便携式接近开关测试仪的开发与设计.doc

1 绪论 常用的接近开关有霍尔式接近开关、涡流式接近开关、电容式接近开关、光电式接近开关、热释电式接近开关等其他形式的接近开关，接近开关传感器在日常生活和工业生产中有着广泛的应用，如日常生活的家用器件，安全防盗装置，精密测量仪器，工厂控制加工等方面，作为目前被广泛使用的磁场传感器之一的霍尔传感器，在精密测量、工业自动化及家用电器，特别汽车电子等领域得到了出色的应用。随着IC产业的发展，对测试仪器的要求越来越高，要求测试仪器变得更智能化，即要保证芯片的参数准确，又需要很高效率。而在实际生产加工中，现有的测试方法仅能在生产车间内使用，而且在测试过程中，不能有效保护传感器的过压、过流，在客户需要售后测试维修时，不能及时有效的现场测试，所以亟需一款高效的测试仪器，既能满足现场测试接近开关传感器参数要求，又可以满足传感器过压保护和过流保护、携带方便、无外接电源的要求，这对生产厂家而言，是非常有利的。 1．1 国内外发展现状及趋势 传感器是信息系统的源头，在客观对象的测量、测试、检测、监测、分析、定位、跟踪、导航、制导、控制及健康管理等系统中，传感器是不可缺少的且在一定程度上是决定系统性能的重要部件。目前，全球的传感器市场在不断变化的创新中呈现出快速增长的趋势，传感器市场的主要增长来自于无线传感器、微机系统传感器、生物传感器等新型传感器，同时新兴产业的快速发展，带动了仪器仪表业，智能化技术也让仪器仪表业向高端制造业转型；相对国际高端仪器仪表行业来讲，美、日、德、瑞士等国在开发传感器的同时，充分注意了传感器的未来前景及相关测试仪器的普及，而我国还处在发展水平，尤其一些高端仪器，或者高端仪表核心技术及产品性能售后服务等仍然停留在简单的生产制造环节，远远滞后于其他发达国家水平，所以国家把仪器仪表行业列为“十二五”规划有着重要的意义。传感器是科学和工程结合产物，既依赖于科学的新现象和新规律，又依赖于新技术与工艺。现代的分析测试报出数据要求快、准、稳，所用仪器要求小型化，操作简单，携带方便，对工作环境适应力强并且适应于现场（或在线）分析。近年来，接近开关大量与用在生产甚或中在分析领域内，国内外各仪器公司不断推出各种类型便携式分析仪器，无论是材料、元器件和部件，还是系统研发者对传感器进展高度关注 ，接近开关的发展和应用范围逐渐扩大，成为小型仪器推广应用热点。便携式仪器的特点是小型化，电路集成化具有体积小、重量轻、携带方便、操作简捷，分析测试速度快，能数字化显示测定结果，较强环境适应能力等特点，但也有其不理想的地方，比如缺少必要的检测元件手段，针对此问题进行研究，便携式接近开关传感器测试仪可以提高产品检测效率，节约人力投入和企业成本，提高企业竞争力，满足客户现场快捷检测需求，同时也提高了企业品牌知名度，为企业未来发展提供支持。由于现代社会的需要，电子设备集成化程度在不断提高，而它们的抗过压保护能力却在不断下降，并给企业带来较大的直接和间接经济损失，所以在设计中如何考虑设置过压保护措施已经提到议事日程。因此，无论是材料、元器件和部件，还是系统研发者对传感器进展高度关注 。 国内外已有一些企业涉及接近开关传感器测试方面的设计与开发。 JHT-3传感器测试仪就是一款测试仪产品，该产品显示电压和频率输出，其具有良好的防水、防油，抗干扰性能，更高的接插件强度，多种出线方式等特点，但是其采用进口原器件，造价较高，单款产品售价在500元以上，所以对小规模企业而言，难以大批量引进，而且测试仪检测种类单一，产品性价比并不高； ST-800感应开关测试表，具有携带方便，功耗小等特点，但是其构造简单，只能辨识传感器是NPN型或是PNP型，不能具体的显示传感器电压、频率和电流输出，所以该产品不能满足社会实际需要；国外一些企业利用单片机设计测试相关功能，虽仪器测量精度高，实用性强，但是其不菲的价格也让国内企业望而却步，所以便携式接近开关传感器测试仪发展朝着低成本开发，测试仪的过压保护措施，便携式测量，显示电压、电流、频率输出，日常维护简单，采用单片机控制集成电路及耗电量小等特点。为了适应我国接近开关快速发展需要，近年来，我国接近开关测试设备的研发也取得了较快发展，但比国外设备发展水平还相差甚远，所以自主研发追赶国际先进技术就显得特别重要，同时也要积极关注其发展动态，向低能耗、免维护、小型化、便携化、智能化等方向发展。 1．2 本课题的主要内容 本课题以单片机为核心，接近开关传感器的电压信号和电流信号分别经分压电路、放大电路等信号调理后送入单片机ADC口， 当出现过压或过流情况时，单片机驱动继电器，切断传感器的工作电源，从而保护传感器不受损坏；可充电电池经霍尔式电压传感器检测，输出信号经前置放大电路放大后，接入单片机ADC口，在电池欠压的状况下，单片机驱动LED灯闪烁，指