基于LPC2220的调度绞车深度指示器的改造设计

　　1　系统测试原理

　　调度绞车的深度指示器是为了显示其所缠绕的钢丝绳下放的长度,给现场的操作提供判断依据,目前一般皆采用间接测量的方法。在此的设计方案是通过计数绞车滚筒所转的圈数n,根据滚筒直径D,利用公式l=nDπ计算出绳子总共的下放量(根据实际情况一般要进行必要的补偿计算)。

　　(1)测量滚筒转数的原理

　　利用磁钢对铁质绞车滚筒的吸引力,将若干磁钢按照图1所分布安装在调度绞车的滚筒端面上(安装过程中要注意磁吸力跟滚筒转速的关系,磁钢的最大吸引力F满足F≥Fr=2mωr,避免由于转速过高,磁钢由于磁吸力过小而被抛出)。绞车转动,当磁钢接近霍尔开关时,传感器处的磁场强度发生变化,内部的霍尔元件产生霍尔效应,内置电路动作,发出一个脉冲信号,此脉冲信号就是所需要的最基本的信号。

　　(2)辨别方向的原理

　　在自主设计外加设备构件的a、b、c和d位置上(见图1)安装霍尔开关传感器,磁钢的分布如图1中所示的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ,磁钢和霍尔传感器的安装要注意相互之间的间隔距离,避免磁场的相互作用引起的误脉冲信号。

　　当滚筒转动, 4个传感器会依次采集到信号,根据传感器信号被采集的顺序,就可以判断出滚筒的转动方向。通过外部中断方式采集脉冲信号,每次触发一次传感器操作,中断程序都会记录下被触发的传感器的编号,根据后一次被触发传感器编号与前一次被触发传感器编号之间的差值,就可以判断旋转的方向,这样就能有效计算调度绞车的有效圈数,正确计算出下绳深度。

　　2　系统的硬件设计

　　此部分的电路设计主要用来实现对传感器信

　　号的获取、处理以及输出显示,包括LPC2220微处

　　理器、光耦、电源隔离芯片、LED等核心元器件。

　　(1)微处理器的选用

　　LPC2220是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMI-STM CPU。16 KB片内静态RAM;串行boot装载程序通过UART0来实现在系统下载和编程;通过外部存储器接口可将存储器配置成4组,每组的容量高达16 MB,数据宽度为8/16/32位;多达76个通用I/O口(可承受5V电压),9个边沿或电平触发的外部中断引脚等。LPC2220没有片内程序存储器件,所以在应用中需要扩展合适大小的程序存储单元。

　　(2)系统电路设计

　　传感器传输过来的脉冲信号SIGNAL1、SIG-NAL2、SIGNAL3和SIGNAL4经过光耦的隔离如图2所示,根据具体的实际情况,可以视情况对经过隔离的脉冲信号进行进一步的整形处理),最终输入到LPC2220的4个外部中断输入端口EINT0、EINT01、EINT2和EINT3,其具体的电路设计如图3。要注意光耦电路部分采用的2个电源+5V和VCC须完全隔离,可以采用小功率的电源隔离芯片来实现,如B0505S-1W等。