)光電跟蹤儀鎖定機(jī)構(gòu)檢測(cè)調(diào)試儀的優(yōu)點(diǎn)作以總結(jié):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單,為工作提供極大便利。
檢測(cè)調(diào)試儀的主要功能是完成對(duì)設(shè)備方位鎖定機(jī)構(gòu)狀態(tài)的檢測(cè),能夠在單板上實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)方位鎮(zhèn)定機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)檢測(cè)。
1 某光電設(shè)備鎖定機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介及檢測(cè)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(kāi),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(hào)控制電機(jī)兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng),推動(dòng)凸輪對(duì)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(cè)光電開(kāi)關(guān)輸出(上)信號(hào),若為低電平,則輸出加鎖控制信號(hào)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(kāi)關(guān)(上)發(fā)光部分,K1停止工作,光電開(kāi)關(guān)輸出(上)變?yōu)楦唠娖?,即加鎖到位信號(hào),控制計(jì)算機(jī)接收高電平并撤銷對(duì)電機(jī)的控制信號(hào);解鎖狀態(tài)下,計(jì)算機(jī)檢測(cè)光電開(kāi)關(guān)輸出(下)信號(hào),若為低電平,則輸出解鎖控制信號(hào)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(kāi)關(guān)(下)發(fā)光部分,K2停止工作,光電開(kāi)關(guān)輸出(下)變?yōu)楦唠娖?,即解鎖到位信號(hào),控制計(jì)算機(jī)接收高電平并撤銷對(duì)電機(jī)的控制信號(hào)。
1.2 檢測(cè)調(diào)試儀方案
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(guò)多塊控制板,接口板等電路板以及20m長(zhǎng)線傳輸進(jìn)行通訊,尤其是經(jīng)過(guò)20 m長(zhǎng)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(guò)檢測(cè)裝置對(duì)方位鎖定機(jī)構(gòu)單獨(dú)供電,通過(guò)單片機(jī)89C52實(shí)現(xiàn)對(duì)光電開(kāi)關(guān)輸出(上)、(下)信號(hào)的自主檢測(cè),并控制電機(jī)雙向轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)對(duì)方位鎖定機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)功能檢測(cè)。檢測(cè)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(hào),如加解鎖到位信號(hào)等,并通過(guò)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(hào)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(cè)儀工裝中要有測(cè)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(cè)程序,能夠?qū)︽i定機(jī)構(gòu)進(jìn)行完整檢測(cè)。
2 檢測(cè)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(guò)讀取外來(lái)信號(hào)D0—D5,程序內(nèi)部判斷后對(duì)鎖定機(jī)構(gòu)進(jìn)行加鎖或解鎖控制,控制信號(hào)通過(guò)SN54LS245驅(qū)動(dòng)后,控制圖3中繼電器的吸合來(lái)控制電機(jī)工作。沒(méi)有加解鎖控制信號(hào)或到位信號(hào)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(hào)控制時(shí),繼電器K1、K2、K3、K4處于4、5和8、9導(dǎo)通狀態(tài)。
下面以加鎖為例來(lái)說(shuō)明調(diào)試儀的工作過(guò)程。
當(dāng)信號(hào)D0-D5為10000時(shí),單片機(jī)通過(guò)P10口對(duì)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(hào)控制電機(jī)進(jìn)行加鎖。完全鎖定后,光電開(kāi)關(guān)輸出(上)信號(hào)輸出高電平即圖3中STOP+,STOP+通過(guò)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(hào)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(hào)后,終止加鎖命令,VQ1截止,K3恢復(fù)常態(tài)。解鎖過(guò)程和加鎖過(guò)程類似,在此不作贅述。
根據(jù)上述工作過(guò)程,軟件設(shè)計(jì)流程圖如下。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
該檢測(cè)調(diào)試儀可以在系統(tǒng)斷電的狀態(tài)下,通過(guò)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(duì)鎖定機(jī)構(gòu)全方位的檢測(cè),這大大方便了故障定位,減少了排故時(shí)對(duì)系統(tǒng)造成的損害。該裝置還可以作為調(diào)試工具,對(duì)鎖定機(jī)構(gòu)進(jìn)行上整機(jī)之前的單獨(dú)調(diào)試,這對(duì)降低系統(tǒng)故障率有很大幫助。
該檢測(cè)調(diào)試儀未設(shè)計(jì)在線調(diào)試功能,故障監(jiān)測(cè)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(cè)測(cè)試信號(hào),這樣在整機(jī)調(diào)試中,可以在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)鎖定機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)。
4 總結(jié)
該檢測(cè)調(diào)試儀工裝具有以下特點(diǎn):
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiǎn)潔,可靠性好;操作簡(jiǎn)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(cè)調(diào)試儀能夠在跟蹤儀不加電狀況下,獨(dú)立完成對(duì)方位鎖定機(jī)構(gòu)的全方位檢測(cè)。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)。