本發(fā)明屬于智能傳感器技術(shù)領域，特別涉及一種電渦流傳感器。

背景技術(shù)：

目前的多數(shù)傳感器還停留在只能單一的輸出邏輯電平，并不能具備接收外部指令或是發(fā)送產(chǎn)品信息的功能?，F(xiàn)有的電渦流傳感器，將震蕩模塊采集到的信號經(jīng)過濾波后轉(zhuǎn)換為模擬電壓變化，再將模擬電壓與一個固定電壓比較，直接輸出邏輯電平。且無法輸出其他信息。由于僅使用模擬電路實現(xiàn)，電路簡單，成本低。單一的邏輯電平輸出，只能檢測固定位置，輸出高低電平。產(chǎn)品在組裝調(diào)試封灌時，存在組裝誤差，人為誤差，改變了產(chǎn)品的性能指標。由于無法進行二次修改作業(yè)，最終造成產(chǎn)品的不良。并且，由于裝配及調(diào)試工序繁瑣，精準度低，傳感器趨向于小型化，從而對員工的技能要求較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種智能化的電渦流傳感器。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種電渦流傳感器，包括MCU、傳感器電源電路、脈沖驅(qū)動線圈電路、峰值檢波電路和輸出線復用通信電路，MCU具備ADC、DAC、USART、EEPROM和GPIO，

通過GPIO控制電渦流傳感器的輸出狀態(tài)，ADC實現(xiàn)采集過載電流及溫度傳感器數(shù)據(jù)，USART作為數(shù)據(jù)通信接口，同時與GPIO復用，在通信模式與控制模式之間進行切換，

線圈數(shù)據(jù)的采集過程是，對比較器輸入振蕩信號幅度的采集，線圈隨溫度變化即后端振蕩信號發(fā)生變化，

比較器比較的是振蕩信號的下峰值與閥值的大小關系，觸發(fā)比較器電平變換，

通過DAC輸出0～5V的模擬電壓以掃描的方式，每次進一步判斷比較器的電平變化，直至檢測到電平變化，則認為DAC當前值為振蕩信號下峰值的數(shù)據(jù)，

通過電渦流傳感器全溫度范圍內(nèi)多個溫度點的采樣，得出線圈隨溫度的變化趨勢，通過對數(shù)據(jù)的曲線擬合，進行線圈溫度補償。

設定電渦流傳感器檢測距離的過程包括，

當金屬靠近線圈時，振蕩波形發(fā)生變化，通過DAC掃描，得出波形的當前值，即為當前距離的閥值信號，

計算得出當前距離的變化量X，結(jié)合線圈溫度補償?shù)臄?shù)據(jù)，不同的溫度點，實時的調(diào)整閥值電壓，及DAC輸出電壓，達到溫度補償及距離任意設定的功能。

本發(fā)明的技術(shù)特點包括：

1.遠距離檢測

本方案采用新型的脈沖驅(qū)動電路激勵線圈，產(chǎn)生一個穩(wěn)定的磁場，利用比較器設計新型的峰值檢波電路，具有較高的靈敏度，實現(xiàn)較遠的檢測距離，可以達到普通產(chǎn)品標準距離的3倍，同時具有比較高的響應頻率。

2.兼容性

利用通信功能，實現(xiàn)對距離的標定，避開傳統(tǒng)的使用電位器的調(diào)試距離帶來的誤差問題，同時可以彌補組裝工藝影響距離的誤差。為了滿足通用性，通過標定距離，可以任意標定為1倍，2倍，3倍距離，滿足不同客戶的需求。

3.標定模式

本方案通過軟件進行標定，通過帶有DAC功能的MCU輸出模擬電壓，給到比較器作為峰值檢波的閥值電壓，與振蕩信號做比較，DAC輸出不同的模擬電壓，實現(xiàn)不同距離的標定功能。

4.性能參數(shù)設置

借助通信功能，使用外部調(diào)試工具進行數(shù)據(jù)交換，對傳感器進行參數(shù)設置，實現(xiàn)傳感器功能切換的功能，如：常開常閉切換，過載電流切換，任意距離設定，穩(wěn)定指示等功能。

5.輸出控制線復用通信功能

通過借助傳感器輸出線，設計獨立的接收信號電路部分，將輸出線復用為數(shù)據(jù)通信功能。同時不影響傳感器的正常輸出功能。

6.無論傳感器處于常開或是常閉狀態(tài)均可以進入通信模式

傳感器處于常開狀態(tài)，輸出管截止，不影響接收部分電路，可以很容易的進入通信模式，但是在產(chǎn)品處于常閉狀態(tài)下，通過外部觸發(fā)信號，使傳感器輸出進入短路保護狀態(tài)，一旦進入短路保護，MCU自動關斷輸出，延時一段時間再打開，利用這關斷的時間，信號可以進入接收電路，進入通信模式。

