摘要：文章分析了造成工程車側(cè)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(yù)防側(cè)翻的微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，闡述了系統(tǒng)的構(gòu)成及軟件設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：工程車；傳感器；微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；側(cè)翻

1引 言

工程車是一種在電力、通訊、園林等行業(yè)中較常用的野外高空作業(yè)車輛，由于人員在高空作業(yè)，因此，保證工程車的安全操作是十分重要的。側(cè)翻是工程車較易發(fā)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(fù)載則是基本固定的。因此，將它看作是一個(gè)三變量的綜合系統(tǒng)，變量與變量之間的關(guān)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(guān)系曲線
從變量關(guān)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(shí)側(cè)翻較易發(fā)生。而在水平夾角確定時(shí)仰角越小則越易發(fā)生側(cè)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(cè)翻的可能性就越大。根據(jù)以上分析設(shè)計(jì)了一套微機(jī)防側(cè)翻監(jiān)控系統(tǒng)，其原理圖，如圖2示。

圖2系統(tǒng)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(jié)構(gòu)簡單可靠，便于維修且對(duì)環(huán)境的要求不高；2.光電碼盤輸出為數(shù)字信號(hào)，抗干擾性能較強(qiáng)，同時(shí)可直接與微處理器連接，減少了外部接口電路，改善了系統(tǒng)的可靠性；3.輸入的數(shù)據(jù)直接與各運(yùn)動(dòng)部分的當(dāng)前位置相對(duì)應(yīng)，省略了許多初始的定位工作。

圖3二進(jìn)制光電碼盤
圖3為8位的二進(jìn)制光電碼盤，最外環(huán)是數(shù)碼的最低位，最里環(huán)是最高位，而第二環(huán)則不表示數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用中由于普通二進(jìn)制碼在相鄰兩碼之間有時(shí)不止是一位有變化，較容易出錯(cuò)，故常采用循環(huán)碼（格雷碼）編碼輸出，循環(huán)碼的特點(diǎn)就是保證相鄰兩碼之間只有一位的變化。二進(jìn)制碼與循環(huán)碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表1示。
表1二進(jìn)制碼與循環(huán)碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系

3系統(tǒng)硬件的組成

硬件系統(tǒng)的組成框圖，如圖2示，系統(tǒng)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(jié)指令且自帶內(nèi)部自振式看門狗（WDT）電路，系統(tǒng)的可靠性較高。而傳感器輸入及顯示輸出采用串行方式進(jìn)行，各種手柄輸入與控制、報(bào)警輸出則利用并行方式處理。

4系統(tǒng)軟件的組成

系統(tǒng)軟件主要分為兩大部分，一部分為主控制程序，主要完成對(duì)輸入信號(hào)的采集（包括手柄信號(hào)的輸入和光電碼盤的數(shù)據(jù)讀入），查表比較以及相應(yīng)的控制輸出（包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)的主回路控制與超極限報(bào)警輸出）。其控制過程簡單描述如下；在完成開機(jī)或復(fù)位初始化后首先檢測光電碼盤的讀數(shù)以確定各運(yùn)動(dòng)部分的當(dāng)前位置，然后檢測手柄是否有輸入，如有輸入則判斷在執(zhí)行完這一操作后的下一位置上其余兩個(gè)參數(shù)是否會(huì)出現(xiàn)超極限的情況。如果出現(xiàn)超極限的情況則切斷相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)主回路，同時(shí)輸出報(bào)警信號(hào)。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(yùn)行是否正常。由于光電碼盤采用的是循環(huán)碼，因此，在運(yùn)動(dòng)操作過程中的一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)，必須有一位并且只能是一位編碼發(fā)生變化，如出現(xiàn)兩位以及兩位以上或不發(fā)生變化則說明光電碼盤有故障，系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的故障報(bào)警。

5軟件框圖，如圖4，5示

圖4主程序框圖

圖5手柄信號(hào)處理子程序
6結(jié)束語

對(duì)一些在開機(jī)時(shí)需要確定初始位置以及對(duì)數(shù)據(jù)采集的速度要求不太高的系統(tǒng)，利用光電碼盤作為位置傳感器是比較合適的。由于設(shè)計(jì)較為倉促有許多不當(dāng)之處懇請(qǐng)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(yè)自動(dòng)化及工程技術(shù)應(yīng)用方面的研究。

作者單位:浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院(杭州310001)

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