摘要：文章分析了造成工程車側翻的一些原因，提出怎樣利用光電碼盤作為位置傳感器組成預防側翻的微機監控系統，闡述了系統的構成及軟件設計。
關鍵詞：工程車；傳感器；微機監控系統；側翻

1引 言

工程車是一種在電力、通訊、園林等行業中較常用的野外高空作業車輛，由于人員在高空作業，因此，保證工程車的安全操作是十分重要的。側翻是工程車較易發生的一種故障，其原因是在操作過程中使車輛的重心過度偏移，而造成重心偏移有三方面的綜合因素：1.吊臂的伸展長度；2.吊臂與水平面的夾角（以下簡稱仰角）；3.吊臂與車輛的縱軸線的夾角（以下簡稱水平夾角）。而吊臂的負載則是基本固定的。因此，將它看作是一個三變量的綜合系統，變量與變量之間的關系，如圖1示。圖中的圓弧段表示工程車的極限臂長。

圖1變量關系曲線
從變量關系曲線圖上，可以看出吊臂與工程車的縱軸線之間相互垂直既水平夾角為90°或270°時側翻較易發生。而在水平夾角確定時仰角越小則越易發生側翻。同樣在一定的水平夾角與仰角的情況下，吊臂伸展的越長則側翻的可能性就越大。根據以上分析設計了一套微機防側翻監控系統，其原理圖，如圖2示。

圖2系統框圖
2傳感器的選型

選用光電碼盤作為位置傳感器，其理由是：1.光電碼盤的結構簡單可靠，便于維修且對環境的要求不高；2.光電碼盤輸出為數字信號，抗干擾性能較強，同時可直接與微處理器連接，減少了外部接口電路，改善了系統的可靠性；3.輸入的數據直接與各運動部分的當前位置相對應，省略了許多初始的定位工作。

圖3二進制光電碼盤
圖3為8位的二進制光電碼盤，最外環是數碼的最低位，最里環是最高位，而第二環則不表示數據，在實際應用中由于普通二進制碼在相鄰兩碼之間有時不止是一位有變化，較容易出錯，故常采用循環碼（格雷碼）編碼輸出，循環碼的特點就是保證相鄰兩碼之間只有一位的變化。二進制碼與循環碼的對應關系，如表1示。
表1二進制碼與循環碼的對應關系

3系統硬件的組成

硬件系統的組成框圖，如圖2示，系統的中央處理器選用MICROCHIP公司的PIC16C57，該CPU的使用電壓范圍可從2.5～6V，全部采用單字節指令且自帶內部自振式看門狗（WDT）電路，系統的可靠性較高。而傳感器輸入及顯示輸出采用串行方式進行，各種手柄輸入與控制、報警輸出則利用并行方式處理。

4系統軟件的組成

系統軟件主要分為兩大部分，一部分為主控制程序，主要完成對輸入信號的采集（包括手柄信號的輸入和光電碼盤的數據讀入），查表比較以及相應的控制輸出（包括驅動電機的主回路控制與超極限報警輸出）。其控制過程簡單描述如下；在完成開機或復位初始化后首先檢測光電碼盤的讀數以確定各運動部分的當前位置，然后檢測手柄是否有輸入，如有輸入則判斷在執行完這一操作后的下一位置上其余兩個參數是否會出現超極限的情況。如果出現超極限的情況則切斷相應的驅動電機主回路，同時輸出報警信號。具體參考程序流程框圖。另一部分為故障檢測程序，主要是自檢光電碼盤的運行是否正常。由于光電碼盤采用的是循環碼，因此，在運動操作過程中的一個時間間隔內，必須有一位并且只能是一位編碼發生變化，如出現兩位以及兩位以上或不發生變化則說明光電碼盤有故障，系統發出相應的故障報警。

5軟件框圖，如圖4，5示

圖4主程序框圖

圖5手柄信號處理子程序
6結束語

對一些在開機時需要確定初始位置以及對數據采集的速度要求不太高的系統，利用光電碼盤作為位置傳感器是比較合適的。由于設計較為倉促有許多不當之處懇請指出。

作者簡介：
高健，男，1954年生，工程師，主要從事微處理器在工業自動化及工程技術應用方面的研究。

作者單位:浙江大學電氣工程學院(杭州310001)

參考文獻
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