附圖說明

圖1本發(fā)明實施例的傳感器電源電路原理圖。

圖2是本發(fā)明實施例的脈沖驅(qū)動線圈電路原理圖。

圖3是本發(fā)明實施例的峰值檢波電路原理圖。

圖4是本發(fā)明實施例的輸出線復用通信電路原理圖。

圖5是本發(fā)明電渦流傳感器線圈補償流程圖。

圖6是本發(fā)明電渦流傳感器檢測距離設定流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明的傳感器電源部分，外部10-30V直流電源經(jīng)過一級串聯(lián)型穩(wěn)壓電路穩(wěn)定到8V直流電源，再通過一級線性穩(wěn)壓IC將電壓穩(wěn)至5.0V，為整個電路提供電壓。如圖1所示。

如圖2所示，脈沖驅(qū)動線圈電路部分，此電路的優(yōu)點是振蕩信號頻率穩(wěn)定，驅(qū)動線圈產(chǎn)生穩(wěn)恒的磁場，提高檢測的穩(wěn)定性，同時具備較低功耗的特點。

如圖3所示，峰值檢波電路部分，振蕩信號輸入至比較器1腳，MCU的DAC模擬電壓輸入至比較器3腳進行比較，當振蕩信號的下峰值高于閥值電壓，OUT端口輸出高，振蕩信號的下峰值低于閥值電壓，OUT端口輸出低。由于比較器是開漏極輸出，通過R11和R13對C14緩慢充電，比較器輸出低時，C14通過R14快速的放電，這樣的過程，實現(xiàn)較高的靈敏度。

如圖4所示，輸出線復用通信功能電路部分，包含輸出控制，電流采樣，信號接收部分。T3作為輸出管用于輸出帶載使用，ADC采集R31上的電壓，給到MCU用于判斷電流大小。產(chǎn)品工作于通信模式，將CTL_OUT切換成TXD與RXD端口組成串口通信，由于共用輸出線，所以要采用半雙工通信的方式。

本傳感器使用的主控芯片是以ARM為內(nèi)核的MCU控制器，具備ADC,DAC，USART,EEPROM，GPIO等豐富的外設功能。

通過GPIO去控制傳感器的輸出狀態(tài)，ADC實現(xiàn)兩個功能，采集過載電流及溫度傳感器數(shù)據(jù)，USART作為數(shù)據(jù)通信接口，同時與GPIO復用，在通信模式與控制模式之間進行切換。MCU具有內(nèi)部FLASH模擬EEPROM的功能，可以將數(shù)據(jù)保存在EEPROM中，通過軟件通信主要還是修改EEPROM中的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)傳感器的不同功能。存放的數(shù)據(jù)如：常開常閉標志位，過載電流標志位，線圈補償數(shù)據(jù)，檢測距離數(shù)據(jù)等。

線圈補償數(shù)據(jù)的采集及怎樣通過DAC設定距離，兩個功能之間存在密切的聯(lián)系。線圈數(shù)據(jù)采集，實質(zhì)是對比較器輸入振蕩信號幅度的采集，線圈隨溫度變化即后端振蕩信號發(fā)生變化，比較器比較的是振蕩信號的下峰值與閥值的大小關系，觸發(fā)比較器電平變換，通過DAC輸出0～5V的模擬電壓以掃描的方式，每步進一次判斷比較器的電平變化，直至檢測到電平變化，認為DAC當前值為振蕩信號下峰值的數(shù)據(jù)。通過傳感器全溫度范圍內(nèi)多個溫度點的采樣，描繪出線圈隨溫度的變化趨勢，通過對數(shù)據(jù)的曲線擬合，進行線圈溫度補償。設定距離同樣類似的方法，當金屬靠近線圈時，振蕩波形發(fā)生變化，同樣通過DAC掃描，得出波形的當前值，即為當前距離的閥值信號。軟件算法得出這個距離的變化量X，結(jié)合線圈溫度補償?shù)臄?shù)據(jù)，不同的溫度點，實時的調(diào)整閥值電壓，及DAC輸出電壓，達到溫度補償及距離任意設定的功能。

本發(fā)明可兼容1倍，2倍，3倍距離產(chǎn)品或是非標距離產(chǎn)品，功能切換可減少產(chǎn)品系列種類的數(shù)量，降低因產(chǎn)品型號種類多帶來的庫存積壓問題。解決產(chǎn)線生產(chǎn)調(diào)試工藝復雜、效率低、報廢率高等諸多問題?？筛鶕?jù)客戶特殊要求，最快的調(diào)整傳感器狀態(tài)，滿足客戶需求。使多個傳感器可以組成網(wǎng)絡，判斷各個傳感器的基本信息，包括基本的故障信息，得到傳感器的過程數(shù)據(jù)或是事件數(shù)據(jù)等。